300行代碼帶你秒懂Java多線程！
線程
線程的概念，百度是這樣解釋的：
線程（英語(yǔ)：Thread）是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位。它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個(gè)單一順序的控制流，一個(gè)進(jìn)程中可以并發(fā)多個(gè)線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。在Unix System V及SunOS中也被稱為輕量進(jìn)程（Lightweight Processes），但輕量進(jìn)程更多指內(nèi)核線程（Kernel Thread），而把用戶線程（User Thread）稱為線程。
1.1 線程與進(jìn)程的區(qū)別
進(jìn)程：指在系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個(gè)應(yīng)用程序；程序一旦運(yùn)行就是進(jìn)程；進(jìn)程——資源分配的最小單位。
線程：系統(tǒng)分配處理器時(shí)間資源的基本單元，或者說(shuō)進(jìn)程之內(nèi)獨(dú)立執(zhí)行的一個(gè)單元執(zhí)行流。線程——程序執(zhí)行的最小單位。
也就是，進(jìn)程可以包含多個(gè)線程，而線程是程序執(zhí)行的最小單位。
1.2 線程的狀態(tài)
- NEW：線程剛創(chuàng)建
- RUNNABLE: 在JVM中正在運(yùn)行的線程，其中運(yùn)行狀態(tài)可以有運(yùn)行中RUNNING和READY兩種狀態(tài)，由系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)行狀態(tài)改變。
- BLOCKED：線程處于阻塞狀態(tài)，等待監(jiān)視鎖，可以重新進(jìn)行同步代碼塊中執(zhí)行
- WAITING : 等待狀態(tài)
- TIMED_WAITING: 調(diào)用sleep() join() wait()方法可能導(dǎo)致線程處于等待狀態(tài)
- TERMINATED: 線程執(zhí)行完畢，已經(jīng)退出
1.3 Notify和Wait ：
Notify和Wait 的作用
首先看源碼給出的解釋，這里翻譯了一下：
Notify：?jiǎn)拘岩粋€(gè)正在等待這個(gè)對(duì)象的線程監(jiān)控。如果有任何線程正在等待這個(gè)對(duì)象，那么它們中的一個(gè)被選擇被喚醒。選擇是任意的，發(fā)生在執(zhí)行的酌情權(quán)。一個(gè)線程等待一個(gè)對(duì)象通過(guò)調(diào)用一個(gè){@code wait}方法進(jìn)行監(jiān)視。
Notify()需要在同步方法或同步塊中調(diào)用，即在調(diào)用前，線程也必須獲得該對(duì)象的對(duì)象級(jí)別鎖
Wait：導(dǎo)致當(dāng)前線程等待，直到另一個(gè)線程調(diào)用{@link java.lang.Object#notify()}方法或{@link java.lang.Object#notifyAll()}方法。
換句話說(shuō)，這個(gè)方法的行為就像它簡(jiǎn)單一樣執(zhí)行調(diào)用{@code wait(0)}。當(dāng)前線程必須擁有該對(duì)象的監(jiān)視器。
線程釋放此監(jiān)視器的所有權(quán)，并等待另一個(gè)線程通知等待該對(duì)象的監(jiān)視器的線程，喚醒通過(guò)調(diào)用{@code notify}方法或{@code notifyAll}方法。然后線程等待，直到它可以重新取得監(jiān)視器的所有權(quán)，然后繼續(xù)執(zhí)行。
Wait()的作用是使當(dāng)前執(zhí)行代碼的線程進(jìn)行等待，它是Object類的方法，該方法用來(lái)將當(dāng)前線程置入預(yù)執(zhí)行隊(duì)列中，并且在Wait所在的代碼行處停止執(zhí)行，直到接到通知或被中斷為止。
在調(diào)用Wait方法之前，線程必須獲得該對(duì)象的對(duì)象級(jí)別鎖，即只能在同步方法或同步塊中調(diào)用Wait方法。
Wait和Sleep的區(qū)別：
- 它們最大本質(zhì)的區(qū)別是，Sleep()不釋放同步鎖，Wait()釋放同步鎖。
- 還有用法的上的不同是：Sleep(milliseconds)可以用時(shí)間指定來(lái)使他自動(dòng)醒過(guò)來(lái)，如果時(shí)間不到你只能調(diào)用Interreput()來(lái)強(qiáng)行打斷；Wait()可以用Notify()直接喚起。
- 這兩個(gè)方法來(lái)自不同的類分別是Thread和Object
- 最主要是Sleep方法沒(méi)有釋放鎖，而Wait方法釋放了鎖，使得其他線程可以使用同步控制塊或者方法。
1.4 Thread.sleep() 和Thread.yield()的異同
- 相同 ：Sleep()和yield()都會(huì)釋放CPU。
- 不同：Sleep()使當(dāng)前線程進(jìn)入停滯狀態(tài)，所以執(zhí)行Sleep()的線程在指定的時(shí)間內(nèi)肯定不會(huì)執(zhí)行；yield()只是使當(dāng)前線程重新回到可執(zhí)行狀態(tài)，所以執(zhí)行yield()的線程有可能在進(jìn)入到可執(zhí)行狀態(tài)后馬上又被執(zhí)行。Sleep()可使優(yōu)先級(jí)低的線程得到執(zhí)行的機(jī)會(huì)，當(dāng)然也可以讓同優(yōu)先級(jí)和高優(yōu)先級(jí)的線程有執(zhí)行的機(jī)會(huì)；yield()只能使同優(yōu)先級(jí)的線程有執(zhí)行的機(jī)會(huì)。
1.5 補(bǔ)充：死鎖的概念
死鎖：指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程（或線程）在執(zhí)行過(guò)程中，因爭(zhēng)奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法推進(jìn)下去。此時(shí)稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程。
死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件（缺一不可）：
- 互斥條件：顧名思義，線程對(duì)資源的訪問(wèn)是排他性，當(dāng)該線程釋放資源后下一線程才可進(jìn)行占用。
- 請(qǐng)求和保持：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是自己拿的不放手又等待新的資源到手。線程T1至少已經(jīng)保持了一個(gè)資源R1占用,但又提出對(duì)另一個(gè)資源R2請(qǐng)求，而此時(shí)，資源R2被其他線程T2占用，于是該線程T1也必須等待，但又對(duì)自己保持的資源R1不釋放。
- 不可剝奪：在沒(méi)有使用完資源時(shí)，其他線性不能進(jìn)行剝奪。
- 循環(huán)等待：一直等待對(duì)方線程釋放資源。
我們可以根據(jù)死鎖的四個(gè)必要條件破壞死鎖的形成。
1.6 補(bǔ)充：并發(fā)和并行的區(qū)別
并發(fā)：是指在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，多任務(wù)交替的執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)有多個(gè)線程在操作時(shí)，把CPU運(yùn)行時(shí)間劃分成若干個(gè)時(shí)間段,再將時(shí)間段分配給各個(gè)線程執(zhí)行。在一個(gè)時(shí)間段的線程代碼運(yùn)行時(shí)，其它線程處于掛起狀。
并行：是指同一時(shí)刻同時(shí)處理多任務(wù)的能力。當(dāng)有多個(gè)線程在操作時(shí)，CPU同時(shí)處理這些線程請(qǐng)求的能力。
區(qū)別就在于CPU是否能同時(shí)處理所有任務(wù)，并發(fā)不能，并行能。
1.7 補(bǔ)充：線程安全三要素
- 原子性：Atomic包、CAS算法、Synchronized、Lock。
- 可見(jiàn)性：Synchronized、Volatile（不能保證原子性）。
- 有序性：Happens-before規(guī)則。
1.8 補(bǔ)充：如何實(shí)現(xiàn)線程安全
- 互斥同步：Synchronized、Lock。
- 非阻塞同步：CAS。
- 無(wú)需同步的方案：如果一個(gè)方法本來(lái)就不涉及共享數(shù)據(jù)，那它自然就無(wú)需任何同步操作去保證正確性。
1.9 補(bǔ)充：保證線程安全的機(jī)制：
- Synchronized關(guān)鍵字
- Lock
- CAS、原子變量
- ThreadLocl：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是讓每個(gè)線程，對(duì)同一個(gè)變量，都有自己的獨(dú)有副本，每個(gè)線程實(shí)際訪問(wèn)的對(duì)象都是自己的，自然也就不存在線程安全問(wèn)題了。
- Volatile
- CopyOnWrite寫(xiě)時(shí)復(fù)制
隨著CPU核心的增多以及互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，單線程的程序處理速度越來(lái)越跟不上發(fā)展速度和大數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)速度，多線程應(yīng)運(yùn)而生，充分利用CPU資源的同時(shí)，極大提高了程序處理速度。
創(chuàng)建線程的方法
繼承Thread類：
- public class ThreadCreateTest {
- public static void main(String[] args) {
- new MyThread().start();
- }
- }
- class MyThread extends Thread {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
- }
- }
實(shí)現(xiàn)Runable接口：
- public class RunableCreateTest {
- public static void main(String[] args) {
- MyRunnable runnable = new MyRunnable();
- new Thread(runnable).start();
- }
- }
- class MyRunnable implements Runnable {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
- }
- }
通過(guò)Callable和Future創(chuàng)建線程：
- public class CallableCreateTest {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- // 將Callable包裝成FutureTask，F(xiàn)utureTask也是一種Runnable
- MyCallable callable = new MyCallable();
- FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
- new Thread(futureTask).start();
- // get方法會(huì)阻塞調(diào)用的線程
- Integer sum = futureTask.get();
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + Thread.currentThread().getId() + "=" + sum);
- }
- }
- class MyCallable implements Callable<Integer> {
- @Override
- public Integer call() throws Exception {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tstarting...");
- int sum = 0;
- for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
- sum += i;
- }
- Thread.sleep(5000);
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tover...");
- return sum;
- }
- }
線程池方式創(chuàng)建：
實(shí)現(xiàn)Runnable接口這種方式更受歡迎，因?yàn)檫@不需要繼承Thread類。在應(yīng)用設(shè)計(jì)中已經(jīng)繼承了別的對(duì)象的情況下，這需要多繼承（而Java不支持多繼承，但可以多實(shí)現(xiàn)?。?，只能實(shí)現(xiàn)接口。同時(shí)，線程池也是非常高效的，很容易實(shí)現(xiàn)和使用。
實(shí)際開(kāi)發(fā)中，阿里巴巴開(kāi)發(fā)插件一直提倡使用線程池創(chuàng)建線程，原因在下方會(huì)解釋，所以上面的代碼我就只簡(jiǎn)寫(xiě)了一些Demo。
2.1 線程池創(chuàng)建線程
線程池，顧名思義，線程存放的地方。和數(shù)據(jù)庫(kù)連接池一樣，存在的目的就是為了較少系統(tǒng)開(kāi)銷，主要由以下幾個(gè)特點(diǎn)：
降低資源消耗。通過(guò)重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗（主要）。
提高響應(yīng)速度。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。
提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無(wú)限制地創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
Java提供四種線程池創(chuàng)建方式：
- newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長(zhǎng)度超過(guò)處理需要，可靈活回收空閑線程，若無(wú)可回收，則新建線程。
- newFixedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。
- newScheduledThreadPool創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。
- newSingleThreadExecutor創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序（FIFO, LIFO, 優(yōu)先級(jí)）執(zhí)行。
通過(guò)源碼我們得知ThreadPoolExecutor繼承自AbstractExecutorService，而AbstractExecutorService實(shí)現(xiàn)了ExecutorService。
- public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService
- public abstract class AbstractExecutorService implements ExecutorService
2.2 ThreadPoolExecutor介紹
實(shí)際項(xiàng)目中，用的最多的就是ThreadPoolExecutor這個(gè)類，而《阿里巴巴Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》中強(qiáng)制線程池不允許使用Executors去創(chuàng)建，而是通過(guò)New ThreadPoolExecutor實(shí)例的方式，這樣的處理方式讓寫(xiě)的同學(xué)更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)。
我們從ThreadPoolExecutor入手多線程創(chuàng)建方式，先看一下線程池創(chuàng)建的最全參數(shù)。
- public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
- int maximumPoolSize,
- long keepAliveTime,
- TimeUnit unit,
- BlockingQueue<Runnable> workQueue,
- ThreadFactory threadFactory,
- RejectedExecutionHandler handler) {
- if (corePoolSize < 0 ||
- maximumPoolSize <= 0 ||
- maximumPoolSize < corePoolSize ||
- keepAliveTime < 0)
- throw new IllegalArgumentException();
- if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
- throw new NullPointerException();
- this.corePoolSize = corePoolSize;
- this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
- this.workQueue = workQueue;
- this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
- this.threadFactory = threadFactory;
- this.handler = handler;
- }
參數(shù)說(shuō)明如下：
- corePoolSize：線程池的核心線程數(shù)，即便線程池里沒(méi)有任何任務(wù)，也會(huì)有corePoolSize個(gè)線程在候著等任務(wù)。
- maximumPoolSize：最大線程數(shù)，不管提交多少任務(wù)，線程池里最多工作線程數(shù)就是maximumPoolSize。
- keepAliveTime：線程的存活時(shí)間。當(dāng)線程池里的線程數(shù)大于corePoolSize時(shí)，如果等了keepAliveTime時(shí)長(zhǎng)還沒(méi)有任務(wù)可執(zhí)行，則線程退出。
- Unit：這個(gè)用來(lái)指定keepAliveTime的單位，比如秒：TimeUnit.SECONDS。
- BlockingQueue：一個(gè)阻塞隊(duì)列，提交的任務(wù)將會(huì)被放到這個(gè)隊(duì)列里。
- threadFactory：線程工廠，用來(lái)創(chuàng)建線程，主要是為了給線程起名字，默認(rèn)工廠的線程名字：pool-1-thread-3。
- handler：拒絕策略，當(dāng)線程池里線程被耗盡，且隊(duì)列也滿了的時(shí)候會(huì)調(diào)用。
2.2.1BlockingQueue
對(duì)于BlockingQueue個(gè)人感覺(jué)還需要單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō)一下。
BlockingQueue：阻塞隊(duì)列，有先進(jìn)先出（注重公平性）和先進(jìn)后出（注重時(shí)效性）兩種，常見(jiàn)的有兩種阻塞隊(duì)列：ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue
隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大致如圖：
隊(duì)列一端進(jìn)入，一端輸出。而當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，阻塞。BlockingQueue核心方法：1. 放入數(shù)據(jù)put2. 獲取數(shù)據(jù)take。常見(jiàn)的兩種Queue：
2.2.2 ArrayBlockingQueue
基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)，在ArrayBlockingQueue內(nèi)部，維護(hù)了一個(gè)定長(zhǎng)數(shù)組，以便緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)對(duì)象，這是一個(gè)常用的阻塞隊(duì)列，除了一個(gè)定長(zhǎng)數(shù)組外，ArrayBlockingQueue內(nèi)部還保存著兩個(gè)整形變量，分別標(biāo)識(shí)著隊(duì)列的頭部和尾部在數(shù)組中的位置。
一段代碼來(lái)驗(yàn)證一下：
- package map;
- import java.util.concurrent.*;
- public class MyTestMap {
- // 定義阻塞隊(duì)列大小
- private static final int maxSize = 5;
- public static void main(String[] args){
- ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(maxSize);
- new Thread(new Productor(queue)).start();
- new Thread(new Customer(queue)).start();
- }
- }
- class Customer implements Runnable {
- private BlockingQueue<Integer> queue;
- Customer(BlockingQueue<Integer> queue) {
- this.queue = queue;
- }
- @Override
- public void run() {
- this.cusume();
- }
- private void cusume() {
- while (true) {
- try {
- int count = (int) queue.take();
- System.out.println("customer正在消費(fèi)第" + count + "個(gè)商品===");
- // 只是為了方便觀察輸出結(jié)果
- Thread.sleep(10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- class Productor implements Runnable {
- private BlockingQueue<Integer> queue;
- private int count = 1;
- Productor(BlockingQueue<Integer> queue) {
- this.queue = queue;
- }
- @Override
- public void run() {
- this.product();
- }
- private void product() {
- while (true) {
- try {
- queue.put(count);
- System.out.println("生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第" + count + "個(gè)商品");
- count++;
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- }
- //輸出如下
- /**
- 生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第1個(gè)商品
- 生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第2個(gè)商品
- 生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第3個(gè)商品
- 生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第4個(gè)商品
- 生產(chǎn)者正在生產(chǎn)第5個(gè)商品
- customer正在消費(fèi)第1個(gè)商品===
- */
2.2.3 LinkedBlockingQueue
基于鏈表的阻塞隊(duì)列，內(nèi)部也維護(hù)了一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列。需要我們注意的是如果構(gòu)造一個(gè)LinkedBlockingQueue對(duì)象，而沒(méi)有指定其容量大小。
LinkedBlockingQueue會(huì)默認(rèn)一個(gè)類似無(wú)限大小的容量（Integer.MAX_VALUE），這樣的話，如果生產(chǎn)者的速度一旦大于消費(fèi)者的速度，也許還沒(méi)有等到隊(duì)列滿阻塞產(chǎn)生，系統(tǒng)內(nèi)存就有可能已被消耗殆盡了。
2.2.4 LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue的主要區(qū)別
- ArrayBlockingQueue的初始化必須傳入隊(duì)列大小，LinkedBlockingQueue則可以不傳入。
- ArrayBlockingQueue用一把鎖控制并發(fā)，LinkedBlockingQueue倆把鎖控制并發(fā)，鎖的細(xì)粒度更細(xì)。即前者生產(chǎn)者消費(fèi)者進(jìn)出都是一把鎖，后者生產(chǎn)者生產(chǎn)進(jìn)入是一把鎖，消費(fèi)者消費(fèi)是另一把鎖。
- ArrayBlockingQueue采用數(shù)組的方式存取，LinkedBlockingQueue用Node鏈表方式存取。
2.2.5handler拒絕策略
Java提供了4種丟棄處理的方法，當(dāng)然你也可以自己實(shí)現(xiàn)，主要是要實(shí)現(xiàn)接口：RejectedExecutionHandler中的方法。
- AbortPolicy：不處理，直接拋出異常。
- CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來(lái)運(yùn)行任務(wù)，即提交任務(wù)的線程。
- DiscardOldestPolicy：LRU策略，丟棄隊(duì)列里最近最久不使用的一個(gè)任務(wù)，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。
- DiscardPolicy：不處理，丟棄掉，不拋出異常。
2.2.6線程池五種狀態(tài)
- private static final int RUNNING = -1 << COUNT_BITS;
- private static final int SHUTDOWN = 0 << COUNT_BITS;
- private static final int STOP = 1 << COUNT_BITS;
- private static final int TIDYING = 2 << COUNT_BITS;
- private static final int TERMINATED = 3 << COUNT_BITS;
RUNNING：在這個(gè)狀態(tài)的線程池能判斷接受新提交的任務(wù)，并且也能處理阻塞隊(duì)列中的任務(wù)。
SHUTDOWN：處于關(guān)閉的狀態(tài)，該線程池不能接受新提交的任務(wù)，但是可以處理阻塞隊(duì)列中已經(jīng)保存的任務(wù)，在線程處于RUNNING狀態(tài)，調(diào)用shutdown()方法能切換為該狀態(tài)。
STOP：線程池處于該狀態(tài)時(shí)既不能接受新的任務(wù)也不能處理阻塞隊(duì)列中的任務(wù)，并且能中斷現(xiàn)在線程中的任務(wù)。當(dāng)線程處于RUNNING和SHUTDOWN狀態(tài)，調(diào)用shutdownNow()方法就可以使線程變?yōu)樵摖顟B(tài)。
TIDYING：在SHUTDOWN狀態(tài)下阻塞隊(duì)列為空，且線程中的工作線程數(shù)量為0就會(huì)進(jìn)入該狀態(tài)，當(dāng)在STOP狀態(tài)下時(shí)，只要線程中的工作線程數(shù)量為0就會(huì)進(jìn)入該狀態(tài)。
TERMINATED：在TIDYING狀態(tài)下調(diào)用terminated()方法就會(huì)進(jìn)入該狀態(tài)?？梢哉J(rèn)為該狀態(tài)是最終的終止?fàn)顟B(tài)。
回到線程池創(chuàng)建ThreadPoolExecutor，我們了解了這些參數(shù)，再來(lái)看看ThreadPoolExecutor的內(nèi)部工作原理：
- 判斷核心線程是否已滿，是進(jìn)入隊(duì)列，否：創(chuàng)建線程
- 判斷等待隊(duì)列是否已滿，是：查看線程池是否已滿，否：進(jìn)入等待隊(duì)列
- 查看線程池是否已滿，是：拒絕，否創(chuàng)建線程
2.3深入理解ThreadPoolExecutor
進(jìn)入Execute方法可以看到：
- public void execute(Runnable command) {
- if (command == null)
- throw new NullPointerException();
- int c = ctl.get();
- //判斷當(dāng)前活躍線程數(shù)是否小于corePoolSize,如果小于，則調(diào)用addWorker創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)
- if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
- if (addWorker(command, true))
- return;
- c = ctl.get();
- }
- //如果不小于corePoolSize，則將任務(wù)添加到workQueue隊(duì)列。
- if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
- int recheck = ctl.get();
- if (! isRunning(recheck) && remove(command))
- reject(command);
- else if (workerCountOf(recheck) == 0)
- addWorker(null, false);
- }
- //如果放入workQueue失敗，則創(chuàng)建線程執(zhí)行任務(wù)，如果這時(shí)創(chuàng)建線程失敗(當(dāng)前線程數(shù)不小于maximumPoolSize時(shí))，就會(huì)調(diào)用reject(內(nèi)部調(diào)用handler)拒絕接受任務(wù)。
- else if (!addWorker(command, false))
- reject(command);
- }
AddWorker方法：
- 創(chuàng)建Worker對(duì)象，同時(shí)也會(huì)實(shí)例化一個(gè)Thread對(duì)象。在創(chuàng)建Worker時(shí)會(huì)調(diào)用threadFactory來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程。
- 然后啟動(dòng)這個(gè)線程。
2.3.1線程池中CTL屬性的作用是什么？
看源碼第一反應(yīng)就是這個(gè)CTL到底是個(gè)什么東東？有啥用？一番研究得出如下結(jié)論：
CTL屬性包含兩個(gè)概念：
- private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));
- private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
- runState：即rs 表明當(dāng)前線程池的狀態(tài)，是否處于Running，Shutdown，Stop，Tidying。
- workerCount：即wc表明當(dāng)前有效的線程數(shù)。
我們點(diǎn)擊workerCount即工作狀態(tài)記錄值，以RUNNING為例，RUNNING = -1 << COUNT_BITS;，即-1無(wú)符號(hào)左移COUNT_BITS位，進(jìn)一步我們得知COUNT_BITS位29，因?yàn)镮nteger位數(shù)為31位（2的五次方減一）
- private static final int COUNT_BITS = Integer.SIZE - 3;
既然是29位那么就是Running的值為：
- 1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
- |||
- 31~29位
那低28位呢，就是記錄當(dāng)前線程的總線數(shù)啦：
- // Packing and unpacking ctl
- private static int runStateOf(int c) { return c & ~CAPACITY; }
- private static int workerCountOf(int c) { return c & CAPACITY; }
- private static int ctlOf(int rs, int wc) { return rs | wc; }
從上述代碼可以看到workerCountOf這個(gè)函數(shù)傳入ctl之后，是通過(guò)CTL&CAPACITY操作來(lái)獲取當(dāng)前運(yùn)行線程總數(shù)的。
也就是RunningState|WorkCount&CAPACITY，算出來(lái)的就是低28位的值。因?yàn)镃APACITY得到的就是高3位（29-31位）位0，低28位（0-28位）都是1，所以得到的就是ctl中低28位的值。
而runStateOf這個(gè)方法的話，算的就是RunningState|WorkCount&CAPACITY，高3位的值，因?yàn)镃APACITY是CAPACITY的取反，所以得到的就是高3位（29-31位）為1，低28位（0-28位）為0，所以通過(guò)&運(yùn)算后，所得到的值就是高3為的值。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是ctl中是高3位作為狀態(tài)值，低28位作為線程總數(shù)值來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。
2.3.2 shutdownNow和shutdown的區(qū)別
看源碼發(fā)現(xiàn)有兩種近乎一樣的方法，shutdownNow和shutdown，設(shè)計(jì)者這么設(shè)計(jì)自然是有它的道理，那么這兩個(gè)方法的區(qū)別在哪呢？
- shutdown會(huì)把線程池的狀態(tài)改為SHUTDOWN，而shutdownNow把當(dāng)前線程池狀態(tài)改為STOP。
- shutdown只會(huì)中斷所有空閑的線程，而shutdownNow會(huì)中斷所有的線程。
- shutdown返回方法為空，會(huì)將當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列中的所有任務(wù)執(zhí)行完畢；而shutdownNow把任務(wù)隊(duì)列中的所有任務(wù)都取出來(lái)返回。
2.3.3 線程復(fù)用原理
- final void runWorker(Worker w) {
- Thread wt = Thread.currentThread();
- Runnable task = w.firstTask;
- w.firstTask = null;
- w.unlock(); // allow interrupts
- boolean completedAbruptly = true;
- try {
- while (task != null || (task = getTask()) != null) {
- w.lock();
- // If pool is stopping, ensure thread is interrupted;
- // if not, ensure thread is not interrupted. This
- // requires a recheck in second case to deal with
- // shutdownNow race while clearing interrupt
- if ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||
- (Thread.interrupted() &&
- runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&
- !wt.isInterrupted())
- wt.interrupt();
- try {
- beforeExecute(wt, task);
- Throwable thrown = null;
- try {
- task.run();
- } catch (RuntimeException x) {
- thrown = x; throw x;
- } catch (Error x) {
- thrown = x; throw x;
- } catch (Throwable x) {
- thrown = x; throw new Error(x);
- } finally {
- afterExecute(task, thrown);
- }
- } finally {
- task = null;
- w.completedTasks++;
- w.unlock();
- }
- }
- completedAbruptly = false;
- } finally {
- processWorkerExit(w, completedAbruptly);
- }
- }
就是任務(wù)在并不只執(zhí)行創(chuàng)建時(shí)指定的firstTask第一任務(wù)，還會(huì)從任務(wù)隊(duì)列的中自己主動(dòng)取任務(wù)執(zhí)行，而且是有或者無(wú)時(shí)間限定的阻塞等待，以保證線程的存活。
默認(rèn)的是不允許。
2.4 CountDownLatch和CyclicBarrier區(qū)別
countDownLatch是一個(gè)計(jì)數(shù)器，線程完成一個(gè)記錄一個(gè)，計(jì)數(shù)器遞減，只能只用一次。
CyclicBarrier的計(jì)數(shù)器更像一個(gè)閥門，需要所有線程都到達(dá)，然后繼續(xù)執(zhí)行，計(jì)數(shù)器遞增，提供Reset功能，可以多次使用。
3. 多線程間通信的幾種方式
提及多線程又不得不提及多線程通信的機(jī)制。首先，要短信線程間通信的模型有兩種：共享內(nèi)存和消息傳遞，以下方式都是基本這兩種模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們來(lái)基本一道面試常見(jiàn)的題目來(lái)分析：
題目：有兩個(gè)線程A、B，A線程向一個(gè)集合里面依次添加元素"abc"字符串，一共添加十次，當(dāng)添加到第五次的時(shí)候，希望B線程能夠收到A線程的通知，然后B線程執(zhí)行相關(guān)的業(yè)務(wù)操作。
3.1使用volatile關(guān)鍵字
- package thread;
- /**
- *
- * @author hxz
- * @description 多線程測(cè)試類
- * @version 1.0
- * @data 2020年2月15日 上午9:10:09
- */
- public class MyThreadTest {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- notifyThreadWithVolatile();
- }
- /**
- * 定義一個(gè)測(cè)試
- */
- private static volatile boolean flag = false;
- /**
- * 計(jì)算I++，當(dāng)I==5時(shí)，通知線程B
- * @throws Exception
- */
- private static void notifyThreadWithVolatile() throws Exception {
- Thread thc = new Thread("線程A"){
- @Override
- public void run() {
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- if (i == 5) {
- flag = true;
- try {
- Thread.sleep(500L);
- } catch (InterruptedException e) {
- // TODO Auto-generated catch block
- e.printStackTrace();
- }
- break;
- }
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "====" + i);
- }
- }
- };
- Thread thd = new Thread("線程B") {
- @Override
- public void run() {
- while (true) {
- // 防止偽喚醒 所以使用了while
- while (flag) {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收到通知");
- System.out.println("do something");
- try {
- Thread.sleep(500L);
- } catch (InterruptedException e) {
- // TODO Auto-generated catch block
- e.printStackTrace();
- }
- return ;
- }
- }
- }
- };
- thd.start();
- Thread.sleep(1000L);
- thc.start();
- }
- }
個(gè)人認(rèn)為這是基本上最好的通信方式，因?yàn)锳發(fā)出通知B能夠立馬接受并Do Something。
