我的学习日记

day3 多线程

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多线程

总结

1.线程创建

3种方式
  1. 继承Thread
  2. 实现Runnable
  3. 实现Callable
特点：

3可以有返回值，1，2无返回值
1因为单继承，无法继承其他类

方法：

设置/获取线程名，获取当前线程名，出让，插入，睡眠等

2.同步安全问题

原因
  1. 大多操作系统对线程采用抢占式调度
  2. 线程之间会争夺CPU执行权
  3. 多个线程对同一资源进行操作的过程中，CUP执行权随时会被夺走，被其他线程占用，从而造成安全问题
解决方案
  1. 对操作共享资源的代码采用锁，只有线程拿到锁，才能进入，执行代码，操作相应资源。未拿到锁的线程即使拿到CPU执行权也无法进入。
  2. 同步代码块
    1. 对一段代码设置锁，锁对象可以自己指定
    2. 代码执行完锁会自动释放
  3. 同步方法
    1. 非静态方法以this作为锁对象
    2. 静态方法以类名.class做为锁对象
  4. Lock锁
    1. 需要手动设置锁与释放锁
    2. 为确保锁被释放，可将释放语句写进try的finally中
注意：
  1. CPU执行权的抢夺与锁的抢夺是独立的
    1. 线程只有拿到CPU执行权才可以去抢夺锁
    2. 线程即使抢到锁，也随时可能被夺走CPU执行权，但因为锁未释放，其他线程无法进入同步代码块，只有等下次锁被释放
  2. 避免锁的嵌套，防止出现死锁，即外层锁与内层锁被不同线程拿到，全部陷入阻塞

3.等待唤醒机制

流程
  1. 生产者产出资源，消费者消耗资源
  2. 生产者
    1. 有资源：等待
    2. 无资源
      1. 生产资源
      2. 唤醒正在等待的线程（消费者）
  3. 消费者
    1. 无资源：等待
    2. 有资源：
      1. 消耗资源
      2. 唤醒正在等待的进程（生产者）
细节
  1. 等待与唤醒都需要通过同个锁对象（任意类），唤醒的时候才能唤醒所有通过该锁对象进入等待的线程
  2. 进程进入等待时，释放锁，并交出CPU执行权。在被唤醒时，继续抢夺锁，拿到锁后继续执行后续语句。
实现
  1. 自己用同步代码块synchronized实现，对操作共享资源的代码设置锁
  2. 可以使用阻塞队列，阻塞队列内时线程安全的。内部也实现了等待与唤醒。没一个放入与取出操作时一定会成功执行的，无法放入进入等待，下次唤醒会继续放入。

4.线程池

意义
  1. 降低资源消耗：复用已创建的线程，避免频繁创建和销毁线程（new Thread + start()）带来的性能开销
  2. 提高响应速度：任务到达时，无需等待线程创建，可直接使用空闲线程立即执行
  3. 提高线程可管理性：线程是稀缺资源，统一分配、调优和监控，防止无限制创建导致系统崩溃（OOM）
核心参数（ThreadPoolExecutor 的7个参数）
  1. 核心线程数（corePoolSize）：线程池中一直存活的线程数，即使空闲也不会被回收（除非设置了allowCoreThreadTimeOut）
  2. 最大线程数（maximumPoolSize）：线程池中允许的最大线程数
  3. 存活时间（keepAliveTime）：非核心线程空闲超过该时间会被回收
  4. 时间单位（unit）：keepAliveTime 的时间单位（如 TimeUnit.SECONDS）
  5. 阻塞队列（workQueue）：存放等待执行的任务（如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）
  6. 线程工厂（threadFactory）：创建线程的工厂，可自定义线程名、优先级等（默认 Executors.defaultThreadFactory()）
  7. 拒绝策略（handler）：当线程池和队列都满时，对新提交的任务的处理方式
执行流程（任务提交后的流转）
  1. 核心线程：当前线程数 < 核心线程数 → 创建新线程执行任务
  2. 阻塞队列：核心线程已满 → 任务放入队列等待
  3. 最大线程：队列已满 → 创建非核心线程执行任务（直到达到最大线程数）
  4. 拒绝策略：最大线程也满了 → 执行拒绝策略

    注意：流程是 核心 → 队列 → 最大，而非很多人误以为的核心 → 最大 → 队列

拒绝策略（4种内置实现）
  1. AbortPolicy（默认）：直接抛出 RejectedExecutionException，阻止系统正常运行
  2. CallerRunsPolicy：由调用者线程（提交任务的线程）自己执行该任务，提供反馈机制，减缓任务提交速度
  3. DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出异常（丢失任务）
  4. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，然后重试提交当前任务
提交任务的两种方式
  1. execute(Runnable command)
    • 提交无返回值的任务
    • 异常直接抛出（控制台打印），调用者无法捕获
  2. submit(Callable/Runnable task)
    • 提交有返回值（Callable）或无返回值（Runnable）的任务
    • 返回 Future 对象，可通过 future.get() 获取结果或捕获异常
    • Runnable 提交时，Future.get() 返回 null
    • Runnable + 指定结果：submit(Runnable task, T result)，Future.get() 返回指定的 result
注意
  1. 线程池中的线程是复用的：底层 Worker 通过 while 循环不断从队列中取任务执行，执行完一个任务后不会销毁，而是继续取下一个任务
  2. Thread 对象与内核线程：Thread 对象只是堆内存中的普通对象，真正执行能力来自操作系统内核线程（LWP）。线程池复用的是内核线程，而不是 Thread 对象本身
  3. 不能直接操作池中某个线程：线程池封装了线程的个体操作，应通过 Future 控制任务（如 future.cancel(true) 中断任务），而非直接操作线程
  4. execute 与 submit 底层关系：submit 底层也是调用 execute，但会将 Runnable/Callable 包装成 RunnableFuture（即 FutureTask），从而支持返回值和异常捕获
  5. 线程池关闭：使用 shutdown() 优雅关闭（不再接收新任务，等待已提交任务执行完毕），或 shutdownNow() 立即停止（尝试中断正在执行的任务，返回未执行的任务列表）