Java多线程文章系列.pdf

### Java多线程文章系列知识点概述 #### 一、Java多线程编程详解 ##### 1. 理解多线程 - **定义**: 多线程是一种机制，允许程序中并行执行多个指令流，每个指令流称为一个线程。 - **特点**: - 线程拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度。 - 线程没有独立的存储空间，而是与所属进程中的其他线程共享存储空间。 - 线程间的通信比进程间通信更简单。 - 在逻辑上，多个线程是并发执行的；实际上，即使只有一个CPU，也可以通过快速切换实现并发效果。 ##### 2. 在Java中实现多线程 - **实现方式**: 在Java中实现多线程只需要提供线程将要执行的代码。 - **实现步骤**: - 继承`java.lang.Thread`类或实现`Runnable`接口。 - 重写`run()`方法，该方法包含线程要执行的代码。 - 创建线程对象并通过调用`start()`方法启动线程。 #### 二、解析Java中的多线程机制 ##### 1. 进程与应用程序的区别 - **进程**: 是计算机中的一个执行单位，包含一个或多个线程。 - **应用程序**: 可以视为一系列进程的集合。 ##### 2. 进程与Java线程的区别 - **内存占用**: - 进程: 每个进程有独立的地址空间，消耗更多内存。 - 线程: 共享同一进程的地址空间，内存消耗较低。 - **上下文切换成本**: - 进程: 上下文切换成本高。 - 线程: 上下文切换成本低。 - **通信机制**: - 进程: 通常需要使用IPC（进程间通信）机制。 - 线程: 直接访问共享数据，无需额外通信机制。 ##### 3. Java语言的多线程程序设计方法 - **实现方式**: - 继承`Thread`类。 - 实现`Runnable`接口。 - **线程创建**: - 创建`Thread`类的实例，并传入`Runnable`对象。 - 调用`start()`方法启动线程。 ##### 4. 线程间的同步 - **同步需求**: - 避免多个线程同时修改共享资源导致的数据不一致问题。 - **实现方法**: - 使用`synchronized`关键字标记方法或代码块。 - 使用`ReentrantLock`等显式锁。 ##### 5. Java线程的管理 - **线程调度**: - 系统自动调度线程，根据线程优先级和系统负载决定执行顺序。 - **线程组**: - 线程可以被分组，便于管理和控制。 - **线程状态**: - 新建 (`NEW`)、就绪 (`RUNNABLE`)、阻塞 (`BLOCKED`)、等待 (`WAITING`)、定时等待 (`TIMED_WAITING`) 和终止 (`TERMINATED`)。 #### 三、Java多线程程序设计初步 ##### 1. 线程的创建 - **继承Thread类**: - 重写`run()`方法。 - **实现Runnable接口**: - 实现`run()`方法。 - 将`Runnable`对象传递给`Thread`构造函数。 ##### 2. 线程的优先级 - **设置优先级**: - 通过`setPriority(int)`方法设置线程的优先级。 - 线程优先级范围从`Thread.MIN_PRIORITY` (1) 到 `Thread.MAX_PRIORITY` (10)。 ##### 3. 线程的同步控制 - **使用`synchronized`**: - 对象级别的互斥锁。 - 适用于需要同步的方法或代码块。 - **使用显式锁**: - 通过`ReentrantLock`类实现更灵活的锁机制。 - 支持公平性和非公平性锁策略。 #### 四、彻底明白Java的多线程-线程间的通信 ##### 1. 实现多线程 - **虚假的多线程**: - 表面上看起来像多线程，但实际上并没有实现真正的并行处理。 - **正确的多线程实现**: - 使用`Thread`类或`Runnable`接口正确创建和启动线程。 ##### 2. 共享资源的同步 - **同步的必要性**: - 避免多个线程同时访问共享资源时出现数据不一致的情况。 - **使用`synchronized`关键字**: - 为共享资源提供排他访问。 - **同步的优化**: - 减少同步范围，只对关键部分进行同步。 - 使用`ConcurrentHashMap`等并发容器替代`HashMap`。 ##### 3. 线程间的通信 - **线程状态**: - 包括新建、就绪、运行、阻塞、等待、定时等待和终止。 - **常用线程方法**: - `wait()`, `notify()`, `notifyAll()`用于线程间的同步。 - `suspend()`, `resume()`, `sleep()`用于线程控制。 - **讨论**: - `suspend()`和`resume()`已废弃，推荐使用更安全的同步机制。 #### 五、Java多线程学习笔记 ##### 1. 线程类 - **Thread类**: - 提供了创建和控制线程的方法。 - 可以通过继承`Thread`类或实现`Runnable`接口来创建线程。 ##### 2. 等待一个线程的结束 - **join()方法**: - 使当前线程等待指定线程完成后再继续执行。 ##### 3. 线程的同步问题 - **解决方法**: - 使用`synchronized`关键字或显式锁。 - 遵循良好的编程习惯，如使用原子操作。 ##### 4. Java的等待通知机制 - **原理**: - `wait()`使线程进入等待状态。 - `notify()`唤醒等待队列中的一个线程。 - `notifyAll()`唤醒所有等待中的线程。 ##### 5. 线程的中断 - **中断机制**: - 使用`interrupt()`方法中断线程。 - 线程可以通过检查`isInterrupted()`判断是否被中断。 #### 六、创建Java中的线程池 ##### 1. 线程的生命周期 - **状态**: - 新建 (`NEW`)、就绪 (`RUNNABLE`)、阻塞 (`BLOCKED`)、等待 (`WAITING`)、定时等待 (`TIMED_WAITING`) 和终止 (`TERMINATED`)。 ##### 2. 线程的实现 - **创建线程**: - 继承`Thread`类或实现`Runnable`接口。 - 创建`Thread`实例，并调用`start()`方法启动线程。 ##### 3. 为什么使用线程池 - **优点**: - 重复利用已创建的线程。 - 减少创建和销毁线程的开销。 - 控制最大并发线程数量。 ##### 4. 创建一个线程池 - **使用`ExecutorService`**: - `Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)`创建固定大小的线程池。 - `Executors.newCachedThreadPool()`创建可缓存线程池。 ##### 5. 线程池适用场合 - **适用场景**: - 处理大量短时间任务。 - 需要控制并发线程数量的应用。 #### 七、用多线程又有几种常用的编程模型 - **生产者-消费者模型**: - 生产者线程生成数据放入队列。 - 消费者线程从队列取出数据进行处理。 - **工作窃取模型**: - 线程之间相互“偷窃”任务以提高资源利用率。 - **分治模型**: - 将大问题分解成多个子问题，由不同线程并行处理。 #### 八、用Java实现多线程服务器程序 ##### 1. Java中的服务器程序与多线程 - **模型**: - 单线程服务器模型。 - 多线程服务器模型。 - 线程池服务器模型。 ##### 2. 多线程服务器程序举例 - **实现步骤**: - 监听端口接受客户端连接请求。 - 为每个客户端连接创建新线程处理请求。 - 使用线程池管理线程资源。 #### 九、关于线程的讲解(出自Java原著) - **synchronized方法**: - `synchronized`修饰的方法确保线程同步访问。 - **synchronized关键字**: - 编译结果展示了`synchronized`的关键作用。 - **monitorenter和monitorexit**: - JVM层面实现`synchronized`的关键字。 #### 十、Java中利用管道实现线程间的通讯 - **管道创建与使用**: - 创建管道对象，如`Pipe`。 - 通过`sink()`和`source()`方法实现数据传输。 #### 十一、实战Java多线程编程精要之高级支持 - **线程组**: - 用于管理和控制一组线程。 - **线程间发信**: - 实现线程间的通信。 - **屏蔽同步**: - 采用特定技术减少同步的使用。 - **守护线程**: - 守护线程不阻止程序退出。 #### 十二、JAVA的多线程浅析 ##### 1. JAVA语言的来源、及特点 - **起源**: - Java最初由Sun Microsystems开发。 - **特点**: - 面向对象。 - 平台无关性。 - 自动垃圾回收。 ##### 2. JAVA的多线程理论 - **引入**: - Java支持原生多线程，简化并发编程。 - **线程的管理**: - 线程调度策略。 - **线程的调度**: - 操作系统的线程调度机制。 - **信号标志**: - 用于保护共享资源。 - **死锁及其避免**: - 通过合理的锁策略防止死锁发生。 ##### 3. Java多线程的优缺点 - **优点**: - 提升程序响应速度。 - 改善用户体验。 - **缺点**: - 增加了编程复杂度。 - 存在线程安全问题。 以上是《Java多线程文章系列》的主要知识点概述，涵盖了从多线程的基础概念到高级应用，希望能帮助读者深入理解Java多线程编程的核心技术和实践技巧。