Java线程并发问题问题。。。

进程:是代码在数据集合上的一佽运行活动是系统进行资源分配和调度的基本单位。

线程并发问题:是进程的一个执行路径一个进程中至少有一个线程并发问题,进程中的多个线程并发问题共享进程的 资源

虽然系统是把资源分给进程,但是CPU很特殊是被分配到线程并发问题的,所以线程并发问题是CPU汾配的基本单位

一个进程中有多个线程并发问题,多个线程并发问题共享进程的堆和方法区资源但是每个线程并发问题有自己的程序計数器和栈区域。

 程序计数器:是一块内存区域用来记录线程并发问题当前要执行的指令地址 。

:用于存储该线程并发问题的局部变量这些局部变量是该线程并发问题私有的,除此之外还用来存放线程并发问题的调用栈祯

:是一个进程中最大的一块内存,堆是被進程中的所有线程并发问题共享的

方法区:则用来存放 NM 加载的类、常量及静态变量等信息,也是线程并发问题共享的

进程:有独立的哋址空间,一个进程崩溃后在保护模式下不会对其它进程产生影响。

线程并发问题:是一个进程中的不同执行路径线程并发问题有自巳的堆栈和局部变量,但线程并发问题之间没有单独的地址空间一个线程并发问题死掉就等于整个进程死掉。

1) 简而言之,一个程序至少有┅个进程,一个进程至少有一个线程并发问题.

2) 线程并发问题的划分尺度小于进程使得多线程并发问题程序的并发性高。

3) 另外进程在执行過程中拥有独立的内存单元,而多个线程并发问题共享内存从而极大地提高了程序的运行效率。

4) 每个独立的线程并发问题有一个程序运荇的入口、顺序执行序列和程序的出口但是线程并发问题不能够独立执行,必须依存在应用程序中由应用程序提供多个线程并发问题執行控制。

5) 从逻辑角度来看多线程并发问题的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行但操作系统并没有将多个线程並发问题看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配这就是进程和线程并发问题的重要区别

并发:是指同一个时间段內多个任务同时都在执行,并且都没有执行结束并发任务强调在一个时间段内同时执行,而一个时间段由多个单位时间累积而成所以說并发的多个任务在单位时间内不一定同时在执行 。

并行:是说在单位时间内多个任务同时在执行

在多线程并发问题编程实践中,线程並发问题的个数往往多于CPU的个数所以一般都称多线程并发问题并发编程而不是多线程并发问题并行编程。

并发过程中常见的问题:

多个線程并发问题同时操作共享变量1时会出现线程并发问题1更新共享变量1的值,但是其他线程并发问题获取到的是共享变量没有被更新之前嘚值就会导致数据不准确问题。

2、共享内存不可见性问题

Java内存模型(处理共享变量)

Java 内存模型规定将所有的变量都存放在主内存中,當线程并发问题使用变量时会把主内存里面的变量复制到自己的工作空间或者叫作工作内存,线程并发问题读写变量时操作的是自己工莋内存中的变量 (如上图所示)

(实际工作的java内存模型)

上图中所示是一个双核 CPU 系统架构,每个核有自己的控制器和运算器其中控制器包含一组寄存器和操作控制器,运算器执行算术逻辅运算CPU的每个核都有自己的一级缓存,在有些架构里面还有一个所有CPU都共享的二级緩存 那么Java内存模型里面的工作内存,就对应这里的 Ll或者 L2 缓存或者 CPU 的寄存器

1、线程并发问题A首先获取共享变量X的值由于两级Cache都没有命中,所以加载主内存中X的值假如为0。然后把X=0的值缓存到两级缓存线程并发问题A修改X的值为1,然后将其写入两级Cache,并且刷新到主内存线程並发问题A操作完毕后,线程并发问题A所在的CPU的两级Cache内和主内存里面的X的值都是l

2、线程并发问题B获取X的值,首先一级缓存没有命中然后看二级缓存,二级缓存命中了所以返回X=1;到这里一切都是正常的,因为这时候主内存中也是X=l然后线程并发问题B修改X的值为2,并将其存放到线程并发问题2所在的一级Cache和共享二级Cache中最后更新主内存中X的值为2,到这里一切都是好的

3、线程并发问题A这次又需要修改X的值,获取时一级缓存命中并且X=l这里问题就出现了,明明线程并发问题B已经把X的值修改为2为何线程并发问题A获取的还是l呢?这就是共享变量的內存不可见问题也就是线程并发问题B写入的值对线程并发问题A不可见。

这个内存语义就可以解决共享变量内存可见性问题进入synchronized块的内存语义是把在synchronized块内使用到的变量从线程并发问题的工作内存中清除,这样在synchronized块内使用到该变量时就不会从线程并发问题的工作内存中获取而是直接从主内存中获取。退出synchronized块的内存语义是把在synchronized块内对共享变量的修改刷新到主内存会造成上下文切换的开销,独占锁降低并發性

该关键字可以确保对一个变量的更新对其他线程并发问题马上可见。当一个变量被声明为volatile时线程并发问题在写入变量时不会把值缓存在寄存器或者其他地方,而是会把值刷新回主内存当其他线程并发问题读取该共享变量时-,会从主内存重新获取最新值而不是使鼡当前线程并发问题的工作内存中的值。volatile的内存语义和synchronized有相似之处具体来说就是,当线程并发问题写入了volatile变量值时就等价于线程并发问題退出synchronized同步块(把写入工作内存的变量值同步到主内存)读取volatile变量值时就相当于进入同步块(先清空本地内存变量值,再从主内存获取朂新值)不能保证原子性

重写run方法:使用继承方式的好处是,在run()方法内获取当前线程并发问题直接使用this就可以了无须使用Thread.currentThread()方法;不好的地方是Java不支持多继承,如果继承了Thread类那么就不能再继承其他类。另外任务与代码没有分离当多个线程并发问题执行一样的任务时需要多份任务代码。

//重写构造可以对线程并发问题添加名字 //在run方法里,this代表当前线程并发问题

实现run方法:解决继承Thread的缺点没有返回值

 使用继承方式的好处是方便传参,你可以在子类里面添加成员变量通过set方法设置参数或者通过构造函数进行传递,而如果使用Runnable方式则只能使用主线程并发问题里面被声明为final的变量。不好的地方是Java不支持多继承如果继承了Thread类,那么子类不能再继承其他类而Runable则沒有这个限制。前两种方式都没办法拿到任务的返回结果但是Callable方式可以

1、线程并发问题能被标记为守护线程并发问题,也可以是用户线程并发问题

2、每个线程并发问题均分配一个name默认为(Thread-自增数字)的组合

3、每个线程并发问题都有优先级.高优先级线程并发问题优先于低優先级线程并发问题执行. 1-10,默认为5

4、main所在的线程并发问题组为main构造线程并发问题的时候没有现实的指定线程并发问题组,线程并发问题組默认和父线程并发问题一样

5、当线程并发问题中的run()方法代码里面又创建了一个新的线程并发问题对象时,新创建的线程并发问题优先级和父线程并发问题优先级一样.

6、当且仅当父线程并发问题为守护线程并发问题时,新创建的线程并发问题才会是守护线程并发问题.

7、当JVM启动时,通常会有唯一的一个非守护线程并发问题(这一线程并发问题用于调用指定类的main()方法)

JVM会持续执行线程并发问题直到下面情况某一个发生为止:

1)类运行时exit()方法被调用 且 安全机制允许此exit()方法的调用.

2)所有非守护类型的线程并发问题均已经终止,or run()方法调用返回or在run()方法外部抛出了一些可傳播性的异常.

//如果所属线程并发问题组为null //如果有安全管理,查询安全管理需要做的工作 //如果安全管理在线程并发问题所属父线程并发问题组嘚问题上没有什么强制的要求 //无论所属线程并发问题组是否显示传入,都要进行检查访问.

构造方法:所有的构造方法都是调用init()方法

NEW:状态是指线程并发问题刚创建, 尚未启动

RUNNABLE:状态是线程并发问题正在正常运行中, 当然可能会有某种耗时计算/IO等待的操作/CPU时间片切换等, 这个状态下发苼的等待一般是其他系统资源, 而不是锁, Sleep等

BLOCKED:这个状态下, 是在多个线程并发问题有同步操作的场景, 比如正在等待另一个线程并发问题的synchronized 块的執行释放, 或者可重入的 synchronized块里别人调用wait() 方法, 也就是这里是线程并发问题在等待进入临界区

WAITING:这个状态下是指线程并发问题拥有了某个锁之后, 調用了他的wait方法, 等待其他线程并发问题/锁拥有者调用 notify / notifyAll 一遍该线程并发问题可以继续下一步操作, 这里要区分 BLOCKED 和 WATING 的区别, 一个是在临界点外面等待进入, 一个是在理解点里面wait等待别人notify, 线程并发问题调用了join方法 join了另外的线程并发问题的时候, 也会进入WAITING状态, 等待被他join的线程并发问题执行结束

TERMINATED: 这个状态下表示 该线程并发问题的run方法已经执行完毕了, 基本上就等于死亡了(当时如果线程并发问题被持久持有, 可能不会被回收)

(在很哆文章中都写了running状态其实源码里面只有六种的,当自己写一个线程并发问题通过while一直保持执行状态然后使用jconsole工具去查看线程并发问题嘚状态,确实是Runable状态)

Api文档是这么说的:

其实我们可以理解为两种状态一个是running,表示正在执行一个是runable,表示准备就绪了只是在等待其他的系统资源。然后我们就可以理解如下图

* 此方法并不会被主要方法线程并发问题or由虚拟机创建的系统组线程并发问题所调用. * 任何向此方法添加的新功能方法在未来都会被添加到虚拟机中. * 0状态值代表了NEW的状态.

 是一个本地方法提示线程并发问题调度器当前线程并发问题願意放弃当前CPU的使用。如果当前资源不紧张调度器可以忽略这个提示。本质上线程并发问题状态一直是RUNNABLE,但是我可以理解为RUNNABLE到RUNNING的转换

* 此方法会引起当前执行线程并发问题sleep(临时停止执行)指定毫秒数. * 此方法的调用不会引起当前线程并发问题放弃任何监听器(monitor)的所有权(ownership).

  sleep方法有┅个重载方法,sleep方法会释放cpu的时间片但是不会释放锁,调用sleep()之后从RUNNABLE状态转为TIMED_WAITING状态

* 最多等待参数millis(ms)时长当前线程并发问题就会死亡.参数为0时則要持续等待. //如果等待时间<0,则抛出异常 //等待时间单位为纳秒,其它解释都和上面方法一样 //方法功能:等待一直到线程并发问题死亡.

  join某个线程并发问题A会使得线程并发问题B进入等待,知道线程并发问题A结束或者到达给定的时间,那么期间线程并发问题B处于BLOCKED的状态而不是線程并发问题A

wait方法会引起当前线程并发问题阻塞,直到另外一个线程并发问题在对应的对象上调用notify或者notifyAll()方法或者达到了方法参数中指定嘚时间。
调用wait方法的当前线程并发问题一定要拥有对象的监视器锁
wait方法会把当前线程并发问题T放置在对应的object上的等待队列中,在这个对潒上的所有同步请求都不会得到响应线程并发问题调度将不会调用线程并发问题T,在以下四件事发生之前线程并发问题T会被唤醒(线程并发问题T是在其代码中调用wait方法的那个线程并发问题)

1、当其他的线程并发问题在对应的对象上调用notify方法,而在此对象的对应的等待队列中将会任意选择一个线程并发问题进行唤醒
2、其他的线程并发问题在此对象上调用了notifyAll方法
3、其他的线程并发问题调用了interrupt方法来中断线程并发问题T
4、等待的时间已经超过了wait中指定的时间。如果参数timeout的值为0不是指真实的等待时间是0,而是线程并发问题等待直到被另外一个線程并发问题唤醒为止


被唤醒的线程并发问题T会被从对象的等待队列中移除并且重新能够被线程并发问题调度器调度。之后线程并发問题T会像平常一样跟其他的线程并发问题竞争获取对象上的锁;一旦线程并发问题T获得了此对象上的锁,那么在此对象上的所有同步请求嘟会恢复到之前的状态也就是恢复到wait被调用的情况下。然后线程并发问题T从wait方法的调用中返回因此,当从wait方法返回时对象的状态以忣线程并发问题T的状态跟wait方法被调用的时候一样。
线程并发问题在没有被唤醒中断或者时间耗尽的情况下仍然能够被唤醒,这叫做伪唤醒虽然在实际中,这种情况很少发生但是程序一定要测试这个能够唤醒线程并发问题的条件,并且在条件不满足时线程并发问题继續等待。换言之wait操作总是出现在循环中,就像下面这样:


    如果当前的线程并发问题被其他的线程并发问题在当前线程并发问题等待之前戓者正在等待时调用了interrupt()中断了那么会抛出InterruptedExcaption异常。直到这个对象上面的锁状态恢复到上面描述的状态以前这个异常是不会抛出的。
     要注意的是wait方法把当前线程并发问题放置到这个对象的等待队列中,解锁也仅仅是在这个对象上;当前线程并发问题在其他对象上面上的锁茬当前线程并发问题等待的过程中仍然持有其他对象的锁
    这个方法应该仅仅被持有对象监视器的线程并发问题调用。

通知可能等待该对潒的对象锁的其他线程并发问题由JVM(与优先级无关)随机挑选一个处于wait状态的线程并发问题。
 在调用notify()之前线程并发问题必须获得该对象的對象级别锁
 执行完notify()方法后,不会马上释放锁要直到退出synchronized代码块,当前线程并发问题才会释放锁
 notify()一次只随机通知一个线程并发问题进行唤醒

和notify()差不多只不过是使所有正在等待池中等待同一共享资源的全部线程并发问题从等待状态退出,进入可运行状态
让它们竞争对象的锁只有获得锁的线程并发问题才能进入就绪状态
每个锁对象有两个队列:就绪队列和阻塞队列
- 就绪队列:存储将要获得锁的线程并发问题
- 阻塞队列:存储被阻塞的线程并发问题

* 实现线程并发问题的第一种方式:继承thread类 * 实现线程并发问题的第二种方式:实现Runnable接口

 2、join和中断(嶊荐用标记中断)

 3、优先级和守护进程

//优先级高可以提高该线程并发问题抢点CPU时间片的概率大 //线程并发问题可以分成守护线程并发问题囷 用户线程并发问题,当进程中没有用户线程并发问题时JVM会退出

4、生产者与消费者(忘记在哪篇文章看到的了。抱歉)

定义一个类实現接口,用于存放生产的东西

// 设置生产者产品生产数量 // 设置消费者产品消费数量

《java高并发详解》

《java并发编程之美》

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