1、线程基础、线程之间的共享和协作
基础概念
CPU核心数和线程数的关系
核心数:线程数=1:1 ;使用了超线程技术后---> 1:2
CPU时间片轮转机制
又称RR调度，会导致上下文切换
什么是进程和线程
进程：程序运行资源分配的最小单位，进程内部有多个线程，会共享这个进程的资源
线程：CPU调度的最小单位，必须依赖进程而存在。
澄清并行和并发
并行：同一时刻，可以同时处理事情的能力
并发：与单位时间相关，在单位时间内可以处理事情的能力
食堂有8个窗口，同一时间可以有8个人在8个窗口进行打饭。则这个食堂的并行度是8。 一个人打饭30秒，一分钟的食堂的并发度就是16
高并发编程的意义、好处和注意事项
好处：充分利用cpu的资源、加快用户响应的时间，程序模块化，异步化
多个线程去请求比一个线程去请求会快，加快用户响应的时间
问题：
线程共享资源，存在冲突； a访问b ,c也访问b 到底以哪个为准
容易导致死锁；
启用太多的线程，就有搞垮机器的可能 每个线程，操作系统需要为此分配资源，太多线程还没有内存溢出，就会把机器消耗殆尽了
认识Java里的线程
2 负责清除引用的线程
3调用对象finalizer方法的线程
4分发处理虚拟机的信号的线程
5负责获取当前程序运行的相关信息：
为什么没有jc线程：响应速度太快或者不需要jc线程
启动一个main方法都会有5个线程，java程序天生就是多线程的
新启线程的方式
三种 ：
类Thread，接口Runnable, 接口Callable
java是单继承的，如果继承了类Thread 就无法继承其他的类了。所有提供了接口 Runnable，接口允许多个
接口Runnable, 接口Callable的区别：Runnable没有发返回值，Callable有返回值
上图是两张使用线程的方法
怎么样才能让Java里的线程安全停止工作呢
线程自然终止：自然执行完或抛出未处理异常
stop()，resume(),suspend()已不建议使用，stop()会导致线程不会正确释放资源，suspend()容易导致死锁。
java线程是协作式，而非抢占式
调用一个线程的interrupt() 方法中断一个线程，并不是强行关闭这个线程，只是跟这个线程打个招呼，将线程的中断标志位置为true，线程是否中断，由线程本身决定。
isInterrupted() 判定当前线程是否处于中断状态。
static方法interrupted() 判定当前线程是否处于中断状态，同时中断标志位改为false。
方法里如果抛出InterruptedException，线程的中断标志位会被复位成false，如果确实是需要中断线程，要求我们自己在catch语句块里再次调用interrupt()。
对Java里的线程再多一点点认识
线程常用方法和线程的状态
线程只有5种状态。整个生命周期就是这几种状态的切换。
run()和start() ：run方法就是普通对象的普通方法，只有调用了start()后，Java才会将线程对象和操作系统中实际的线程进行映射，再来执行run方法。
yield() ：让出cpu的执行权，将线程从运行转到可运行状态，但是下个时间片，该线程依然有可能被再次选中运行。
运行完全取决于系统是如何调度的，调度到这个线程，就处于运行状态，没有调度就处于可运行状态
sleep和yield的不同：
调用sleep，线程处于休眠状态，CPU不会调度你
调用yield，选择下一个谁来执行的时候，依然有可能调度到你
run和start的区别：
run由谁调用，就属于哪个线程，
线程的优先级
取值为1~10，缺省为5，但线程的优先级不可靠，不建议作为线程开发时候的手段
守护线程
和主线程共死，finally不能保证一定执行
普通线程，主线程休眠，子线程依然可以继续跑
设置为守护线程，当主线程休眠完了，守护线程也结束了
注意:守护线程中， try finally 不能保证一定执行
线程间的共享
synchronized内置锁
线程一旦共享，就有可能发生数据上的冲突，为了解决，使用内置锁。确保多个线程在同一时刻只能有一个线程处于方法和同步块之中，保证了线程对变量访问的可见性，和排他性。
对象锁，锁的是类的对象实例。
类锁 ，锁的是每个类的的Class对象，每个类的的Class对象在一个虚拟机中只有一个，所以类锁也只有一个。
volatile关键字
适合于只有一个线程写，多个线程读的场景，因为它只能确保可见性。
ThreadLocal
线程变量。可以理解为是个map，类型 Map<Thread,Integer>
线程间协作
轮询：难以保证及时性，资源开销很大，
等待和通知
wait() 对象上的方法
notify/notifyAll 对象上的方法
等待和通知的标准范式
等待方：
- 获取对象的锁；
- 循环里判断条件是否满足，不满足调用wait方法，
- 条件满足执行业务逻辑
通知方来说
-
- 获取对象的锁；
- 改变条件
- 通知所有等待在对象的线程
notify和notifyAll应该用谁？
应该尽量使用notifyAll，使用notify因为有可能发生信号丢失的的情况
package com.xiangxue.ch1.wn;
/**
*@author Mark老师 享学课堂 https://enjoy.ke.qq.com
*
*类说明：快递实体类
*/
public class Express {
public final static String CITY = "ShangHai";
private int km;/*快递运输里程数*/
private String site;/*快递到达地点*/
public Express() {
}
public Express(int km, String site) {
this.km = km;
this.site = site;
}
/* 变化公里数，然后通知处于wait状态并需要处理公里数的线程进行业务处理*/
public synchronized void changeKm(){
this.km = 101;
notifyAll();
//其他的业务代码
}
/* 变化地点，然后通知处于wait状态并需要处理地点的线程进行业务处理*/
public synchronized void changeSite(){
this.site = "BeiJing";
notify();
}
public synchronized void waitKm(){
while(this.km<=100) {
try {
wait();
System.out.println("check km thread["+Thread.currentThread().getId()
+"] is be notifed.");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("the km is"+this.km+",I will change db.");
}
public synchronized void waitSite(){
while(CITY.equals(this.site)) {
try {
wait();
System.out.println("check site thread["+Thread.currentThread().getId()
+"] is be notifed.");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("the site is"+this.site+",I will call user.");
}
}
package com.xiangxue.ch1.wn;
/**
*@author Mark老师 享学课堂 https://enjoy.ke.qq.com
*
*类说明：测试wait/notify/notifyAll
*/
public class TestWN {
private static Express express = new Express(0,Express.CITY);
/*检查里程数变化的线程,不满足条件，线程一直等待*/
private static class CheckKm extends Thread{
@Override
public void run() {
express.waitKm();
}
}
/*检查地点变化的线程,不满足条件，线程一直等待*/
private static class CheckSite extends Thread{
@Override
public void run() {
express.waitSite();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for(int i=0;i<3;i++){//三个线程
new CheckSite().start();
}
for(int i=0;i<3;i++){//里程数的变化
new CheckKm().start();
}
Thread.sleep(1000);
express.changeKm();//快递地点变化
}
}
等待超时模式实现一个连接池
假设 等待时间时长为T，当前时间now+T以后超时
long overtime = now+T;
long remain = T;//等待的持续时间
while(result不满足条件&& remain>0){
wait(remain);
remain = overtime – now;//等待剩下的持续时间
}
return result;
package com.xiangxue.ch1.pool;
import java.sql.Connection;
import java.util.LinkedList;
/**
*@author Mark老师 享学课堂 https://enjoy.ke.qq.com
*
*类说明：实现一个数据库的连接池
*/
public class DBPool {
//数据库池的容器
private static LinkedList<Connection> pool = new LinkedList<>();
public DBPool(int initalSize) {
if(initalSize>0) {
for(int i=0;i<initalSize;i++) {
pool.addLast(SqlConnectImpl.fetchConnection());
}
}
}
//在mills时间内还拿不到数据库连接，返回一个null
public Connection fetchConn(long mills) throws InterruptedException {
synchronized (pool) {
if (mills<0) {
while(pool.isEmpty()) {
pool.wait();
}
return pool.removeFirst();
}else {
long overtime = System.currentTimeMillis()+mills;
long remain = mills;
while(pool.isEmpty()&&remain>0) {
pool.wait(remain);
remain = overtime - System.currentTimeMillis();
}
Connection result = null;
if(!pool.isEmpty()) {
result = pool.removeFirst();
}
return result;
}
}
}
//放回数据库连接
public void releaseConn(Connection conn) {
if(conn!=null) {
synchronized (pool) {
pool.addLast(conn);
pool.notifyAll();
}
}
}
}
join()方法
面试点
线程A，执行了线程B的join方法，线程A必须要等待B执行完成了以后，线程A才能继续自己的工作
调用yield() 、sleep()、wait()、notify()等方法对锁有何影响？
面试点
线程在执行yield()以后，持有的锁是不释放的
sleep()方法被调用以后，持有的锁是不释放的
调动方法之前，必须要持有锁。调用了wait()方法以后，锁就会被释放，当wait方法返回的时候，线程会重新持有锁
调动方法之前，必须要持有锁，调用notify()方法本身不会释放锁的