1 线程
1.1 什么是线程？什么是进程？
进程：是指在系统中正在运行的一个应用程序，每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存
线程：进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行，进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程
1.2 java中线程的实现方式有几种?
继承Thread类
public class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { // 执行自己代码逻辑 System.out.println("自己线程被执行"); } public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start(); } }
实现Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable{ @Override public void run() { // 执行自己代码逻辑 System.out.println("自己Runnable被执行"); } public static void main(String[] args) { Thread thread = new Thread(new MyRunnable()); thread.start(); } }
1.3 线程的生命周期是什么？
- NEW：刚刚创建，没做任何操作
Thread thread = new Thread(); System.out.println(thread.getState());
RUNNABLE：调用run，可以执行，但不代表一定在执行（RUNNING,READY）
thread.start(); System.out.println(thread.getState());
- BLOCKED：抢不到锁
final byte[] lock = new byte[0]; new Thread(new Runnable() { public void run() { synchronized (lock){ try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { public void run() { synchronized (lock){ } } }); thread2.start(); Thread.sleep(1000); System.out.println(thread2.getState());
- WAITING
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { public void run() { LockSupport.park(); } }); thread2.start(); Thread.sleep(500); System.out.println(thread2.getState()); LockSupport.unpark(thread2); Thread.sleep(500); System.out.println(thread2.getState());
TIMED_WAITING
Thread thread3 = new Thread(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); thread3.start(); Thread.sleep(500); System.out.println(thread3.getState());
TERMINATED
//等待1s后再来看 Thread.sleep(1000); System.out.println(thread.getState());
2 线程存在的问题
2.1 一个线程只能执行一个任务
2.2 线程执行完后销毁,无法复用
public class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { // 执行自己代码逻辑 System.out.println("自己线程被执行"); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start(); // main线程休息5秒,等待myThread执行完成 TimeUnit.SECONDS.sleep(10); // 执行业务代码 System.out.println("执行其他业务代码"); // 业务代码执行完成,需要再次执行线程 myThread.start(); } }
2.3 线程过多,导致JVM宕机
3 初识线程池
简介：
在多线程编程中，任务都是一些抽象且离散的工作单元，而线程是使任务异步执行的基本机制。随着应用的扩张，线程和任务管理也变得非常复杂。为了简化这些复杂的线程管理模式，我们需要一个“管理者”来统一管理线程及任务分配，这就是线程池。
在主要大厂的编程规范中，不允许在应用中自行显式地创建线程，线程必须通过线程池提供。由于创建和销毁线程需要时间以及系统资源开销，使用线程池的好处是减少这些开销，解决资源不足的问题。
3.1 了解J.U.C
J.U.C全称：java.util.concurrent,在并发编程中很常用的实用工具类。
在并发编程中很常用的实用工具类，用于完成高并发、处理多线程的一个工具包。此包包括了几个小的、已标准化的可扩展框架，以及一些提供有用功能的类，没有这些类，这些功能会很难实现或实现起来冗长乏味
3.2 线程池解决了什么问题
- 降低系统资源消耗，通过重用已存在的线程，降低线程创建和销毁造成的消耗；
- 提高系统响应速度，当有任务到达时，通过复用已存在的线程，无需等待新线程的创建便能立即执行
- 方便线程并发数的管控。因为线程若是无限制的创建，可能会导致内存占用过多而产生OOM
- 节省CPU切换线程的时间成本（需要保持当前执行线程的现场，并恢复要执行线程的现场）。
- 提供更强大的功能，延时定时线程池。（Timer vs ScheduledThreadPoolExecutor）
3.3 线程池引发了什么问题
- 异步任务提交后,如果JVM宕机,已提交的任务会丢失,需要考虑确认机制。
- 使用不合理,可能导致内存溢出问题
- 参数过多，代码结构引入数据结构与算法，增加学习难度。
4 线程池的设计思想
5 线程池的原理
5.1 了解线程池类继承结构图
说明：
- 最常用的是ThreadPoolExecutor
- 调度用ScheduledThreadPoolExecutor，类似Timer和TimerTask。
- 任务拆分合并用ForkJoinPool
- Executors是工具类，协助你创建线程池的
5.2 线程池工作状态
线程池状态
- RUNNING：初始化状态是RUNNING。线程池被一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0。RUNNING状态下，能够接收新任务，以及对已添加的任务进行处理。
- SHUTDOWN：不接收新任务，但能处理已添加的任务。调用线程池的shutdown()接口时，线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
//shutdown后不接受新任务，但是task1，仍然可以执行完成 ExecutorService poolExecutor = Executors.newFixedThreadPool(5); poolExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(1000); System.out.println("finish task 1"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); poolExecutor.shutdown(); poolExecutor.execute(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); System.out.println("ok");
STOP：不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。调用线程池的shutdownNow()接口时，线程池由(RUNNING 或 SHUTDOWN ) -> STOP
- 注意：容易引发不可预知的结果！运行中的任务也许还会打印，直到结束，因为调的是Thread.interrupt
//改为shutdownNow后，任务立马终止，sleep被打断，新任务无法提交，task1停止 poolExecutor.shutdownNow();
- TIDYING：所有的任务已终止，队列中的”任务数量”为0，线程池会变为TIDYING。线程池变为TIDYING状态时，会执行钩子函数terminated()，可以通过重载terminated()函数来实现自定义行为
//自定义类，重写terminated方法 public class MyExecutorService extends ThreadPoolExecutor { public MyExecutorService(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) { super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue); } @Override protected void terminated() { super.terminated(); System.out.println("terminated"); } //调用 shutdownNow， ternimated方法被调用打印 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyExecutorService service = new MyExecutorService(1,2,10000,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(5)); service.shutdownNow(); } }
- TERMINATED：线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED
