JAVA多线程并发(同步锁与死锁、线程池原理)

同步锁与死锁

同步锁
当多个线程同时访问同一个数据时,很容易出现问题。为了避免这种情况出现,我们要保 证线程同步互斥,就是指并发执行的多个线程 ,在同一时间内只允许一个线程访问共享数据。 Java 中可以使用 synchronized 关键字来取得一个对象的同步锁。
死锁
何为死锁,就是多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。
 

线程池原理

线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量,处理过程中将任务放入队列,然后在线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过了最大数量 超出数量的线程排队等候 ,等其它线程执行完毕,再从队列中取出任务来执行。他的主要特点为: 线程复用;控制最大并发数;管理线程
线程复用
每一个 Thread 的类都有一个 start 方法。 当调用 start 启动线程时 Java 虚拟机会调用该类的 run方法。 那么该类的 run() 方法中就是调用了 Runnable 对象的 run() 方法。 我们可以继承重写Thread 类,在其 start 方法中添加不断循环调用传递过来的 Runnable 对象 。 这就是线程池的实现原理。 循环方法中不断获取 Runnable 是用 Queue 实现的 ,在获取下一个 Runnable 之前可以是阻塞的。
线程池的组成
一般的线程池主要分为以下 4 个组成部分:
1. 线程池管理器:用于创建并管理线程池
2. 工作线程:线程池中的线程
3. 任务接口:每个任务必须实现的接口,用于工作线程调度其运行
4. 任务队列:用于存放待处理的任务,提供一种缓冲机制Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的,该框架中用到了 Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor ,Callable 和 Future、FutureTask 这几个类。

ThreadPoolExecutor 的构造方法如下:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
    Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}
1. corePoolSize:指定了线程池中的线程数量。
2. maximumPoolSize:指定了线程池中的最大线程数量。
3. keepAliveTime:当前线程池数量超过 corePoolSize 时,多余的空闲线程的存活时间,即多次时间内会被销毁。
4. unit:keepAliveTime 的单位。
5. workQueue:任务队列,被提交但尚未被执行的任务。
6. threadFactory:线程工厂,用于创建线程,一般用默认的即可。
7. handler:拒绝策略,当任务太多来不及处理,如何拒绝任务。
 
拒绝策略
线程池中的线程已经用完了,无法继续为新任务服务,同时,等待队列也已经排满了,再也塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
JDK 内置的拒绝策略如下:
1. AbortPolicy : 直接抛出异常,阻止系统正常运行。
2. CallerRunsPolicy : 只要线程池未关闭,该策略直接在调用者线程中,运行当前被丢弃的任务。显然这样做不会真的丢弃任务,但是,任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
3. DiscardOldestPolicy : 丢弃最老的一个请求,也就是即将被执行的一个任务,并尝试再次提交当前任务。
4. DiscardPolicy : 该策略默默地丢弃无法处理的任务,不予任何处理。如果允许任务丢失,这是最好的一种方案。
以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口,若以上策略仍无法满足实际需要,完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。
 
Java 线程池工作过程
1. 线程池刚创建时,里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过,就算队列里面有任务,线程池也不会马上执行它们。
2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时,线程池会做如下判断:
a) 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
b) 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize,那么将这个任务放入队列;
c) 如果这时候队列满了,而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
d) 如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会抛出异常 RejectExecutionException。
3. 当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
4. 当一个线程无事可做,超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程池会判断,如果当前运行的线程数大于 corePoolSize,那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

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