Java多线程知识小抄集(一)

本文主要整理笔者遇到的 Java 多线程的相关知识点，适合速记，故命名为“小抄集”。本文没有特别重点，每一项针对一个多线程知识做一个概要性总结，也有一些会带一点例子，习题方便理解和记忆。

1.interrupted与isInterrupted的区别

interrupted()：测试当前线程是否已经是中断状态，执行后具有状态标志清除为false的功能。

isInterrupted()：测试线程Thread对象是否已经是中断状态，但不清除状态标志。

方法：

   public static boolean interrupted() {
       return currentThread().isInterrupted(true);
   }
   public boolean isInterrupted() {
       return isInterrupted(false);
   }
   private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
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2.终止正在运行的线程的三种方法：

使用退出标志，是线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止；

使用stop方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，因为stop和suspend及resume一样都是作废过期的方法，使用它们可能产生不可预料的结果；

使用interrupt方法中断线程；（推荐）

3.yield方法

yield()方法的作用是放弃当前的CPU资源，将它让给其他的任务去占用CPU执行时间。但放弃时间不确定，有可能刚刚放弃，马上又获得CPU时间片。这里需要注意的是yield()方法和sleep方法一样，线程并不会让出锁，和wait不同。

4.线程的优先级

Java中线程的优先级分为1-10这10个等级，如果小于1或大于10则JDK抛出IllegalArgumentException()的异常，默认优先级是5。在Java中线程的优先级具有继承性，比如A线程启动B线程，则B线程的优先级与A是一样的。注意程序正确性不能依赖线程的优先级高低，因为操作系统可以完全不理会Java线程对于优先级的决定。

5.Java中线程的状态

New, Runnable, Blocked, Waiting, Time_waiting, Terminated.

6.守护线程

Java中有两种线程，一种是用户线程，另一种是守护线程。当进程中不存在非守护线程了，则守护线程自动销毁。通过setDaemon(true)设置线程为后台线程。注意thread.setDaemon(true)必须在thread.start()之前设置，否则会报IllegalThreadStateException异常；在Daemon线程中产生的新线程也是Daemon的；在使用ExecutorSerice等多线程框架时，会把守护线程转换为用户线程，并且也会把优先级设置为Thread.NORM_PRIORITY。在构建Daemon线程时，不能依靠finally块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。

7.synchronized的类锁与对象锁

类锁：在方法上加上static synchronized的锁，或者synchronized(xxx.class)的锁。如下代码中的method1和method2：

对象锁：参考method4, method5,method6.

public class LockStrategy
{
   public Object object1 = new Object();

   public static synchronized void method1(){}
   public void method2(){
       synchronized(LockStrategy.class){}
   }

   public synchronized void method4(){}
   public void method5()
   {
       synchronized(this){}
   }
   public void method6()
   {
       synchronized(object1){}
   }
}
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注意方法method4和method5中的同步块也是互斥的。

下面做一道习题来加深一下对对象锁和类锁的理解：

有一个类这样定义：

public class SynchronizedTest
{
   public synchronized void method1(){}
   public synchronized void method2(){}
   public static synchronized void method3(){}
   public static synchronized void method4(){}
}
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那么，有SynchronizedTest的两个实例a和b，对于一下的几个选项有哪些能被一个以上的线程同时访问呢？

A. a.method1() vs. a.method2()

B. a.method1() vs. b.method1()

C. a.method3() vs. b.method4()

D. a.method3() vs. b.method3()

E. a.method1() vs. a.method3()

答案是什么呢？BE

8.同步不具备继承性

当一个线程执行的代码出现异常时，其所持有的锁会自动释放。同步不具有继承性（声明为synchronized的父类方法A，在子类中重写之后并不具备synchronized的特性）。

9.wait, notify, notifyAll用法

只能在同步方法或者同步块中使用wait()方法。在执行wait()方法后，当前线程释放锁（这点与sleep和yield方法不同）。调用了wait函数的线程会一直等待，知道有其他线程调用了同一个对象的notify或者notifyAll方法才能被唤醒，需要注意的是：被唤醒并不代表立刻获得对象的锁，要等待执行notify()方法的线程执行完，即退出synchronized代码块后，当前线程才会释放锁，而呈wait状态的线程才可以获取该对象锁。

如果调用wait()方法时没有持有适当的锁，则抛出IllegalMonitorStateException，它是RuntimeException的一个子类，因此，不需要try-catch语句进行捕获异常。

notify方法只会（随机）唤醒一个正在等待的线程，而notifyAll方法会唤醒所有正在等待的线程。如果一个对象之前没有调用wait方法，那么调用notify方法是没有任何影响的。

带参数的wait(long timeout)或者wait(long timeout, int nanos)方法的功能是等待某一时间内是否有线程对锁进行唤醒，如果超过这个时间则自动唤醒。

10.管道

在Java中提供了各种各样的输入/输出流Stream，使我们能够很方便地对数据进行操作，其中管道流（pipeStream)是一种特殊的流，用于在不同线程间直接传送数据。一个线程发送数据到输出管道，另一个线程从输入管道中读数据，通过使用管道，实现不同线程间的通信，而无须借助类似临时文件之类的东西。在JDK中使用4个类来使线程间可以进行通信：PipedInputStream, PipedOutputStream, PipedReader, PipedWriter。使用代码类似inputStream.connect(outputStream)或outputStream.connect(inputStream)使两个Stream之间产生通信连接。

几种进程间的通信方式：

• 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

• 有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

• 信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

• 消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

• 信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

• 共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

• 套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

11.join方法

如果一个线程A执行了thread.join()语句，其含义是：当前线程A等待thread线程终止之后才从thread.join()返回。join与synchronized的区别是：join在内部使用wait()方法进行等待，而synchronized关键字使用的是“对象监视器”做为同步。

join提供了另外两种实现方法：join(long millis)和join(long millis, int nanos)，至多等待多长时间而退出等待(释放锁)，退出等待之后还可以继续运行。内部是通过wait方法来实现的。

可以参考一下一个例子：

       System.out.println("method main begin-----");
       Thread t = new Thread(new Runnable(){
           int i = 0;
           @Override
           public void run()
           {
               while(true)
               {
                   System.out.println(i++);
                   try
                   {
                       TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                   }
                   catch (InterruptedException e)
                   {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
           }
       });
       t.start();
       t.join(2000);
       System.out.println("method main end-----");
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运行结果：

method main begin-----
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
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16
17
18
method main end-----
19
20
21
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12.ThreadLocal

ThreadLocal可以实现每个线程绑定自己的值，即每个线程有各自独立的副本而互相不受影响。一共有四个方法：get, set, remove, initialValue。可以重写initialValue()方法来为ThreadLocal赋初值。如下：

   private static final ThreadLocal<Long> TIME_THREADLOCAL = new ThreadLocal<Long>(){
       @Override
       protected Long initialValue()
       {
           return System.currentTimeMillis();
       }
   };
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ThreadLocal建议设置为static类型的。

使用类InheritableThreadLocal可以在子线程中取得父线程继承下来的值。可以采用重写childValue（Object parentValue）方法来更改继承的值。

查看案例：

public class InheriableThreadLocal
{
   public static final InheritableThreadLocal<?> itl = new InheritableThreadLocal<Object>(){
       @Override protected Object initialValue()
       {
           return new Date().getTime();
       }

       @Override protected Object childValue(Object parentValue)
       {
           return parentValue+" which plus in subThread.";
       }
   };

   public static void main(String[] args)
   {
       System.out.println("Main: get value = "+itl.get());
       Thread a = new Thread(new Runnable(){
           @Override public void run()
           {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": get value = "+itl.get());
           }
       });
       a.start();
   }
}
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运行结果：

Main: get value = 1461585405704
Thread-0: get value = 1461585405704 which plus in subThread.
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如果去掉@Override protected Object childValue(Object parentValue)方法运行结果：

Main: get value = 1461585396073
Thread-0: get value = 1461585396073
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注意：在线程池的情况下，在ThreadLocal业务周期处理完成时，最好显式的调用remove()方法，清空”线程局部变量”中的值。正常情况下使用ThreadLocal不会造成内存溢出，弱引用的只是threadLocal，保存的值依然是强引用的，如果threadLocal依然被其他对象强引用，”线程局部变量”是无法回收的。

13.ReentrantLock

ReentrantLock提供了tryLock方法，tryLock调用的时候，如果锁被其他线程持有，那么tryLock会立即返回，返回结果为false；如果锁没有被其他线程持有，那么当前调用线程会持有锁，并且tryLock返回的结果为true。

boolean tryLock()
boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
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可以在构造ReentranLock时使用公平锁，公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的先后顺序来一次获得锁。synchronized中的锁时非公平的，默认情况下ReentrantLock也是非公平的，但是可以在构造函数中指定使用公平锁。

<code>ReentrantLock()
ReentrantLock(boolean fair)
</code><button>复制</button>

对于ReentrantLock来说，还有一个十分实用的特性，它可以同时绑定多个Condition条件，以实现更精细化的同步控制。

ReentrantLock使用方式如下：

   Lock lock = new ReentrantLock();
   lock.lock();
   try{
   }finally{
       lock.unlock();
   }
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14.ReentrantLock中的其余方法

• int getHoldCount()：查询当前线程保持此锁定的个数，也就是调用lock()方法的次数。

• int getQueueLength()：返回正等待获取此锁定的线程估计数。比如有5个线程，1个线程首先执行await()方法，那么在调用getQueueLength方法后返回值是4，说明有4个线程在等待lock的释放。

• int getWaitQueueLength(Condition condition)：返回等待此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。比如有5个线程，每个线程都执行了同一个condition对象的await方法，则调用getWaitQueueLength(Condition condition)方法时返回的int值是5。

• boolean hasQueuedThread(Thread thread)：查询指定线程是否正在等待获取此锁定。

• boolean hasQueuedThreads()：查询是否有线程正在等待获取此锁定。

• boolean hasWaiters(Condition condition)：查询是否有线程正在等待与此锁定有关的condition条件。

• boolean isFair()：判断是不是公平锁。

• boolean isHeldByCurrentThread()：查询当前线程是否保持此锁定。

• boolean isLocked()：查询此锁定是否由任意线程保持。

• void lockInterruptibly()：如果当前线程未被中断，则获取锁定，如果已经被中断则出现异常。

15.Condition

一个Condition和一个Lock关联在一起，就想一个条件队列和一个内置锁相关联一样。要创建一个Condition，可以在相关联的Lock上调用Lock.newCondition方法。正如Lock比内置加锁提供了更为丰富的功能，Condition同样比内置条件队列提供了更丰富的功能：在每个锁上可存在多个等待、条件等待可以是可中断的或者不可中断的、基于时限的等待，以及公平的或非公平的队列操作。与内置条件队列不同的是，对于每个Lock，可以有任意数量的Condition对象。Condition对象继承了相关的Lock对象的公平性，对于公平的锁，线程会依照FIFO顺序从Condition.await中释放。

注意：在Condition对象中，与wait,notify和notifyAll方法对于的分别是await,signal,signalAll。但是，Condition对Object进行了扩展，因而它也包含wait和notify方法。一定要确保使用的版本——await和signal。