多线程之基础篇（一）

一、Thread类

1、线程的创建 

大家都熟知创建单个线程的三种方式，通过继承Thread类创建线程并重写该类的run()方法；通过实现Runnable接口创建线程一样要重写run()方法；以上的两个run()方法都是线程的执行体；第三，使用Callable和Future来创建线程Callable接口提供了一个call()方法来作为线程的执行体，call()方法比run()方法功能要更加强大，call()方法可以有返回值，call()方法可以声明抛出异常（前两种如果要抛异常只能通过try,catch来实现）；下面详细介绍一下Callable和Future

我们知道创建线程最终要由操作系统支持，java中只有调掉Thread对象，最后执行一个叫private native void start0();的本地方法，而该方法的最终实现在C++和C层面，要阅读JVM源码才能更深一步，暂时咱们知道最后是由操作系统给我们另起了一个线程取执行 “执行体”里面的业务。我们看Thread类的构造方法里面没有直接传Callable接口的构造方法，那为啥我们还能运行下面这段代码呢？

    /**
     * Callable需要配合FutureTask使用
     * FutureTask的get()可以返回任务的执行结果，方便在2个线程之间，把一个线程的结果传给另一个线程
     *
     * @throws InterruptedException
     * @throws ExecutionException
     */
    private static void testFutureAndCallable() throws InterruptedException, ExecutionException {
        FutureTask future = new FutureTask<>(() -> {
            log.debug("running.....");
            Thread.sleep(1000);
            return 100;
        });
 
        Thread t3 = new Thread(future, "t3");
        t3.start();
 
        // 当主线程运行到get方法时，主线程会阻塞住，一直等待 t1线程 结果返回
        log.debug("main接收future的返回值：{}",future.get());
        log.debug("main线程继续运行....");
    }

我们可以看到，直接把future对象传入给了Thread构造方法，其实我们可以从FureTask出发， FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture又同时实现了Runnable和Future接口，所以在直接构造Thread时可以直接传入构造参数执行。

public class FutureTask implements RunnableFuture {}
 
public interface RunnableFuture extends Runnable, Future {}

尽管FureTask+Callable有返回值，可以抛异常，可以查看线程执行任务的情况，但是有时候为获取它的返回值主线程而陷入阻塞等待，另一个isDone()方法轮询获取值容易耗CPU资源.........

针对以上2个痛点JDK做了扩展CompletableFuture类同时实现了Future和CompletionStage接口，在CompletionStage上做了极大的扩展

Runnable——没有输入参数，也没有返回值

Function——功能型函数接口，有一个参数，有一个返回参数

Consumer——消费型函数接口，有一个输入参数，没有返回参数

—Consumer延申BiConsumer，有两个输入参数，没有返回参数

Supplier——供给型函数接口，没有输入参数，有返回值

2、interrupt()、interrupted()、isinterrupted()  

二、Java的锁  

乐观锁：

        1、版本号version

        2、CAS(compareAndSwap)算法，java原子类(Atomic打头的类)中的递增操作就是通过CAS自旋实现的。——Unsafe类

使用场景：适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读取操作的性能大幅提升。乐观锁则直接去操作同步资源，是一种无锁算法

悲观锁： 同一时间点有且仅有一个线程占有锁

        1、synchronized

        2、ReentrantLock

使用场景：适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确，现实的锁定之后在操作同步资源 

1、synchronized

 为什么任何一个对象都可以成为一把锁？

因为Java中所有的对象都默认继承了超类Object，而Object在JVM源码(C++)层面关联了一个对象ObjectMonitor，所以每个对象“天生”都带着一个对象监视器，也就是每一个被锁住的对象都会和Monitor关联起来。

 ObjectMonitor中有几个关键属性

管程：Monitors，也叫监视器

是一种程序结构，结构内的多个子程序（对象或模块）形成的多个工作线程互斥访问共享资源。这些共享资源一般是硬件设备或一群变量。对共享变量能够进行的所有操作集中在一个模块中。（把信号量及其操作原语“封装”在一个对象内部）管程实现了在一个时间点，最多只有一个线程在执行管程的某个子程序。管程提供了一种机制，管程可以看作一个软件模块，它是将共享的变量和对于这些共享变量的操作封装起来，形成一个具有一定接口的功能模块，进程可以调用管程来实现进程级别的并发控制。

注：synchronized和 static synchronized前者是对象锁，后者是类锁，属于不同的锁，a线程加对象锁，b线程加类锁，加锁不同，a、b线程不会产生竟态条件。

 2、自旋锁

没有成员变量的类一般都是线程安全的

cynchronized

 

 

并发压测工具 

 装饰器模式：Collections以synchronized打头的的实现集合的那些方法就是采用了装饰器模式。

1、AQS

AQS全称是AbstractQueuedSynchronizer，是阻塞式锁和相关的同步器工具的框架

特点：

1、用state属性来表示资源的状态（分独占模式和共享模式），子类需要定义如何维护这个状态，控制如何获取锁和释放锁

—getState-获取state状态

—setState-设置state状态

—compareAndSetState-cas机制设置state状态[compare式保证state的原子性]

2、提供了基于FIFO的等待队列，类似于Monitor的EntryList

3、条件变量来实现等待、唤醒机制，支持多个条件变量，类似于Montor的WaitSet