並發是一種能並行運行多個程序或並行運行一個程序中多個部分的能力。如果程序中一個耗時的任務能以異步或並行的方式運行,那麼整個程序的吞吐量和可 交互性將大大改善。現代的PC都有多個CPU或一個CPU中有多個核,是否能合理運用多核的能力將成為一個大規模應用程序的關鍵。
編寫線程運行時執行的代碼有兩種方式:一種是創建Thread子類的一個實例並重寫run方法,第二種是創建類的時候實現Runnable接口。當然,實現 Callable也算是一種方式,Callable和Future結合實現可以實現在執行完任務後獲取返回值,而Runnable和Thread方式是無法獲取任務執行後的結果的。
public class ThreadMain { public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); new Thread(myThread).start(); new MyThreas2().start(); } } // 第一種方式,實現Runable接口 class MyThread implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("MyThread run..."); } } // 第二種方式,繼承Thread類,重寫run()方法 class MyThreas2 extends Thread { @Override public void run() { System.out.println("MyThread2 run..."); } }
一旦線程啟動後start()方法會立即返回,而不會等待run()方法執行完畢後返回,就好像run方法是在另外一個cpu上執行一樣。
注意:創建並運行一個線程所犯的常見錯誤是調用線程的run()方法而非start()方法,如下所示:
Thread newThread = new Thread(MyRunnable()); newThread.run(); //should be start();
起初你並不會感覺到有什麼不妥,因為run()方法的確如你所願的被調用了。但是,事實上,run()方法並非是由剛創建的新線程所執行的,而是當前線程所執行了。也就是被執行上面兩行代碼的線程所執行的。想要讓創建的新線程執行run()方法,必須調用新線程的start方法。
Callable和Future結合實現實現在執行完任務後獲取返回值:
public static void main(String[] args) { ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor(); Future<String> future = exec.submit(new CallTask()); System.out.println(future.get()); } class CallTask implements Callable { public String call() { return "hello"; } }
給線程設置線程名:
MyTask myTask = new MyTask(); Thread thread = new Thread(myTask, "myTask thread"); thread.start(); System.out.println(thread.getName());
當創建一個線程的時候,可以給線程起一個名字。它有助於我們區分不同的線程。
在多線程並發編程中synchronized和Volatile都扮演著重要的角色,Volatile是輕量級的synchronized,它在多處理器開發中保證了共享變量的“可見性”。可見性的意思是當一個線程修改一個共享變量時,另外一個線程能讀到這個修改的值。它在某些情況下比synchronized的開銷更小,但是volatile不能保證變量的原子性。
volatile變量進行寫操作時(匯編下有lock指令),該lock指令在多核系統下有2個作用:
多CPU下遵循緩存一致性原則,每個CPU通過嗅探在總線上傳播的數據來檢查自己的緩存值是否過期了,當發現緩存對應的內存地址被修改,將對應緩存行設置為無效狀態,下次對數據操作會從系統內存重新讀取。
在多線程並發編程中Synchronized一直是元老級角色,很多人都會稱呼它為重量級鎖,但是隨著Java SE1.6對Synchronized進行了各種優化之後,有些情況下它並不那麼重了。
Java中每一個對象都可以作為鎖,當一個線程試圖訪問同步代碼塊時,它首先必須得到鎖,退出或拋出異常時必須釋放鎖。
synchronized關鍵字是不能繼承的,也就是說基類中的synchronized方法在子類中默認並不是synchronized的。當線程試圖訪問同步代碼塊時,必須先獲得鎖,退出或拋出異常時釋放鎖。Java中每個對象都可以作為鎖,那麼鎖存在哪裡呢?鎖存在Java對象頭中,如果對象是數組類型,則虛擬機用3個word(字寬) 存儲對象頭,如果對象是非數組類型,則用2字寬存儲對象頭。
線程池負責管理工作線程,包含一個等待執行的任務隊列。線程池的任務隊列是一個Runnable集合,工作線程負責從任務隊列中取出並執行Runnable對象。
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 5; i++) { executor.execute(new MyThread2()); } executor.shutdown();
Java通過Executors提供了4種線程池:
以上幾種線程池底層都是調用ThreadPoolExecutor來創建線程池的。
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue)
當提交新任務到線程池時,其處理流程如下: