帶你快速搞定java多線程(3)

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一、鎖的概念

先來聊聊這幾個概念，總不能聊起來的時候啥也不知道，隻知道幹活也沒有用。

公平鎖：當線程A獲取訪問該對象，獲取到鎖後，此時內部存在一個計數器num+1，其他線程想訪問該對象，就會進行排隊等待(等待隊列最前一個線程處於待喚醒狀態)，直到線程A釋放鎖(num = 0)，此時會喚醒處於待喚醒狀態的線程進行獲取鎖的操作，一直循環。如果線程A再次嘗試獲取該對象鎖時，會檢查該對象鎖釋放已經被占用，如果還是當前線程占用鎖，則直接獲得鎖，不用進入排隊。

非公平鎖：當線程A在釋放鎖後，等待對象的線程會進行資源競爭，競爭成功的線程將獲取該鎖，其他線程繼續睡眠。

公平鎖是嚴格的以FIFO的方式進行鎖的競爭，但是非公平鎖是無序的鎖競爭，剛釋放鎖的線程很大程度上能比較快的獲取到鎖，隊列中的線程隻能等待，所以非公平鎖可能會有“饑餓”的問題。但是重復的鎖獲取能減小線程之間的切換，而公平鎖則是嚴格的線程切換，這樣對操作系統的影響是比較大的，所以非公平鎖的吞吐量是大於公平鎖的，這也是為什麼JDK將非公平鎖作為默認的實現。

悲觀鎖：總是假設最壞的情況，每次想要使用數據的時候就恰好別人也要修改數據，一切是以安全第一，所以在每次操作資源的時候都會先加鎖，不管有沒有人搶，然後獨占資源。Java中synchronized和ReentrantLock等獨占鎖就是悲觀鎖思想的實現

樂觀鎖：樂觀鎖和悲觀鎖剛好相反，假定自己使用資源的時候沒有人搶，所以不需要上鎖。樂觀鎖的實現方案一般來說有兩種：版本號機制 和 CAS實現 。下期可能會講。

在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用瞭樂觀鎖的一種實現方式CAS實現的。

二、synchronized 的使用方式

場景 具體分類 鎖對象 代碼示例
修飾方法 實例方法 當前實例對象 public synchronized void method () { … }
… 靜態方法 當前類的Class對象 public static synchronized void method () { … }
修飾代碼塊 代碼塊 ( )中配置的對象 synchronized(object) { … }

三、synchronized 的實現原理列

想知道原來先去底層看下，看看字節碼是什麼樣子的，let’s go!

  private static Object lock = new Object();
  public static synchronized void testSyn() {
      System.out.println("香菜");
  }
  public synchronized void testSyn2() {
      System.out.println("香菜");
  }
  public static void testObj() {
      synchronized (lock) {
          System.out.println("香菜");
      }
  }

看下字節碼：

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可以看到synchronized 的地方使用的是monitorenter指令，每個對象都和一個monitor對象關聯，主要用來控制互斥資源的訪問，如果你想要加鎖必須先獲得monitor的批準，如果現在正有線程訪問，會把申請的線程加入到等待隊列。

小結

1、 無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，如果它作用的對象是非靜態的，則它取得的鎖是對象；如果synchronized作用的對象是一個靜態方法或一個類，則它取得的鎖是對class對象的鎖，該類所有的對象同一把鎖。2、每個對象隻有一個鎖（lock）與之相關聯，誰拿到這個鎖誰就可以運行它所控制的那段代碼。

3、實現同步是要很大的系統開銷作為代價的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制，避免做嵌套synchronized 的使用。

4、synchronized 要盡量控制范圍，不能范圍太大，否則會損失系統性能。

四、線程池是什麼

線程池就是一個對象持有一堆線程，舉個例子就是餓瞭麼養的騎手團隊。線程池就是這個團隊，每個騎手都是一個線程。

五、為什麼要用線程池？

假如現在商傢有外賣單子，需要騎手去送單，這個時候的外賣任務就會派單給騎手，為什麼要用線程池吶？

有幾個好處，第一就是騎手的招聘是有成本的，等你有瞭外賣訂單再去招聘，來不及瞭，不如平常養一些騎手，線程的創建和銷毀的開銷是巨大的。

第二就是不能一個單子來瞭就來一個騎手，這樣的話騎手的數量很難控制，對於派單來說也存在很大的壓力，會造成整個騎手團隊的崩潰，對應的就是可以通過線程池控制系統內的線程數量，有效的避免大量的線程池爭奪CPU資源而造成堵塞。

第三如果養瞭一個騎手團隊，這樣在騎手的管理上可以規范，以便提供更好的外賣服務，比如這種外賣超時，騎手打星等。對比線程池就是線程池可以提供定時、定期、單線程、並發數控制等功能。

六、看下類圖，從整體上理解下

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七、線程池的創建

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線程池主要使用的四種

固定數量的線程池（FixedThreadPool）

定時線程池（ScheduledThreadPool ）

可緩存線程池（CachedThreadPool）

單線程化線程池（SingleThreadExecutor）

八、線程池核心參數說明

首先看下如何構造一個線程池

  public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
      return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                    threadFactory);
      public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                            int maximumPoolSize,
                            long keepAliveTime,
                            TimeUnit unit,
                            BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                            ThreadFactory threadFactory,
                            RejectedExecutionHandler handler)

核心參數說明：

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九、幾個疑問點

9.1、是怎麼保證線程不銷毀的？

核心線程會阻塞等待workQueue

9.2 提交任務有哪幾種方式？

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9.3 拒絕策略都有哪些？

拒絕策略（handler）當線程池的線程數達到最大線程數時，需要執行拒絕策略。拒絕策略需要實現RejectedExecutionHandler接口，並實現rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor)方法。不過Executors框架已經為我們實現瞭4種拒絕策略：

AbortPolicy（默認）：丟棄任務並拋出RejectedExecutionException異常。

CallerRunsPolicy：由調用線程處理該任務。

DiscardPolicy：丟棄任務，但是不拋出異常。可以配合這種模式進行自定義的處理方式。

DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最早的未處理任務，然後重新嘗試執行任務。

9.4 線程池的關閉

關閉線程池可以調用shutdownNow和shutdown兩個方法來實現

shutdownNow：對正在執行的任務全部發出interrupt()，停止執行，對還未開始執行的任務全部取消，並且返回還沒開始的任務列表。

shutdown：當我們調用shutdown後，線程池將不再接受新的任務，但也不會去強制終止已經提交或者正在執行中的任務。

9.5 初始化線程池時線程數的選擇

如果任務是IO密集型，一般線程數需要設置2倍CPU數以上，以此來盡量利用CPU資源。

如果任務是CPU密集型，一般線程數量隻需要設置CPU數加1即可，更多的線程數也隻能增加上下文切換，不能增加CPU利用率。

具體問題具體分析。

十、總結

線程池是項目中常用的，需要理解線程池的應用場景和構造函數，正確的使用線程池。

本篇文章就到這裡瞭，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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