《Java线程详解》课件

线详Java程解Java线程是Java语言中的一个重要概念，它允许程序同时执行多个任务线程能够提高程序效率，并实现更复杂的程序逻辑么线什是程？执单发执资程序行的基本元并行源共享线程是程序执行过程中的一个独立的执行路多个线程可以同时运行，从而实现并发执行同一个进程内的多个线程共享进程的内存空径，拥有自己的堆栈和程序计数器，提高程序效率间和资源，方便数据交互线程的生命周期新建New线程对象刚被创建，尚未启动可运行Runnable线程已经启动，等待操作系统分配时间片执行运行Running线程正在执行任务，占用CPU时间片阻塞Blocked线程处于暂停状态，等待某些条件满足才能继续执行死亡Dead线程执行完毕或遇到异常而终止线创程的建Java线程的创建是多线程编程的基础您可以使用两种主要方式来创建线程通过继承Thread类或实现Runnable接口这两种方法各有优劣，选择最适合您的具体情况创对建Thread象1通过Thread类创建线程对象实现Runnable接口2实现Runnable接口并创建线程对象启动线程3调用start方法启动线程类Thread和Runnable接口类Thread Runnable接口Thread类是Java中用于表示线程的类，直接继承Thread类可以Runnable接口是Java中用于定义线程任务的接口，通过实现创建线程Runnable接口并创建Thread对象可以创建线程线程的基本操作启动线暂线1程2停程使用`start`方法启动线程，可以使用`sleep`方法使线程该方法会调用线程的`run`方暂停一段时间，也可以使用法`yield`方法让其他线程有机会运行线线3停止程4程等待可以使用`interrupt`方法中使用`join`方法使当前线程等断线程，线程可以通过检查待另一个线程完成`isInterrupted`方法来判断是否被中断线程同步么线为么线什是程同步？什需要程同步？线程同步是指在多线程环境中，多个线程在多线程环境中，多个线程可能同时访问访问共享资源时，为了保证数据的一致性共享资源，例如变量、文件或数据库如和完整性而采取的措施当多个线程同时果没有同步机制，这些资源可能会被多个访问共享资源时，可能会出现数据竞争和线程同时修改，导致数据混乱和错误不一致的情况线程同步可以帮助我们解决这些问题关键synchronized字码块同步方法同步代synchronized可以修饰方法，保证同一时间只有一个线程执行该方synchronized也可以修饰代码块，保证同一时间只有一个线程执行法代码块内的代码锁对象原子性synchronized关键字使用锁对象来实现同步，锁对象可以是任意对synchronized关键字保证了代码的原子性，即代码块中的操作要么象全部执行，要么都不执行锁对象锁定机制锁对象是用于实现线程同步的关键机制资护源保线程使用锁对象来确保对共享资源的访问是互斥的码块同步代锁对象与synchronized关键字配合使用，控制代码块的执行顺序线类程安全的集合Vector和Stack ConcurrentHashMapVector和Stack是Java早期提供的线程ConcurrentHashMap是线程安全的安全集合类，它们使用synchronized HashMap，它使用锁分段技术提高并关键字保证线程安全，但性能较低发性能，允许多个线程同时访问不同的段BlockingQueue CopyOnWriteArrayList和BlockingQueue是线程安全的队列，它CopyOnWriteArrayS提供了阻塞操作，当队列为空或已满时et，线程会被阻塞，直到队列有可用的元素或空间CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是线程安全的List和Set，它们在进行修改操作时会创建一个新的副本，避免了并发修改带来的问题，但效率较低线变本地程量线变线应场本地程量程安全性用景每个线程都有自己独立的存储空间，用于存由于每个线程都有独立的本地线程变量，因本地线程变量适用于需要为每个线程存储特储本地线程变量每个线程只能访问自己的此本地线程变量是线程安全的，无需使用同定数据的场景，例如，在连接池中，每个线本地线程变量，无法访问其他线程的本地线步机制程可以拥有自己的连接，以避免线程之间竞程变量本地线程变量通常用于存储线程特争资源定的数据，例如，线程的日志记录器、连接池等线程池创线销建程开1频繁创建和销毁线程会导致性能损耗线程池管理2预先创建一定数量的线程，供任务使用复线用程3减少创建和销毁线程的次数，提高效率线控制程数量4防止过多的线程占用系统资源线程池是管理和复用线程的机制，可以有效降低创建线程的开销，提高程序的效率通过预先创建一定数量的线程，线程池能够根据需要分配线程给任务，避免了频繁创建和销毁线程带来的性能损耗此外，线程池还能控制线程数量，防止过多的线程占用系统资源Executor框架概述Executor框架Java Executor框架提供了一种标准机制，用于管理和执行线程它提供了一种更灵活和可扩展的方式来管理线程，与传统的直接创建和启动线程相比Executor框架的核心是Executor接口，它定义了执行任务的抽象方法，并提供了诸如线程池、任务调度等功能FixedThreadPool线务队1固定程池2任列大小固定，创建后线程数量不使用无界队列保存待执行的任再改变适合处理固定数量的务，任务队列容量没有限制任务，比如服务器处理连接线资3程生命周期4源管理线程一直存在，即使没有任务控制线程数量，防止资源耗尽，线程也不会销毁适合长期，提高系统稳定性运行的任务CachedThreadPool线应场程池大小用景CachedThreadPool可以根据需适用于执行大量短时间任务，例如要创建新线程，最大线程数无限制处理HTTP请求、文件上传下载等如果线程空闲超过60秒，则会它能够有效地利用系统资源，避被回收免频繁创建和销毁线程的开销项注意事由于CachedThreadPool线程数量不受限制，如果任务过多，会导致系统资源耗尽，甚至引发内存泄漏建议根据实际情况限制最大线程数ScheduledThreadPool迟执执延行和周期性行ScheduledThreadPool允许您安排任务在未来某个时间点执行，或者以固定的时间间隔重复执行例如，您可以使用它来定期执行维护任务或发送定时通知线间程通信线间程通信需求1多个线程之间需要共享数据和信息，进行协调和交互这涉及到同步机制，以确保数据的一致性和线程安全wait和notify2通过这两个方法，线程可以等待特定条件的发生或通知其他线程队Condition条件列3Condition对象可以创建多个条件队列，用于更灵活地管理线程的等待和通知wait和notifywait线程进入等待状态，释放锁，直到被唤醒notify唤醒一个等待在该对象的线程，让它继续执行notifyAll唤醒所有等待在该对象的线程队Condition条件列线

11.程通信机制

22.等待和通知Condition条件队列是一种线程线程可以等待某个条件满足，间通信机制，允许线程在特定而其他线程可以通知等待的线条件满足时被唤醒程条件已满足锁

33.机制

44.await和signalCondition条件队列依赖于锁机制，确保线程同步和安全地访线程使用await方法等待条件问共享资源，其他线程使用signal方法通知等待的线程线程中断标态处中断机制中断志等待状中断理中断机制允许一个线程请求另一线程通过一个内部中断标志来记当线程处于等待状态时，例如在当线程被中断时，可以捕获个线程停止当前的操作，或执行录是否被中断当线程被中断时调用wait或sleep方法时InterruptedException异常，其他任务，该标志会被设置为true，可以被中断或检查中断标志，并进行相应处理InterruptedException当线程处于等待、休眠或阻塞状态时，调用interrupt方法会抛如果线程没有捕获该异常，则会终止线程的执行出InterruptedException异常通过捕获InterruptedException异常，可以优雅地处理线程中断该异常表明线程正在等待某个操作完成，但被中断事件interrupt和isInterruptedinterrupt线程中断请求，设置中断标志位isInterrupted检查中断标志位是否已设置interrupted检查中断标志位并重置为false线态检查程状线态获态程状取状线程处于不同状态，如运行、阻塞可以使用Thread.getState方法、等待获取线程的当前状态态码状信息代示例状态信息可以帮助分析线程执行情通过调用Thread.getState方法况和诊断问题获取线程当前状态，并在控制台输出线优级程先优级线优级线优级线高先程低先程正常先程高优先级线程更容易获得CPU时间片，但不低优先级线程获得CPU时间片的概率较低，大多数线程默认情况下使用正常优先级，处能保证始终运行可能被高优先级线程抢占于中等竞争水平线组程线设权

11.管理程

22.置限线程组可用于管理多个线程，可以为线程组设置权限，限制以便更方便地控制和监控它们某些线程组中的线程访问某些资源监线线调

33.控程

44.程度线程组可以提供一些方法来监线程组可以用来调度线程，比控组内线程的状态，比如活动如设置线程的优先级线程数量和线程的运行状态护线守程运后台行示例守护线程是在后台运行的线程，它垃圾回收线程、监控线程等都是守们不影响程序的正常退出护线程设作用置守护线程负责维护系统运行，不直使用`setDaemontrue`方法可接执行用户任务以将线程设置为守护线程线锁程死锁义死的定线程死锁是一种常见的线程问题，多个线程因相互等待对方释放资源而陷入永久阻塞的状态锁产死生的条件死锁的产生需要满足四个必要条件互斥、占有和等待、不可抢占、循环等待锁避免死的方法环资获顺

11.避免循等待

22.源取序每个线程获取资源的顺序保持线程获取资源时应遵循一致的一致，避免循环依赖顺序，避免不同线程获取资源的顺序不同而导致死锁设时时间锁

33.置超

44.使用机制线程在获取资源时设置超时时使用可重入锁或公平锁等机制间，避免长时间等待，降低死，确保线程获取资源的公平性锁的可能性，减少死锁发生的概率线优程性能化减优减络少CPU消耗降低内存占用化同步操作少网通信避免不必要的循环和递归，使用及时释放不再使用的对象，避免合理使用同步机制，减少锁竞争优化网络请求频率和数据量，使高效的数据结构和算法，优化代内存泄漏，优化数据缓存策略，优化锁粒度用异步通信方式码逻辑见线问题常程及解决方案锁竞线饥饿问题死争条件程性能线程死锁是指两个或多个线程互竞争条件是指多个线程同时访问线程饥饿是指某些线程始终无法线程的性能问题，例如，线程创相等待对方释放资源，导致所有共享资源，导致数据一致性问题获得CPU时间片，导致其无法执建和销毁的开销，以及线程同步线程都无法继续执行，例如，多个线程同时更新一个行，即使没有死锁或竞争条件的开销，可能会影响应用程序的计数器性能总结与思考Java线程是多线程编程的关键概念掌握线程的生命周期、同步机制、通信方式和常见问题解决方法是高效应用线程的关键。