Java虚拟机多线程进阶篇总结

1. 简述

本文主要讲解Java虚拟机中多线程的一些高级特性和应用，包括线程优先级、线程组、守护线程、线程异常、等待/通知机制、锁的分类、锁优化、JUC 等内容。

2. 线程优先级

Java 线程的优先级从 1 到 10 可调，1 为最低优先级，10 为最高优先级。线程优先级的设定可以通过 setPriority() 方法来设置。线程优先级高的线程在 CPU 资源充足时会获得更多的执行机会，但是在 CPU 资源不足时，所有线程的优先级都没有意义，只能由操作系统进行调度。

3. 线程组

线程组可以将多个线程归为一个组，方便对该组线程进行管理。可以使用 ThreadGroup 类来创建线程组，通过传入线程组对象来构造线程。线程组可以设置最大优先级以及处理未捕获异常的默认处理器。

4. 守护线程

守护线程是真正意义上的 "伺服" 线程，只有其他非守护线程都执行完毕后，守护线程才会退出。在创建线程时可以使用 setDaemon() 方法将线程设置为守护线程。一个进程的运行即使主线程已经结束了，如果仍有其他非守护线程在运行，那么 JVM 仍会继续运行，直到其他线程都结束（包括守护线程）时才会退出。

5. 线程异常

线程在执行任务时如果遇到异常可以通过 try-catch 应对，但是如果出现了无法预测的异常情况，可以通过实现 Thread.UncaughtExceptionHandler 接口来对线程未捕获异常进行处理。

6. 等待/通知机制

等待/通知机制是一种典型的线程同步方式。等待/通知机制需要配合 synchronized 关键字使用，等待线程通过 wait() 方法陷入等待状态，知道被通知线程通过 notify() 方法唤醒。

7. 锁的分类

Java 中的锁可以分为重量级锁（synchronized 关键字实现的锁）和轻量级锁（Lock 接口的实现）两种。轻量级锁的性能比重量级锁要高，但是在高并发的情况下还是不好用。同时，Java 中还有可重入锁、读写锁等锁的应用。

8. 锁优化

Java 中有许多锁优化的方式，包括 CAS 操作，自旋锁，锁消除，锁粗化等。这些优化可以提高锁的效率，减少锁的竞争。

9. JUC

Java 并发工具类库（Java Util Concurrency）是 Java 5 新增的，在 Java 6 和 7 中也有更新。JUC 提供了并发编程中常用的工具类和线程池等实现，重要的类包括 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier 等。

10. 示例说明

1. 线程优先级示例

public class PriorityDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread a = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("Thread A");
            }
        });
        Thread b = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("Thread B");
            }
        });
        a.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        b.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        a.start();
        b.start();
    }
}

1. 等待/通知机制示例

public class WaitNotifyDemo {
    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread waitThread = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                try {
                    System.out.println("开始等待");
                    lock.wait();
                    System.out.println("等待结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread notifyThread = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("开始通知");
                lock.notify();
                System.out.println("通知结束");
            }
        });
        waitThread.start();
        Thread.sleep(1000);// 确保 waitThread 先执行
        notifyThread.start();
    }
}

以上是本文中的两个示例，更多的示例可以在实际运用中逐步体会。

11. 总结

本文主要讲解 Java 虚拟机中多线程的高级特性和应用，以及一些锁的分类和优化方案，同时也简单介绍了 Java 并发工具类库。在实际编程中应该结合具体应用场景来选择合适的线程同步方式和锁的使用方式，以此来提高程序的性能和并发性。