Java必学必会之线程（2）攻略

线程同步

在多线程编程中，线程同步是一个非常重要的问题。如果不加以控制，在多线程同时访问共享资源的情况下，可能会导致数据不一致、死锁等问题。

同步的两种方式

Java 中实现同步的两种方式分别是 synchronized 和 ReentrantLock。

synchronized 关键字是 Java 提供的默认的语言级别的同步机制，可以用于实现方法或者块的同步。当一个线程调用 synchronized 方法时，其他线程可以调用对象的非 synchronized 方法，但是会阻塞，直到第一个线程执行完毕。

public synchronized void deposit(int amount) {  
    balance = balance + amount;  
}

ReentrantLock 则是 Java 提供的高级同步机制，可以更加灵活地对锁进行控制。与 synchronized 相比，ReentrantLock 支持更加灵活的同步方式，如公平锁、多个 Condition 等。

Lock lock = new ReentrantLock();  
...  
lock.lock();  
try {
    // 内部业务逻辑  
} finally {  
    lock.unlock();  
}

死锁的产生

在多线程编程中，死锁是常见的难题。死锁是指两个或多个线程在执行过程中，因竞争资源或互相等待而造成的一种互相等待的现象。

死锁原因通常有以下几种：

竞争资源
线程锁定顺序死锁
动态的锁顺序死锁

以下示例说明了死锁的问题：

class DeliveryService{
    public synchronized void takeOrder(Order order){
        // 待实现的代码
    }
    public synchronized void deliverOrder(Order order){
        // 待实现的代码
    }
}

在上述示例代码中，当一个派送员在派送订单时，需要先占用 deliverOrder 方法的锁。而这个派送员在派送订单前，需要先接受顾客的订单，也就是占用 takeOrder 方法的锁。如果此时多个派送员同时接收订单，那么就会发生死锁。

避免死锁

避免死锁问题，一种方法是通过共享锁来实现同步。另外，还需要注意避免锁竞争、锁嵌套等问题。

以下是一些避免死锁的方法：

破坏请求资源的环路
使用尝试锁定机制
按顺序加锁
应用程序拥有锁的时长尽可能短

线程的池化

线程池是 Java 并发包提供的用于管理线程的工具。线程池由线程池管理器和一组工作线程组成。

如何使用线程池

int corePoolSize = 5;// 池中所保存的线程数，包括空闲线程。   
int maximumPoolSize = 10;// 池中允许的最大线程数。  
long keepAliveTime = 60000;// 当线程数大于核心线程数时，此为终止多余的空闲线程等待新任务的最长时间。     
BlockingQueue workQueue = new LinkedBlockingQueue();// 当线程池的任务队列满时，提交的任务将在此队列中等待。 
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime,TimeUnit.MILLISECONDS, workQueue);
threadPool.execute(new MyTask());// 调用execute方法添加一个要执行的任务
threadPool.shutdown();// 当添加任务后关闭线程池

线程池任务队列的选择

Java 中线程池任务队列的选择有以下几种：

LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，按照先进先出的原则对任务进行排序。适用于任务比较频繁且任务处理时间比较短的情况。
ArrayBlockingQueue：基于数组的有界队列，适用于任务比较稳定的情况。
PriorityBlockingQueue：具有优先级的无界队列。

示例

同步示例

以下示例代码演示了使用 synchronize 关键字实现同步。

public class Counter {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
    public synchronized void decrement() {
        count--;
    }
    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Worker extends Thread {
    private Counter counter;
    public Worker(Counter counter) {
        this.counter = counter;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            counter.increment();
            counter.decrement();
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        Worker[] workers = new Worker[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            workers[i] = new Worker(counter);
            workers[i].start();
        }
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                workers[i].join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(counter.getCount());
    }
}

线程池示例

以下示例代码演示了使用线程池的方式执行任务。

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
        threadPool.shutdown();
    }
}

以上线程池中的任务将交给线程池中的工作线程执行，当全部任务执行完毕后，线程池会自动关闭。

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