关于多线程你应该需要知道的事-1

为什么要使用多线程

既然所有的多线程代码都可以用单线程来实现，为何还要多线程？

提高CPU的利用率，提升程序处理能力

计算机多核多线程时代的来临，意味着，同一时刻，计算机可以干两件事！

有一些业务场景的实现，用多线程实现更容易，并且更贴切实际

同一个进程中：生产者、消费者

两个人在打游戏，同时扔出一个大招

不要让后来的任务等待太久，大家平均点(用户请求)

我们一直在用的多线程

用户同时访问网站，我们Java服务用servlet进行处理。对于每个用户请求，都是用一个独立的线程来处理的。

线程创建的方式

继承Thread

public class MyThread  extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("I'm thread code");
    }
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
    new MyThread().start();
}

实现Runnable

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("I'm runnable code");
    }
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
    new Thread(new MyRunnable()).start();
}

实现Callable<T>

有返回值的线程任务

结合线程池来使用

public class MyCallable implements Callable<Boolean> {
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        System.out.println("this is call .... ");
        // 线程睡眠5秒
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        return true;
    }
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
    Callable<Boolean> myCallable = new MyCallable();
    // 需要用线程池来提交Callable任务
    Future<Boolean> submit = Executors.newSingleThreadExecutor().submit(myCallable);
    try {
        Boolean aBoolean = submit.get();//5秒后得到结果，在这之前主线程将在这阻塞
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

另一种方式，可以结合Thread来使用

public class MyCallableTask implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        // 计算1...100的和
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            sum += i;
        }
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        return sum;
    }
}
// 测试
public static void main(String[] args) {
    MyCallableTask myCallableTask = new MyCallableTask();
    // 一个有未来结果的任务
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallableTask);
    new Thread(futureTask).start();
    try {
        System.out.println("开始等待...");
        Integer sum = futureTask.get();//主线程代码执行到这里会阻塞，直到Callable任务有返回
        System.out.println(sum);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

使用线程池

public class MyTreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 推荐
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 3, TimeUnit.SECONDS, 
                                    new ArrayBlockingQueue<>(200),
                                    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        Runnable runnable1 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("I'm ThreadPool code");
            }
        };
        // 往线程池添加任务，并且开始执行
        pool.execute(runnable1);

        // 不推荐
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        Runnable runnable2 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("I'm executorService code");
            }
        };
        // 往线程池添加任务，并且开始执行
        executorService.execute(runnable2);
    }
}

不要直接使用new Thread创建线程

因为你的new Thread代码被多少并发执行是不确定的，避免线程资源被耗尽拖垮服务。

线程池

推荐使用ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 6, TimeUnit.SECONDS, 
                                                 new ArrayBlockingQueue<>(200),// 有界
                                                 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

说明

参数说明

1、核心线程数；

2、最大线程数；

3、线程保持存活的时间；

4、线程保持存活的时间单位；

5、阻塞队列；

常用:ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue 对比一下

• ArrayBlockingQueue 实现简单，表现稳定，添加和删除使用同一个锁，通常性能不如后者；

• LinkedBlockingQueue 添加和删除两把锁是分开的，所以竞争会小一些；

6、拒绝策略方案；

细则

1、线程池中线程的创建，是由添加执行任务触发的；

2、如果此刻有空闲的线程来处理当前任务，就不会创建新的线程；

3、核心线程也是按需一个一个创建的，并非一次性创建；

4、当任务超出核心线程负载，则会将该任务放置阻塞 队列中；

5、如果任务超出了阻塞队列，则会创建非核心线程来处理任务；

6、如果任务队列已满，并且任务超出了线程池最大线程负载，则会执行拒绝策略；

7、非核心线程超出保活时间，无任务可以处理，则会被销毁掉；

8、核心线程被创建后默认会一直保活，但是可以设置核心线程也进行超保活时间销毁；

pool.allowCoreThreadTimeOut(true);

Executors创建线程池(谨慎使用)，不推荐

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService e1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        e1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("处理任务逻辑");
            }
        });
    }

除newScheduledThreadPool内部实现为ScheduledThreadPoolExecutor(实则最终还是ThreadPoolExecutor+延迟队列)外，其余三种内部实现都是ThreadPoolExecutor

• newCachedThreadPool
  

  image.png
  它使用的是默认拒绝策略

  线程池总线程大小为Integer.MAX_VALUE(最大int值)，哈哈哈...

  任务一多，线程资源会被耗尽导致程序宕机

  并且采用SynchronousQueue有界队列，它比较特殊

  SynchronousQueue是一个内部只能包含一个元素的队列。插入元素到队列的线程被阻塞，直到另一个线程从队列中获取了队列中存储的元素。同样，如果线程尝试获取元素并且当前不存在任何元素，则该线程将被阻塞，直到线程将元素插入队列。与其将这个类称为队列，不如称其为一个数据节点。 特别适合做交换数据用，内部使用队列来实现公平性的调度，使用栈来实现非公平的调度，在Java6时替换了原来的锁逻辑，使用CAS( Compare-and-Swap ，自旋锁)代替了，效率更高了。

• newFixedThreadPool
  

  image.png
  看看任务队列容量：Integer.MAX_VALUE值，哈哈哈...
  image.png

• newScheduledThreadPool用于处理定时任务的线程池

Java 5 推出了基于线程池设计的 ScheduledExecutor。其设计思想是，每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。需要注意的是，只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。

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• newSingleThreadExecutor
  image.png
  虽然一个线程，但是任务队列倒挺大

拒绝策略

1、由提交任务的线程处理超出的任务(那么再继续添加新任务会出现阻塞)；

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2、 丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常；(默认拒绝策略)
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3、直接丢弃，不会出现异常；
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4、 丢弃队列最前面的任务，然后重新提交被拒绝的任务；
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5、自定义拒绝策略；(比如我记录一下关键日志)

// 任务目标
class MyTask implements Runnable {
    String data;
    public MyTask(String data) {
        this.data = data;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("正在处理：" + data);
        try {
            // 假设每个任务需要处理20毫秒
            Thread.sleep(20);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return data;
    }
}

// 自定义拒绝策略
class MyRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {
    @Override
    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {
        //打印丢弃的任务
        System.out.println(r.toString() + " is discard");
    }
}

// 测试
public class TestMyReject {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
                new ThreadPoolExecutor(
                       1,           // 核心线程
                       2,           // 总线程数
                       1,           // 保活时间
                       TimeUnit.SECONDS, // 保活时间单位
                       new ArrayBlockingQueue<>(2),// 任务队列
                       new MyRejectedExecutionHandler());//拒绝策略
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            final int task = i;
            threadPoolExecutor.execute(new MyTask("第" + task + "个任务"));
        }
    }
}

结果，大量的任务走了拒绝策略

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ThreadLocal

是个啥？它能干嘛

我们可以通过ThreadLocal往当前线程中存储数据，然后只要当前线程还没有结束，我们可以在任何该线程执行到的代码位置，把我们存储的数据给拿出来使用。

常见使用，或许你没有注意

• PageHelper设置分页参数，然后在执行SQL的时候，会先过拦截器，从线程中把pageNum、pageSize给拿到，进行分页SQL组装，实现分页查询逻辑;

• 获取用户请求数据RequestContextHolder.getRequestAttributes();或RequestContextHolder.currentRequestAttributes()
  如：@Autowired private HttpServletRequest request;或者@Autowired private HttpSession session;其底层实现为Spring对单例对象注入非单例实例的一个解决方案：Scoped Proxy， Spring巧妙地注入了一个装饰器代理了真实对象的操作。再继续往底层挖，实则是最终在代理逻辑中最后调用的是RequestContextHolder.currentRequestAttributes()

  
  image.png
  

  RequestContextHolder.getRequestAttributes()一样如此

  
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• SpringSecurity框架中SecurityContextHolder.getContext()

  
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对ThreadLocal做一下分析

通过ThreadLocal对象调用其set方法

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再看

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继续

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然后我们明白了，通过ThreadLocal对象协调，最终我们将数据存储进入了当前线程对象的属性中，其属性是一个map，key为协调者即ThreadLocal对象，value为我们存储的数据对象。意味着我们可以定义不同的协调对象，往线程的ThreadLocalMap中存储更多的我们想要存储的数据对象。

通过ThreadLocal对象调用其get方法

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取值的时候，肯定，也是通过协调者，将其自身做为key从当前线程对象的属性ThreadLocalMap中取与之对应存储的数据对象。