什么是线程
- 说到线程我们应该先了解下什么是进程，下面这个图片大家应该都比较熟悉吧。
- 那么什么是线程呢？
线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。在Unix System V及SunOS中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。
上面这个定义是引入百度百科。看起来文绉绉的，说的都是啥玩意，一点也不好理解。那我们就说点人话吧。最大工厂富士康大家都知道吧，里面是不是有很多个生产车间，一个车间里面又有很多条流水线。我们可把一个进程当成一个车间，那么线程就是车间里面的一条条流水线。一个车间的工作过程是一个进程，一个流水线的工作过程是一个线程。进程是操作系统资源分配的最小单位（制造科8号车间负责生产100w个手机壳），线程是cpu调度的最小单位（8号车间里面的每一条生产线负责生手机壳这个具体的任务）。
为什么要使用多线程
- 更快的响应时间 这个比较好理解，上面的例子比如一个车间一条流水线1天两班倒（24小时工作）可以生产1w个手机壳。如果要生产100w个手机壳如果一个车间就只有一条生产线那是不是需要100天。100天等你生产出来这个手机壳都过时了。那如果一个车间有50条生产线并行生产，那是不是生产100w手机壳2天就完工了。
- 更多的处理器核心 线程是大多数操作系统调度的基本单元，一个程序作为一个进程来运行，程序运行过程中能够创建多个线程，而一个线程在一个时刻只能运行在一个处理器核心上。
- 更好的编程模型 java为多线程编程提供了良好。考究并且一致的编程模型，使开发人员能够更加专注于问题解决，即为所遇到的问题建立适合的模型，而不是绞尽脑汁地考虑如何将其多线程化。一旦开发人员建立好了模型，稍作修改总是能够方便地映射到Java提供的多线程编程模型上。
多线程创建的方式
- 第一种，通过继承
Thread类创建线程类
package com.workit.demo.thread;
public class ExtendsThread extends Thread {
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i<10;i++){
//创建并启动线程
new ExtendsThread().start();
}
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.getName());
}
}
- 第二种，通过实现
Runnable接口创建线程类
package com.workit.demo.thread;
public class RunnableThread implements Runnable {
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i<10;i++){
//创建并启动线程
new Thread(new RunnableThread()).start();
}
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
网上还有其他跟多版本的实现比如说，通过Callable和Future接口创建，但是这些都无非是对以上的封装，个人认为并不能当成实现方式。oracle官网也有说到创建线程的实现方式只有两种。
怎么保证线程安全
比如车间生产手机壳是不是需要物料，领物料是不是要到仓库去领取，如果每个流水线都派一个人去领。大家都蜂拥而上乱哄哄的去抢物料。流水线A把本属于流水线B的物料给领了，流水线C又把属于D的给干没了。最后有些流水线就没了物料。那为了解决这个问题应该怎么办呢？仓库设置了一个规定，一次只能有一个人来领取物料，大家排队领取。这样子秩序是好多了，但是突然有一天一个大胖子见有人领完了，他直接插对到对头领取(传说中的非公平锁)。排在后面的人敢怒不敢言宝宝心里那个苦啊。
- 原子性：
提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程对它进行操作。
流水线工人到仓库领物料只同一时刻只能有一个人领取。
- 可见性：
一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。
前一个流水线工人领完了10w的物料仓库总共还剩多少物料是对后面领取物料的工人可见的。
有序性：
程序的执行顺序按照代码顺序执行，在单线程环境下，程序的执行都是有序的，但是在多线程环境下，JMM 为了性能优化，编译器和处理器会对指令进行重排，程序的执行会变成无序。
-
比如到仓库领物料的时候，要分三个步骤，第一步先确认信息核实你是哪个车间哪个产线的，第二步填写物料领取单子，第三步到物料处领取物料。如果仓库为了提高工作效率这几个步骤有时候可以互换。可以是2->1->3的顺序。也可以3->2->1的顺序。 下面通过代码来演示下吧怎么正确的获取物料。100条流水线每条流水线领取1000个物料最终物料应该剩余0.
-
synchronized关键字
package com.workit.demo.thread;
import jdk.nashorn.internal.runtime.options.LoggingOption;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class RunnableThread implements Runnable {
private final static Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RunnableThread.class);
static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
RunnableThread runnableThread = new RunnableThread();
for(int i = 0;i<100;i++){
//创建并启动线程
Thread thread = new Thread(runnableThread);
// 流水线
thread.setName("流水线："+i);
thread.start();
}
countDownLatch.await();
System.out.println("仓库剩余物料："+runnableThread.count);
}
// 物料总数 volatile
private int count =100000;
@Override
public void run() {
int remainCount =get();
countDownLatch.countDown();
LOG.info(Thread.currentThread().getName()+":领取了物料，仓库还剩于物料："+remainCount);
}
public synchronized int get(){
for(int i =0;i<1000;i++){
count--;
}
return count;
}
}
synchronized为什么可以保证线程安全呢？
Synchronized 使用 Monitor（监视锁）保证资源在多线程环境下阻塞互斥访问，是JVM层面的锁。对了它还是非公平锁（就是上面插对的那个胖子）。这里就不详细介绍了后续后转门写一个文章介绍下它。
- 使用
lock锁保证线程安全。Lock也是java.util.concurrent包下的一个接口，定义了一系列的锁操作方法。Lock接口主要有ReentrantLock。它可以是公平锁或者非公平锁。通过构造 函数设置。
package com.workit.demo.thread;
import jdk.nashorn.internal.runtime.options.LoggingOption;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class RunnableThread implements Runnable {
private final static Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(RunnableThread.class);
static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
static Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
RunnableThread runnableThread = new RunnableThread();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//创建并启动线程
Thread thread = new Thread(runnableThread);
// 流水线
thread.setName("流水线：" + i);
thread.start();
}
countDownLatch.await();
System.out.println("仓库剩余物料：" + runnableThread.count);
}
// 物料总数volatile
private int count = 100000;
@Override
public void run() {
int remainCount = getByLock();
countDownLatch.countDown();
LOG.info(Thread.currentThread().getName() + ":领取了物料，仓库还剩于物料：" + remainCount);
}
public int getByLock() {
lock.lock();
try {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
count--;
}
return count;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
总结
- 出现线程安全问题的原因？
在多线程并发环境下，多个线程共同访问同一共享内存资源时，其中一个线程对资源进行写操作的中途(写入已经开始，但还没结束)，其他线程对这个写了一半的资源进了读操作，或者对这个写了一半的资源进了写操作，导致此资源出现数据错误。
- 如何避免线程安全问题？
保证共享资源在同一时间只能由一个线程进行操作(原子性，有序性)。 将线程操作的结果及时刷新，保证其他线程可以立即获取到修改后的最新数据（可见性）。
结束
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