本文原始碼：[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile) || [GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile) # 一、多執行緒導圖  # 二、多執行緒基礎 **1、基礎概念** 執行緒是作業系統能夠進行運算排程的最小單位，包含在程序之中，是程序中的實際運作單位。一條執行緒指的是程序中一個單一順序的控制流，一個程序中可以併發多個執行緒，每條執行緒並行執行不同的任務。 **2、建立方式** 繼承Thread類、實現Runnable介面、基於Callable和Future介面、Timer是後臺執行緒、執行緒池。 **3、執行緒狀態**  狀態描述：初始狀態、執行狀態、阻塞狀態、等待狀態、超時等待狀態、終止狀態。 **4、執行機制**  JVM中一個應用是可以有多個執行緒並行執行，執行緒被一對一對映為服務所在作業系統執行緒，排程在可用的CPU上執行，啟動時會建立一個作業系統執行緒；當該執行緒終止時，這個作業系統執行緒也會被回收。 **5、記憶體模型**  在虛擬機器啟動執行時，會建立多個執行緒，資料區中有的模組是執行緒共享的，有的是執行緒私有的： 執行緒共享：元資料區、堆Heap； 執行緒私有：虛擬機器棧、本地方法棧、程式計數器； 單個CPU在特定時刻只能執行一個執行緒，所以多執行緒通過幾塊空間的使用，然後不斷的爭搶CPU的執行時間段。 # 三、常見概念 **1、執行緒優先順序** 執行緒排程器傾向執行執行緒優先順序高的執行緒，執行緒優先順序高說明獲取CPU資源的概率高，或者獲取的執行時間分片多，被執行的概率高但不代表優先順序低的一定最後執行。 **2、守護執行緒** 守護執行緒是支援輔助型執行緒，主要在程式中起到排程和支援性作用，當Jvm中非守護執行緒全部結束，守護執行緒也就會結束。 **3、執行緒加入** 執行緒A中，執行執行緒B的加入方法，那麼A執行緒就會等待執行緒B執行完畢再返回繼續執行。 **4、本地執行緒** ThreadLocal也叫做執行緒本地變數，為變數在每個執行緒中的建立副本，每個執行緒可以訪問自己內部的副本變數，執行緒之間互不相互影響。 # 四、執行緒安全 在上圖執行緒與記憶體空間的佔用方式看，線上程訪問共享記憶體塊時，保證執行緒安全就很有必要。 **1、同步控制** Synchronized關鍵字同步控制，可以修飾方法，修飾程式碼塊，修飾靜態方法等，同步控制的資源少，可以提高多執行緒效率。 **2、加鎖機制** Lock介面：Java併發程式設計中資源加鎖的根介面之一，規定了資源鎖使用的幾個基礎方法。 ReentrantLock類：實現Lock介面的可重入鎖，即執行緒如果獲得當前例項的鎖，並進入任務方法，線上程沒有釋放鎖的狀態下，可以再次進入任務方法，特點：互斥排它性，即同一個時刻只有一個執行緒進入任務。 Condition介面：描述可能會與鎖有關聯的條件變數，提供了更強大的功能，例如線上程的等待/通知機制上，Conditon可以實現多路通知和選擇性通知。 **3、Volatile關鍵字** volatile修飾成員變數，不能修飾方法，即標識該執行緒在訪問這個變數時需要從共享記憶體中獲取，對該變數的修改，也需要同步重新整理到共享記憶體中，保證了變數對所有執行緒的可見性。 # 五、執行緒通訊 執行緒是個獨立的個體，但是線上程執行過程中，如果處理同一個業務邏輯，可能會產生資源爭搶，導致併發問題，甚至死鎖現象，執行緒之間協調工作，就需要通訊機制來保障。 **1、基礎方法** 相關方法是Java中Object層級的基礎方法，任何物件都有該方法：notify()隨機通知一個在該物件上等待的執行緒，使其結束wait狀態返回；wait()執行緒進入waiting等待狀態，不會爭搶鎖物件，也可以設定等待時間； **2、等待/通知機制** 等待/通知機制，該模式下指執行緒A在不滿足任務執行的情況下呼叫物件wait()方法進入等待狀態，執行緒B修改了執行緒A的執行條件，並呼叫物件notify()或者notifyAll()方法，執行緒A收到通知後從wait狀態返回，進而執行後續操作。兩個執行緒通過基於物件提供的wait()/notify()/notifyAll()等方法完成等待和通知間互動，提高程式的可伸縮性。 **3、管道流通訊** 管道流主要用於在不同執行緒間直接傳送資料，一個執行緒傳送資料到輸出管道，另一個執行緒從輸入管道中讀取資料，進而實現不同執行緒間的通訊。 # 六、執行緒池 **1、Executor介面** Executor系統中，將執行緒任務提交和任務執行進行了解耦的設計，Executor有各種功能強大的實現類，提供便捷方式來提交任務並且獲取任務執行結果，封裝了任務執行的過程，不再需要Thread().start()方式，顯式建立執行緒並關聯執行任務。 **2、核心引數**  **3、相關API類**  執行緒池任務：核心介面：Runnable、Callable介面和介面實現類； 任務的結果：介面Future和實現類FutureTask； 任務的執行：核心介面Executor和ExecutorService介面。在Executor框架中有兩個核心類實現了ExecutorService介面，ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。 # 七、常用執行緒API **1、Fork/Join機制** Fork/Join框架用於並行執行任務，核心的思想就是將一個大任務切分成多個小任務，然後彙總每個小任務的執行結果得到這個大任務的最終結果。核心流程：切分任務，模組任務非同步執行，單任務結果合併。 **2、容器類** ConcurrentHashMap：使用分段鎖機制，把容器中資料分成一段一段的方式儲存，然後給每一段資料配一把鎖，當一個執行緒佔用鎖訪問其中一個段資料的時候，其他段的資料也能被其他執行緒訪問，即考慮安全性也顧及執行效率。 ConcurrentLinkedQueue：基於連結節點的無界執行緒安全佇列，按照FIFO先進先出原則對元素進行排序，佇列的頭部 是佇列中時間最長的元素，佇列的尾部是佇列中時間最短的元素，新的元素新增到佇列的尾部，獲取元素操作從佇列頭部得到。 **3、原子類** JDK自帶原子操作類，處理多個執行緒同時操作一個變數的情況，其中包括：基本型別、陣列型別、引用型別、屬性修改型別。 # 八、應用場景 **1、定時任務** 通過配置設定一些程式在指定時間點，或者週期時間內規律迴圈執行，這裡任務的執行就是基於多執行緒技術。 **2、非同步處理** 非同步處理就是不按照當前同步程式碼塊程式執行，非同步處理與同步處理是對立的，非同步的實現也需要多執行緒或者多程序，提高程式效率。 **3、任務分解** 分散式資料庫中常見操作，資料分佈在不同的資料庫的副本中，在執行查詢時，每個服務都要跑查詢任務，最後在一個服務上做資料合併，或者提供一箇中間引擎層，用來彙總資料，在大型的定時任務中，經常把要處理的任務按照特定策略分片，多個執行緒同時處理。 **4、連線池技術** 建立和管理一個連線的緩衝池的技術，這些連線準備好被任何需要它們的執行緒使用，減少連線不斷建立和釋放的問題，提高程式效率。 # 九、原始碼地址 ``` GitHub·地址 https://github.com/cicadasmile GitEE·地址 https://gitee.com/cicadasmile ``` **推薦閱讀：程式設計體系整理** |序號|專案名稱|GitHub地址|GitEE地址|推薦指數| |:---|:---|:---|:---|:---| |01|Java描述設計模式,演算法,資料結構|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent)|☆☆☆☆☆| |02|Java基礎、併發、面向物件、Web開發|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/java-base-parent)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent)|☆☆☆☆| |03|SpringCloud微服務基礎元件案例詳解|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/spring-cloud-base)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/spring-cloud-base)|☆☆☆| |04|SpringCloud微服務架構實戰綜合案例|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/husky-spring-cloud)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/husky-spring-cloud)|☆☆☆☆☆| |05|SpringBoot框架基礎應用入門到進階|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/spring-boot-base)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/spring-boot-base)|☆☆☆☆| |06|SpringBoot框架整合開發常用中介軟體|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/middle-ware-parent)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/middle-ware-parent)|☆☆☆☆☆| |07|資料管理、分散式、架構設計基礎案例|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/data-manage-parent)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/data-manage-parent)|☆☆☆☆☆| |08|大資料系列、儲存、元件、計算等框架|[GitHub·點這裡](https://github.com/cicadasmile/big-data-parent)|[GitEE·點這裡](https://gitee.com/cicadasmile/big-data-parent)|☆☆☆☆☆