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一、线程通信

1、简介

确保线程能够按照预定的顺序执行并且能够安全地访问共享资源

使多条线程更好的进行协同工作

2、常用方法

void wait()	使当前线程进入等待状态
void notify();	随机唤醒单个等待的线程（可以空唤醒）
void notifyAll();	唤醒所有等待的线程

这些方法来自Object类，需要使用锁对象进行调用

3、注意事项

（1）sleep方法和wait方法的区别

sleep是线程休眠，时间到了自动醒来，休眠时不会释放锁

wait是线程等待，需要其他线程进行唤醒，等待时会释放锁

（2）所有醒着的线程都有概率抢到CPU

（3）线程被唤醒之后（若抢到CPU），从之前进入等待的地方继续往下执行

4、等待唤醒机制

使用 ReentrantLock 实现同步，并获取 Condition 对象，使用 Condition 对象调用以下方法

void await()	指定线程等待
void signal();	指定唤醒单个等待的线程

public class AwaitDemo {public static void main(String[] args) {Printer2 p = new Printer2();new Thread(new Runnable() {public void run() {while (true) {try {p.print1();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}}).start();new Thread(new Runnable() {public void run() {while (true) {try {p.print2();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}}).start();new Thread(new Runnable() {public void run() {while (true) {try {p.print3();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}}).start();}
}class Printer2 {int flag = 1;ReentrantLock myLock = new ReentrantLock();Condition c1 = myLock.newCondition();Condition c2 = myLock.newCondition();Condition c3 = myLock.newCondition();public void print1() throws InterruptedException {myLock.lock();if (flag != 1) {c1.await();}System.out.print(1);System.out.println(1);flag = 2;c2.signal();myLock.unlock();}public void print2() throws InterruptedException {myLock.lock();if (flag != 2) {c2.await();}System.out.print(2);System.out.println(2);flag = 3;c3.signal();myLock.unlock();}public void print3() throws InterruptedException {myLock.lock();if (flag != 3) {c3.await();}System.out.print(3);System.out.println(3);flag = 1;c1.signal();myLock.unlock();}
}循环输出：
11
22
33

Tips：对于一个Condition对象，哪个线程最先使用该对象调用await方法，该对象就绑定到该线程

如果使用一个未绑定线程的Condition对象调用signal方法，将会随机唤醒一个线程

5、生产者消费者模式

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式

包含了两类线程：

生产者线程，用于生产数据

消费者线程，用于消费数据

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域 (缓冲区)，就像是一个仓库

生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为

消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为

public class ProducerAndConsumer {public static void main(String[] args) {new Thread(new Producer()).start();new Thread(new Consumer()).start();}
}class SharedData {public static boolean flag = false;public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public static Condition producer = lock.newCondition();public static Condition consumer = lock.newCondition();
}class Producer implements Runnable {@Overridepublic void run() {while (true) {SharedData.lock.lock();if (!SharedData.flag) {System.out.println("produce");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}SharedData.flag = true;SharedData.consumer.signal();} else {try {SharedData.producer.await();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}SharedData.lock.unlock();}}
}class Consumer implements Runnable {@Overridepublic void run() {while (true) {SharedData.lock.lock();if (SharedData.flag) {System.out.println("consume");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}SharedData.flag = false;SharedData.producer.signal();} else {try {SharedData.consumer.await();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}SharedData.lock.unlock();}}
}

二、线程生命周期

线程被创建并启动以后，它并不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。

线程对象在不同的时期有不同的状态

NEW（新建）	创建线程对象，还没调用 start 方法
RUNNABLE（就绪）	start 方法被调用，但是还没有抢到 CPU 执行权
BLOCKED（阻塞）	线程开始运行，但是没有获取到锁对象
WAITING（等待）	wait 方法
TIMED_WAITING（计时等待）	sleep 方法
TERMINATED（结束状态）	代码全部运行完毕

三、线程池

1、简介

系统创建一个线程的成本是比较高的，因为它涉及到与操作系统交互

当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时，频繁的创建和销毁线程，就会严重浪费系统资源

将线程对象交给线程池维护

可以降低系统成本，提升程序的性能

实际开发中，线程资源必须通过线程池提供，不允许在线程中自行显示创建线程

2、JDK 提供的线程池（实际开发中不使用）

Executors 中提供静态方法来创建线程池

static ExecutorService newCachedThreadPool ()	创建一个默认的线程池
static newFixedThreadPool (int nThreads)	创建一个指定最多线程数量的线程池

3、自定义线程池

（1）ThreadPoolExecutor 类的构造方法：七个参数

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  // 核心线程数int maximumPoolSize,  // 最大线程数 = 核心线程数 + 最大临时线程数long keepAliveTime, // 等待时间，超过该时间就删除临时线程TimeUnit unit, // 等待时间的单位BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列（要指定最大任务数）ThreadFactory threadFactory, // 线程对象任务工厂（用于创建临时对象）RejectedExecutorHandler handler // 拒绝策略
)

 

（2）拒绝策略

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy	丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常 (默认，推荐)
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy	丢弃任务，但是不抛出异常，这是不推荐的做法
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy	抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy	调用任务的run()方法，绕过线程池直接执行

（3）注意事项

临时线程什么时候创建?

线程任务数 > 核心线程数 + 任务队列的数量

什么时候会开启拒绝策略？

线程任务数 > 最大线程数 + 任务队列的数量

public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2,5,60,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());for (int i = 0; i < 16; i++) {pool.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " submitted");}});}}
}

四、单例设计模式

单例指单个实例，保证类的对象在内存中只有一份

使用场景：

如果创建一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接

并且这个对象完全是可以复用的, 我们就可以考虑将其设计为单例的对象

class Single1 {private Single1() {}private static Single1 s = new Single1();public static Single1 getInstance() {return s;}
}class Single2 {  // 延迟加载模式private Single2() {}private static Single2 s;public static Single2 getInstance() {if (s == null) {synchronized (Single2.class) {if (s == null) {s = new Single2();}}}return s;}
}