Java線程課件XX有限公司匯報人：XX目錄01Java線程基礎02線程的同步機制04線程池的使用05線程安全問題03線程間的通信06高級線程特性Java線程基礎章節(jié)副標題01線程的概念與作用線程是操作系統(tǒng)能夠進行運算調度的最小單位，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。線程定義線程之間可以共享進程資源，如內存和文件句柄，這有助于簡化通信和數(shù)據(jù)交換。資源共享通過多線程，程序可以實現(xiàn)多個任務同時執(zhí)行，提高程序的執(zhí)行效率和響應速度。并發(fā)執(zhí)行使用線程可以簡化多任務編程，開發(fā)者可以專注于單個線程的邏輯，而系統(tǒng)負責線程的調度和管理。簡化編程模型01020304創(chuàng)建線程的兩種方式01通過繼承Thread類并重寫run方法，創(chuàng)建子類對象并調用start方法啟動線程。02實現(xiàn)Runnable接口并定義run方法，然后將該實現(xiàn)類的實例作為參數(shù)傳遞給Thread類的構造器，再調用start方法。繼承Thread類實現(xiàn)Runnable接口線程的生命周期線程對象被創(chuàng)建后，處于新建狀態(tài)，此時它尚未開始運行，例如使用newThread()創(chuàng)建線程。新建狀態(tài)0102當線程對象調用了start()方法后，它進入就緒狀態(tài)，等待CPU調度執(zhí)行。就緒狀態(tài)03線程獲得CPU時間片后，進入運行狀態(tài)，執(zhí)行run()方法中的代碼。運行狀態(tài)線程的生命周期阻塞狀態(tài)死亡狀態(tài)01線程因為某些原因放棄CPU使用權，暫時停止運行，例如等待I/O操作完成。02線程的run()方法執(zhí)行完畢或因異常退出，線程進入死亡狀態(tài)，無法再次啟動。線程的同步機制章節(jié)副標題02同步代碼塊的使用通過synchronized關鍵字定義同步代碼塊，確保同一時間只有一個線程可以執(zhí)行該代碼塊內的代碼。定義同步代碼塊同步代碼塊可以限定在特定的方法或代碼段內，以保護共享資源，防止并發(fā)訪問時的數(shù)據(jù)不一致。同步代碼塊的作用域在同步代碼塊中使用對象鎖，確保同一對象實例的同步代碼塊在同一時刻只能被一個線程訪問。使用對象鎖合理設計同步代碼塊，避免嵌套使用多個同步代碼塊，以減少死鎖的風險，提高程序的健壯性。避免死鎖同步方法的定義同步方法是通過synchronized關鍵字聲明的，確保一次只有一個線程可以執(zhí)行該方法。01同步方法的基本概念在多線程環(huán)境中，當多個線程需要訪問共享資源時，使用同步方法可以避免數(shù)據(jù)競爭和不一致。02同步方法的使用場景雖然同步方法可以保證線程安全，但可能會導致線程阻塞，影響程序的并發(fā)性能。03同步方法的性能影響使用鎖機制控制同步互斥鎖確保同一時間只有一個線程可以訪問共享資源，防止數(shù)據(jù)競爭，如銀行賬戶的存取操作?；コ怄i（Mutex）讀寫鎖允許多個讀操作同時進行，但寫操作時會獨占資源，適用于讀多寫少的場景，如內容管理系統(tǒng)。讀寫鎖（ReadWriteLock）條件變量允許線程在某個條件不滿足時掛起，直到其他線程改變狀態(tài)并通知條件變量，如生產者-消費者問題。條件變量（ConditionVariables）使用鎖機制控制同步自旋鎖通過循環(huán)檢查鎖的狀態(tài)，直到鎖可用，適用于鎖持有時間短的場景，以減少上下文切換開銷。自旋鎖（SpinLock）可重入鎖允許同一個線程多次獲取同一鎖，避免死鎖，適用于遞歸函數(shù)或同一方法多次調用同一資源。可重入鎖（ReentrantLock）線程間的通信章節(jié)副標題03wait()和notify()方法當線程執(zhí)行到wait()時，它會釋放對象鎖，并進入等待狀態(tài)，直到其他線程調用同一個對象的notify()。wait()方法的使用01notify()方法用于喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程，被喚醒的線程將嘗試重新獲取對象鎖。notify()方法的使用02notifyAll()會喚醒所有等待該對象鎖的線程，而notify()只喚醒其中一個，選擇是隨機的。notifyAll()與notify()的區(qū)別03wait()和notify()方法01wait()方法的重載形式wait()方法有三種重載形式：無參、帶毫秒數(shù)和帶毫秒數(shù)及納秒數(shù)，允許線程等待指定的時間。02wait()和notify()的同步要求使用wait()和notify()時，必須確保它們在同步代碼塊或方法中被調用，以避免發(fā)生線程安全問題。join()方法的使用場景在需要多個線程完成各自任務后才繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作的場景中，join()方法可以同步這些線程。同步多個線程當主線程依賴于其他線程的執(zhí)行結果時，可以使用join()方法確保這些線程先執(zhí)行完畢。等待特定線程完成在多線程環(huán)境中，join()可以用來控制線程的執(zhí)行順序，確保按照特定的順序執(zhí)行。線程執(zhí)行順序控制線程中斷機制Java中，通過調用線程對象的interrupt()方法來請求中斷線程。中斷線程的方法0102線程可以通過調用isInterrupted()方法檢查自身是否被中斷。中斷狀態(tài)的檢查03線程應定期檢查中斷狀態(tài)，并在適當?shù)臅r候響應中斷，優(yōu)雅地終止運行。響應中斷的策略線程中斷機制當線程在阻塞操作中被中斷時，會拋出InterruptedException，線程需要處理此異常。中斷與異常處理01線程在Object類的wait()、join()或sleep()等阻塞方法中被中斷時，會釋放鎖并響應中斷。中斷與等待/通知機制02線程池的使用章節(jié)副標題04線程池的概念線程池是一種基于池化思想管理線程的資源池，可以有效控制線程數(shù)量，提高系統(tǒng)性能。線程池定義01線程池通過預先創(chuàng)建一定數(shù)量的線程，根據(jù)任務需求動態(tài)分配，避免頻繁創(chuàng)建和銷毀線程的開銷。線程池的工作原理02使用線程池可以減少在多線程環(huán)境下的資源競爭，提高程序響應速度，同時降低系統(tǒng)資源消耗。線程池的優(yōu)勢03創(chuàng)建和管理線程池合理設置線程池大小可提高系統(tǒng)性能，避免資源浪費或過載。定義線程池的大小使用JMX或自定義監(jiān)控工具來跟蹤線程池的運行狀態(tài)和性能指標。監(jiān)控線程池狀態(tài)通過設置核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、存活時間等參數(shù)，優(yōu)化線程池性能。配置線程池參數(shù)合理捕獲和處理線程池中的異常，確保線程池穩(wěn)定運行，避免任務執(zhí)行失敗。處理線程池異常線程池的參數(shù)配置05拒絕策略當任務過多時，拒絕策略決定了如何處理新提交的任務，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。04工作隊列工作隊列用于存放待執(zhí)行的任務，選擇合適的隊列類型對性能有顯著影響。03存活時間線程池中空閑線程的存活時間，超過該時間的線程會被回收，以節(jié)省資源。02最大線程數(shù)最大線程數(shù)定義了線程池中能創(chuàng)建的最大線程數(shù)量，防止資源過度消耗。01核心線程數(shù)核心線程數(shù)是線程池中始終存活的線程數(shù)量，合理配置可提高任務處理效率。線程安全問題章節(jié)副標題05線程安全問題的產生多個線程同時訪問和修改共享資源時，可能導致數(shù)據(jù)不一致，如銀行賬戶余額的錯誤更新。共享資源的競爭01線程在執(zhí)行過程中，由于調度的不確定性，可能導致對象狀態(tài)不一致，例如購物車中的商品數(shù)量錯誤。狀態(tài)不一致問題02線程安全問題的產生當兩個或多個線程相互等待對方釋放資源時，可能出現(xiàn)死鎖，導致程序無法繼續(xù)執(zhí)行，如多線程數(shù)據(jù)庫操作。死鎖現(xiàn)象線程使用不當可能導致內存泄漏，例如線程池中的線程未能正確釋放資源，長時間累積后影響系統(tǒng)性能。內存泄漏解決線程安全問題的方法通過synchronized關鍵字或顯式鎖Lock，確保同一時間只有一個線程能訪問共享資源。使用同步機制利用final關鍵字創(chuàng)建不可變對象，保證對象一旦創(chuàng)建后其狀態(tài)不能被改變，從而避免線程安全問題。采用不可變對象解決線程安全問題的方法01ThreadLocal類可以為每個線程提供獨立的變量副本，避免多線程之間的數(shù)據(jù)競爭。02利用java.util.concurrent.atomic包下的原子類，如AtomicInteger，實現(xiàn)線程安全的數(shù)值操作。使用線程局部變量原子變量操作常見線程安全類的使用通過Collections工具類的synchronizedList和synchronizedMap方法，可以將非線程安全的List和Map轉換為線程安全的。使用synchronizedList和synchronizedMap03Hashtable提供了線程安全的鍵值對存儲，但已被更高效的ConcurrentHashMap所取代。使用Hashtable類02Vector是線程安全的動態(tài)數(shù)組，適合在多線程環(huán)境下使用，但性能不如ArrayList。使用Vector類01高級線程特性章節(jié)副標題06線程的優(yōu)先級設置線程優(yōu)先級決定了線程被調度執(zhí)行的頻率，優(yōu)先級越高，獲得CPU時間的機會越大。理解線程優(yōu)先級高優(yōu)先級的線程會搶占低優(yōu)先級線程的執(zhí)行機會，但不會導致低優(yōu)先級線程饑餓。優(yōu)先級對線程調度的影響通過Thread類的setPriority(int)方法可以設置線程的優(yōu)先級，范圍從1到10，默認優(yōu)先級為5。設置線程優(yōu)先級010203線程的優(yōu)先級設置優(yōu)先級反轉是指高優(yōu)先級線程等待低優(yōu)先級線程釋放資源，可能導致系統(tǒng)性能下降。優(yōu)先級反轉問題01建議根據(jù)任務的緊急程度和重要性合理設置線程優(yōu)先級，避免過度依賴優(yōu)先級調整。合理設置優(yōu)先級的建議02守護線程的創(chuàng)建與應用守護線程是一種在后臺提供服務的線程，如垃圾回收線程，它不會阻止JVM的關閉。01守護線程的定義通過調用Thread對象的setDaemon(true)方法，可以將一個線程設置為守護線程。02創(chuàng)建守護線程的方法守護線程與用戶線程的主要區(qū)別在于，JVM在退出時不會等待守護線程完成。03守護線程與用戶線程的區(qū)別守護線程的創(chuàng)建與應用守護線程常用于執(zhí)行一些后臺任務，如日志記錄、緩存清理等，它們不會影響程序的退出。守護線程的應用場景如果JVM中只剩守護線程在運行，那么JVM將直接退出，因此要確保守護線程不會造成數(shù)據(jù)丟失。守護線程的注