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Java并发编程

news 2025/7/8 13:29:05

进程和线程

进程即程序的一次执行过程，各个进程之间是独立的。线程是更小的单位，一次进程中，可能会有多个线程，可能会相互影响，各个线程有自己的程序计数器，虚拟机栈和本地方法栈，同时共同使用堆和方法区资源

线程的生命周期和状态

NEW：线程被创建出来，但是未调用start()方法

RUNNABLE：线程调用了start()方法

BLOCKED：等待锁释放

WAITING：线程调用Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()方法时，进入等待状态

TIME_WAITING：线程调用Thread.sleep()、Object.wait()或Thread.join()方法时，带有超时时间参数，进入计时等待状态。

TERMINATED：当线程执行完它的任务或发生异常时，它进入终止状态。

线程上下文切换

线程执行过程时有自己的运行状态（称作上下文），如程序计数器等信息，退出cpu状态，加载另一个cpu的上下文。

发生切换时机

主动让出cpu，调用sleep()或wait()方法

时间片用完

被终止或结束运行

死锁

什么是死锁

多个线程同时阻塞，互相等待对象释放资源

死锁产生条件

互斥条件：同一个资源在同一时刻只能被一个线程占有

不可剥夺条件：一个线程持有资源时，不能被其他线程剥夺

请求与保持条件：一个线程因请求资源阻塞时，会继续占用已有的资源

循环等待条件：若干线程形成首尾相接的循环等待关系

如果避免死锁

破坏不可剥夺条件：线程可以剥夺其他线程占用的资源

破坏请求与保持条件：一次性申请所有资源

破坏循环等待条件：按序申请资源，反序释放资源

wait和sleep方法

sleep()方法不会释放对象锁。当一个线程调用sleep()方法时，它会让当前线程休眠一段时间，但是它并不会释放对象锁。其他线程仍然无法获取该对象的锁。

wait()方法会释放对象锁。当一个线程调用wait()方法时，它会让当前线程等待，并释放对象锁，以便其他线程可以获取该对象的锁并执行。

sleep是Thread类的方法，而wait是Objec类的方法.

代码示例

public static void main(String[] args) {final Object lock = new Object();Thread waitingThread = new Thread(() -> {synchronized (lock) {System.out.println(LocalTime.now() +  " " + Thread.currentThread().getName()   +  " Waiting thread is running");try {lock.wait();     // 线程等待，释放对象锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(LocalTime.now() +  " " + Thread.currentThread().getName()   +  " Waiting thread is done");}});Thread notifyingThread = new Thread(() -> {synchronized (lock) {try {Thread.sleep(1000);   //休眠1s} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(LocalTime.now() +  " " + Thread.currentThread().getName()   +  " Notifying thread is running");lock.notify(); // 唤醒等待中的线程System.out.println(LocalTime.now() +  " " + Thread.currentThread().getName()   +  " Notifying thread is done");}});waitingThread.start();notifyingThread.start();}

输出结果

15:36:44.350 Thread-0 Waiting thread is running
15:36:45.352 Thread-1 Notifying thread is running
15:36:45.352 Thread-1 Notifying thread is done
15:36:45.352 Thread-0 Waiting thread is done

Synchronized

原理

每个对象都有一个与之关联的监视器（monitor），当一个线程进入一个对象的 synchronized 方法或代码块时，它会尝试获取这个对象的内置锁。如果这个锁已经被其他线程获取了，那么当前线程将被阻塞，直到获取到这个锁为止。

当一个线程获取到对象的内置锁后，它就可以执行 synchronized 方法或代码块中的操作。在执行完这些操作后，线程会释放对象的内置锁，这样其他线程就有机会获取到这个锁，

ReentrantLock

原理

ReentrantLock 是通过 lock() 和 unlock() 方法来实现锁的获取和释放，支持可重入特性和公平性选择，同时还提供了条件变量的支持。其底层实现是基于 AQS 框架的，通过这些机制来实现多线程的同步和互斥操作。

Synchronized和ReentrantLock比较

相同点：可重入，

区别：synchronized依赖JVM，而ReetranLock依赖API；

ReentrantLock实现等待可中断，公平锁，选择通知