[温故]图解java多线程设计模式（一）

去年看完的《图解java多线程设计模式》，可惜当时没做笔记，导致后来忘了许多东西，打算再温习下这本书，顺便在这里记录一下~

一、顺序执行、并行、并发

顺序执行：多个操作按照顺序依次执行。

并行：多个任务同时进行，同一时间内可以执行多个任务，这种方式，叫做并行执行，比如多核处理器，多个核可以同时处理多个任务。

并发：多个任务通过切分时间段，来达到“同时进行”的效果，比如单核处理器，在“同时”处理多个任务时，就会不停的切换来执行不同的任务，不可能有同一时间执行不同任务的情况。

下面引用别人的一句话来说明下并行和并发：

并发是两个任务可以在重叠的时间段内启动，运行和完成。并行是任务在同一时间运行，例如，在多核处理器上。并发是独立执行过程的组合，而并行是同时执行（可能相关的）计算。并发是一次处理很多事情，并行是同时做很多事情。

应用程序可以是并发的，但不是并行的，这意味着它可以同时处理多个任务，但是没有两个任务在同一时刻执行。

应用程序可以是并行的，但不是并发的，这意味着它同时处理多核CPU中的任务的多个子任务。

一个应用程序可以即不是并行的，也不是并发的，这意味着它一次一个地处理所有任务。

应用程序可以即是并行的也是并发的，这意味着它同时在多核CPU中同时处理多个任务。

二、synchronized修饰符

当我们说一个线程获得锁以后，则意味着这个线程可以执行当前对象（或类）里的synchronized方法，而且他线程则需要排队等待该线程释放锁以后才可能获得锁，进而执行锁里面的程序。

synchronized修饰后，存在对象锁和类锁两种类型。

2.1：对象锁



synchronized (this){

   ...略

}

2.2：类锁



synchronized (XXX.class){

   ...略

}

2.3：区别和作用域

对象锁指的是当前线程获得了某个实例的锁，假如有个Word类，有A、B两个同步方法，C属于普通方法，如图所示：

图1

可以发现，对象锁的作用域只针对当前对象生效，就像w1和w2里的A方法可以被不同的线程同时执行，但是同一个对象内的同步块，却只允许持有当前对象锁的线程执行，如t2、t3均被挡在了外面，当t1释放锁以后，t2、t3才会重新竞争锁，竞争到锁以后就会执行自己想要执行的同步逻辑。

类锁指的是当前线程获得了某个类的锁，还是Word类，有A、B两个static方法（静态方法属于类方法，加synchronized修饰符后等效于上面提到的synchronized(Word.class)），C属于普通static方法，如图所示：

图2

跟上面相比较，这里的t5受到了t1的影响，因为t1获得了Word类的锁，w1和w2共属一个类，因此t1获得类锁以后，其他线程想要访问这个类里的同步块，就得等到t1释放锁以后才可以继续竞争锁然后执行自己想要执行的同步逻辑。

三、线程间的通信

3.1：Wait

这几个方法是属于每个实例对象的，所有实例都拥有一个“等待队列”（虚拟概念，实例里并不存在该字段），它是在实例的wait方法调用后存放停止操作线程的队列。执行wait方法后，线程进入当前实例的“等待队列”，以下几种情况可以让线程退出“等待队列”：

①其他线程调用notify、notifyAll方法来将其唤醒

②其他线程调用interrupt来将其唤醒

③wait方法本身超时

当执行了下面的代码：



obj.wait();

我们可以说当前线程在obj上发生了等待，当前线程进入了obj的“等待队列”，此时当前线程会让出锁，让其他线程继续竞争获得该实例的锁（因此这里有个规则，调用wait的线程必须持有当前实例对象的锁）

过程如下图：

图3

3.2：notify

现在先来介绍下notify，该方法会将等待队列里的线程取出，让其退出等待并参与锁竞争然后继续执行上次wait后没有执行完的语句。整体过程如下图所示：

图4

可以看到，t1在被挂起后，会因为t2调用了同实例的notify方法，而让t1被从等待队列里释放，重新加入到所得竞争力，t2执行完毕后释放锁，锁又再次被t1竞争到，t1将继续执行上次被挂起时后面未执行完的语句。

需要指出的是，如果等待队列里的线程是多个，那么被唤醒的那一个，将会是等待队列里所有线程随机的一个，不会特定哪一个线程会被唤起。

3.3：notifyAll

接下来介绍notifyAll方法，顾名思义，就是将等待队列里的线程全部唤起，然后这些线程将全部加入到锁竞争，竞争到，继续完成上次被挂起时未执行完毕的操作，流程图如下：

图5

说明，当线程调用实例的wait、notify、notifyAll方法有个大前提，就是必须要求该线程拥有该实例的锁，否则会抛IllegalMonitorStateException异常。

在编写程序时，是该选择notify还是选择notifyAll？这个可以指出的是，notifyAll往往更加健壮，而notify由于唤起的线程少，因此效率会更高，但是存在程序停止的风险。

附上使用wait、notify进行线程通信的例子：

利用ReentrantLock简单实现一个阻塞队列

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