多线程学习三：Thread API，ThreadLocal，synchronized，volatile和Condition

一.Thread API：

setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler eh)

　　首先要了解什么是Thread.UncaughtExceptionHandler，默认来说当线程出现未捕获的异常时，会中断并抛出异常，抛出后的动作只有简单的堆栈输出。如：

public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread t1=new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int a=1/0;
            }
        });
        t1.start();
    }
}

　　那么代码运行到int a=1/0;就会报错：

Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    at yiwangzhibujian.ThreadTest$1.run(ThreadTest.java:11)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

　　这时候如果设置了Thread.UncaughtExceptionHandler，那么处理器会将异常进行捕获，捕获后就可以对其进行处理：

public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread t1=new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                int a=1/0;
            }
        });
        t1.setUncaughtExceptionHandler(new UncaughtExceptionHandler(){
            @Override
            public void uncaughtException(Thread t,Throwable e){
                System.out.println("线程:"+t.getName()+"出现异常，异常信息："+e);
            }
        });
        t1.start();
    }
}

　　那么当线程抛出异常后就可以对其抓取并进行处理，最终结果如下：

线程:Thread-0出现异常，异常信息：java.lang.ArithmeticException: / by zero

　　如果自己写线程，那么完全可以在run方法内，将所有代码进行try catch，在catch里做相同的操作。UncaughtExceptionHandler的意义在于不对（或者不能对）原有线程进行修改的情况下，为其增加一个错误处理器。

2.interrupt() 、interrupted() 、isInterrupted()作用：

• 当线程正常运行时，中断属性设置为true，调用其isInterrupted()方法会返回true。
• 当线程阻塞时（wait，join，sleep方法），会立即抛出InterruptedException异常，并将中断属性设置为false。此时再调用isInterrupted()会返回false。

　　这样就由程序来决定当检测到中断属性为true时，怎么对线程中断进行处理。因此，代码可以改成：

@Override
public void run(){
    while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
        //执行某些任务
    }
}
---------------------------------------------------------
@Override
public void run(){
    //耗时较长步骤1
    if(Thread.currentThread().isInterrupted()) return;
    //耗时较长步骤2
    if(Thread.currentThread().isInterrupted()) return;
    //耗时较长步骤3
}

3.stop()、suspend()、resume()为什么不建议使用：

　　stop方法会立即中断线程，虽然会释放持有的锁，但是线程的运行到哪是未知的，假如在具有上下文语义的位置中断了，那么将会导致信息出现错误，比如：

@Override
public void run(){
    try{
        //处理资源并插入数据库
    }catch(Exception e){
        //出现异常回滚
    }
}

　　如果在调用stop时，代码运行到捕获异常需要回滚的地方，那么将会因为没有回滚，保存了错误的信息。

　　而suspend会将当前线程挂起，但是并不会释放所持有的资源，如果恢复线程在调用resume也需要那个资源，那么就会形成死锁。当然可以通过你精湛的编程来避免死锁，但是这个方法具有固有的死锁倾向。所以不建议使用。其他暂停方法为什么可用：

• wait方法会释放锁，所以不会有死锁问题
• sleep方法虽然不释放锁，但是它不需要唤醒，在使用的时候已经指定想要的睡眠时间了。

二、线程安全基本知识：

　　首先应该记住以下基本点，先背下来也无妨：

• 同一时间一个锁只能被一个线程持有
• 调用对象的wait()和notify()前必须持有它
• wait()和notify()必须和synchronized一起使用

三.ThreadLocal详解：

ThreadLocal这个对象就是为多线程而生的，没有了多线程ThreadLocal就没有存在的必要了。可以将任何你想在每个线程独享的对象放置其中，并在任何时候取出来。

使用ThreadLocal不会导致内存泄漏。

public class ThreadLocalUse{
    //创建一个静态的ThreadLocal对象，当做仓库，存储每个线程自己的资源
    //此处用Object来代替，可以使连接Connection
    private static ThreadLocal<Object> store=new ThreadLocal<Object>();

    //当每个线程要获取一个线程资源的时候，调用get方法
    public Object get(){
        //首先去仓库中去寻找
        Object obj=store.get();
        //如果不存在那就创建一个给线程，并把创建的放到仓库中
        if(obj==null){
            obj=new Object();
            set(obj);
        }
        return obj;
    }

    //想将线程资源放到仓库调用set方法，
    public void set(Object obj){
        store.set(obj);
    }
}

对比ThreadLocal和synchronized同步机制：

　　很多人都会对这两个对象进行比对，我也谈一下我自己的想法。

　　使用synchronized是为了将多条语句进行原子化操作，比说对于递增操作i++，任意一个线程在执行代码时都要保证别的线程不能执行这个代码，否则就会产生脏数据，使用synchronized可以避免这一点。

　　而使用ThreadLocal就是给每个线程存储对象用的。既然每个线程使用了自己的对象，没有了竞争就不会出现多线程相关的问题。

四：线程锁synchronized和Lock和volatile和Condition ：

多线程怎么防止竞争资源，即防止对同一资源进行并发操作，那就是使用加锁机制。这是Java并发编程中必须要理解的一个知识点。其实使用起来还是比较简单，但是一定要理解。

　　有几个概念一定要牢记：

• 加锁必须要有锁
• 执行完后必须要释放锁
• 同一时间、同一个锁，只能有一个线程执行

synchronized ： 特点是自动释放锁，作用在方法时自动获取锁，任意对象都可做为锁，它是最常用的加锁机制，锁定几行代码。

　　　　　　　　当一个线程获取到锁的时候，其它线程只能等待这个线程释放锁。（执行完代码释放，或者程序发生异常释放）；如果被阻塞了，没有释放锁，其它线程就会一直等待，浪费资源。

　　　　　　　　如下：

//--------同步方法1
public synchronized void test(){
    //一段代码
}
//--------同步方法2，锁某个对象
private Object lock=new Object();
public void test2(){
    synchronized(lock){

    }
}

• 作用于普通方法获得当前对象锁，等价于synchronized(this)
• 作用于静态方法获得类锁，等价于synchronized(类.class)

Lock ： 的特点是，必须自己创建锁（锁类型已经指定为Lock的实现类，不能使用其它对象），必须自己释放锁。代码结构如下：

Lock lc = new Lock();
lc.lock();
try {
    // 执行代码
} finally {
    lc.unlock();
}
//注意一定要在finally中释放锁，保证即便抛出异常也可以释放。

volatile和synchronized的区别:

• volatile关键字解决的是变量在多个线程之间的可见性（对于用volatile修饰的变量，JVM虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的）；而sychronized关键字解决的是多个线程之间访问共享资源的同步性。
• volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的；
• volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
• volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
• volatile修饰变量适合于一写多读的并发场景，而多写场景一定会产生线程安全问题（因此使用volatile而不是synchronized的唯一安全情况是类中只有一个可变的域）。
• 因为所有的操作都需要同步给内存变量，所以volatile一定会使线程的执行速度变慢。

synchronized和lock区别：

1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；

2）synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率（读写锁）。

　　在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

Condition在前面并发一章已经介绍过，有兴趣的童鞋可以去看一看。https://www.cnblogs.com/2019lgg/p/11319656.html