多线程设计要点讲解 多线程设计要点讲解

多线程设计是Java编程中不可或缺的一部分，尤其在并发编程中起到至关重要的作用。以下是对多线程设计要点的详细讲解： 1. **内存模型**：JVM内存分为主内存和工作内存。主内存存储所有线程共享的数据，而工作内存则为每个线程私有，用于存放线程的局部变量和副本。主内存位于堆区，工作内存则位于栈区。 2. **线程状态**：线程有五种状态，包括就绪（Ready）、运行（Running）、睡眠（Sleeping）、阻塞（Blocked）和等待（Waiting）。就绪状态意味着线程等待CPU分配时间片。 3. **线程调度**：线程的执行顺序取决于CPU调度，不是创建时的顺序，可通过`setPriority()`方法设置线程优先级影响调度。 4. **同步机制**：当多个线程访问同一资源时，需使用`synchronized`关键字确保线程安全，防止数据竞争。 5. **垃圾回收与线程**：每个线程都有自己的引用，因此垃圾回收器无法轻易回收活动线程。 6. **守护线程（Daemon）**：守护线程与普通线程不同，主程序结束后，守护线程也会随之结束。 7. **同步锁**：synchronized关键字提供锁机制，一个对象的所有synchronized方法共用一把锁，防止多个线程同时写入。synchronized static方法锁住的是类的Class对象。 8. **同步方法与同步块**：访问共享资源的方法应设为synchronized，否则可能导致数据不一致。若方法不会引发冲突，避免使用synchronized以提高性能。 9. **读写同步**：如果一个同步方法修改了共享变量，而其他方法依赖这个变量，即使仅读取，也应该将其设为同步。 10. **同步继承**：synchronized不继承，父类的同步方法在子类中不会自动变为同步。 11. **线程阻塞**：线程阻塞可能由IO操作、等待同步锁或其他原因导致。 12. **原子性操作**：原始类型（如int）的读写操作是原子性的，但复合操作（如i++）不是。double和long以及对象的非原子性可能导致数据竞争。 13. **解决并发问题**：可以通过`synchronized`关键字确保原子性，如示例所示，保证读写操作的安全。 14. **volatile变量**：volatile确保变量在所有线程中保持一致，提供简单的同步功能，适用于long和double等非原子类型。 15. **yield()和sleep()**：yield()让当前线程暂停，但可能立即恢复，而sleep()指定时间后才恢复，可能提高性能。 16. **wait()和sleep()**：wait()使线程等待，释放锁，需在同步环境中使用；sleep()不释放锁，可用于任何地方。 17. **细粒度同步**：通过缩小`synchronized`块的范围，减少锁的竞争，提高效率。 18. **线程间的通信**：可以使用wait/notify机制，wait()需配合notify()或notifyAll()使用，wait(毫秒数)可以在指定时间后结束等待。 19. **管道通信**：通过PipedWriter和PipedReader实现线程间数据传递，分别设置输入输出端口进行实时通信。 20. **死锁**：synchronized可能导致死锁，即多个线程相互等待对方释放资源，形成僵局。设计时要注意避免死锁情况的发生。 理解并熟练运用这些多线程设计要点，有助于编写出高效、稳定的并发程序。在实际开发中，根据需求选择合适的同步策略，如使用Lock接口的实现类，或者使用并发工具类如Semaphore、CountDownLatch等，都可以提高并发程序的性能和可维护性。