java线程(10)

绿色线程

绿色线程（Green Thread）是一个相对于操作系统线程（Native Thread）的概念。
操作系统线程（Native Thread）的意思就是，程序里面的线程会真正映射到操作系统的线程，线程的运行和调度都是由操作系统控制的
绿色线程（Green Thread）的意思是，程序里面的线程不会真正映射到操作系统的线程，而是由语言运行平台自身来调度。
当前版本的Python语言的线程就可以映射到操作系统线程。当前版本的Ruby语言的线程就属于绿色线程，无法映射到操作系统的线程，因此Ruby语言的线程的运行速度比较慢。
难道说，绿色线程要比操作系统线程要慢吗？当然不是这样。事实上，情况可能正好相反。Ruby是一个特殊的例子。线程调度器并不是很成熟。
目前，线程的流行实现模型就是绿色线程。比如，stackless Python，就引入了更加轻量的绿色线程概念。在线程并发编程方面，无论是运行速度还是并发负载上，都优于Python。
另一个更著名的例子就是ErLang（爱立信公司开发的一种开源语言）。
ErLang的绿色线程概念非常彻底。ErLang的线程不叫Thread，而是叫做Process。这很容易和进程混淆起来。这里要注意区分一下。
ErLang Process之间根本就不需要同步。因为ErLang语言的所有变量都是final的，不允许变量的值发生任何变化。因此根本就不需要同步。
final变量的另一个好处就是，对象之间不可能出现交叉引用，不可能构成一种环状的关联，对象之间的关联都是单向的，树状的。因此，内存垃圾回收的算法效率也非常高。这就让ErLang能够达到Soft Real Time（软实时）的效果。这对于一门支持内存垃圾回收的语言来说，可不是一件容易的事情。
1.sleep()
使当前线程(即调用该方法的线程)暂停执行一段时间，让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁。也就是如果有Synchronized同步块，其他线程仍然不同访问共享数据。注意该方法要捕获异常

比如有两个线程同时执行(没有Synchronized)，一个线程优先级为MAX_PRIORITY，另一个为MIN_PRIORITY，如果没有Sleep()方法，只有高优先级的线程执行完成后，低优先级的线程才能执行；但当高优先级的线程sleep(5000)后，低优先级就有机会执行了。

总之，sleep()可以使低优先级的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级、高优先级的线程有执行的机会。

2.join()

join()方法使调用该方法的线程在此之前执行完毕，也就是等待调用该方法的线程执行完毕后再往下继续执行。注意该方法也要捕获异常。

3.yield()

它与sleep()类似，只是不能由用户指定暂停多长时间，并且yield()方法只能让同优先级的线程有执行的机会。

4.wait()和notify()、notifyAll()

这三个方法用于协调多个线程对共享数据的存取，所以必须在Synchronized语句块内使用这三个方法。前面说过Synchronized这个关键字用于保护共享数据，阻止其他线程对共享数据的存取。但是这样程序的流程就很不灵活了，如何才能在当前线程还没退出Synchronized数据块时让其他线程也有机会访问共享数据呢？此时就用这三个方法来灵活控制。

wait()方法使当前线程暂停执行并释放对象锁标志，让其他线程可以进入Synchronized数据块，当前线程被放入对象等待池中。当调用 notify()方法后，将从对象的等待池中移走一个任意的线程并放到锁标志等待池中，只有

锁标志等待池中的线程能够获取锁标志；如果锁标志等待池中没有线程，则notify()不起作用。
notifyAll()则从对象等待池中移走所有等待那个对象的线程并放到锁标志等待池中。
注意 这三个方法都是java.lang.Ojbect的方法!
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再添两天比较熟悉的：
2.run()和start()
这两个方法应该都比较熟悉，把需要并行处理的代码放在run()方法中，start()方法启动线程将自动调用 run()方法，这是由Java的内存机制规定的。并且run()方法必须是public访问权限，返回值类型为void。
2.关键字Synchronized
这个关键字用于保护共享数据，当然前提是要分清哪些数据是共享数据。每个对象都有一个锁标志，当一个线程访问该对象时，被Synchronized修饰的数据将被“上锁”，阻止其他线程访问。当前线程访问完这部分数据后释放锁标志，其他线程就可以访问了。
public ThreadTest implements Runnable {
      public synchronized void run(){
             for(int i=0;i<10;i++) {
              System.out.println(" " + i);
             }
   }
   public static void main(String[] args)
   {
        Runnable r1 = new ThreadTest();
        Runnable r2 = new ThreadTest();
        Thread  t1 = new Thread(r1);
        Thread t2 = new Thread(r2);
         t1.start();
         t2.start();
    }
  }
以上这段程序中的 i 变量并不是共享数据，也就是这里的Synchronized关键字并未起作用。因为t1,t2两个线程是两个对象(r1,r2)的线程。不同的对象其数据是不同的，所以r1和r2两个对象的i变量是并不是共享数据。
当把代码改成如下：Synchronized关键字才会起作用
Runnable r = new ThreadTest();
Thread t1 = new Thread(r);
Thread t2 = new Thread(r);
t1.start();
t2.start();
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JAVA线程的四种状态

线程有四种状态，任何一个线程肯定处于这四种状态中的一种：

1) 产生（New）：线程对象已经产生，但尚未被启动，所以无法执行。如通过new产生了一个线程对象后没对它调用start()函数之前。

2) 可执行（Runnable）：每个支持多线程的系统都有一个排程器，排程器会从线程池中选择一个线程并启动它。当一个线程处于可执行状态时，表示它可能正处于线程池中等待排排程器启动它；也可能它已正在执行。如执行了一个线程对象的start()方法后，线程就处于可执行状态，但显而易见的是此时线程不一定正在执行中。

3) 死亡（Dead）：当一个线程正常结束，它便处于死亡状态。如一个线程的run()函数执行完毕后线程就进入死亡状态。

4) 停滞（Blocked）：当一个线程处于停滞状态时，系统排程器就会忽略它，不对它进行排程。当处于停滞状态的线程重新回到可执行状态时，它有可能重新执行。如通过对一个线程调用wait()函数后，线程就进入停滞状态，只有当两次对该线程调用notify或notifyAll后它才能两次回到可执行状态。
volatile, 用更低的代价替代同步

为什么 使用volatile比同步代价更低?
同步的代价, 主要由其覆盖范围决定, 如果可以降低同步的覆盖范围, 则可以大幅提升程序性能.

而volatile的覆盖范围仅仅变量级别的. 因此它的同步代价很低.

volatile原理是什么?
volatile的语义, 其实是告诉处理器, 不要将我放入工作内存, 请直接在主存操作我.(工作内存详见java内存模型)

因此, 当多核或多线程在访问该变量时, 都将直接 操作 主存, 这从本质上, 做到了变量共享.

volatile的有什么优势?
1, 更大的程序吞吐量
2, 更少的代码实现多线程
3, 程序的伸缩性较好
4, 比较好理解, 无需太高的学习成本

volatile有什么劣势?
1, 容易出问题
2, 比较难设计
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volatile运算存在脏数据问题

volatile仅仅能保证变量可见性, 无法保证原子性.

volatile的race condition示例:

public class TestRaceCondition {
    private volatile int i = 0;
   
    public void increase() {
       i++;
    }

    public int getValue() {
       return i;
    }
}

当多线程执行increase方法时, 是否能保证它的值会是线性递增的呢?
答案是否定的.

原因:
这里的increase方法, 执行的操作是i++, 即 i = i + 1;
针对i = i + 1, 在多线程中的运算, 本身需要改变i的值.
如果, 在i已从内存中取到最新值, 但未与1进行运算, 此时其他线程已数次将运算结果赋值给i.
则当前线程结束时, 之前的数次运算结果都将被覆盖.

即, 执行100次increase, 可能结果是 < 100.
一般来说, 这种情况需要较高的压力与并发情况下, 才会出现.

如何避免这种情况?
解决以上问题的方法:
一种是 操作时, 加上同步.
这种方法, 无疑将大大降低程序性能, 且违背了volatile的初衷.

第二种方式是, 使用硬件原语(CAS), 实现非阻塞算法
从CPU原语上,  支持变量级别的低开销同步.