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java多线程(好资料)

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这两天为了定位JBOSS老是挂死的问题,学习了一下JAVA多线程方面的知识,在此总结一下

1、在Java程序中,JVM负责线程的调度。线程调度是指按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权。
调度的模式有两种:分时调度和抢占式调度。分时调度是所有线程轮流获得CPU使用权,并平均分配每个线程占用CPU的时间;抢占式调度是根据线程的优先级别来获取CPU的使用权。JVM的线程调度模式采用了抢占式模式。

2、Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候,需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象,然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此,不管是扩展Thread类还是实现Runnable接口来实现多线程,最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的,熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。

3、JAVA多线程涉及到2个问题,一个是线程的调度,另一个是线程的同步

4、线程的状态有:new、runnable、running、waiting、timed_waiting、blocked、dead

当执行new Thread(Runnable r)后,新创建出来的线程处于new状态,这种线程不可能执行

当执行thread.start()后,线程处于runnable状态,这种情况下只要得到CPU,就可以开始执行了。runnable状态的线程,会接受JVM的调度,进入running状态,但是具体何时会进入这个状态,是随机不可知的

running状态中的线程最为复杂,可能会进入runnable、waiting、timed_waiting、blocked、dead状态:
如果CPU调度给了别的线程,或者执行了Thread.yield()方法,则进入runnable状态,但是也有可能立刻又进入running状态
如果执行了Thread.sleep(long),或者thread.join(long),或者在锁对象上调用object.wait(long)方法,则会进入timed_waiting状态
如果执行了thread.join(),或者在锁对象上调用了object.wait()方法,则会进入waiting状态
如果进入了同步方法或者同步代码块,没有获取锁对象的话,则会进入blocked状态

处于waiting状态中的线程,如果是因为thread.join()方法进入等待的话,在目标thread执行完毕之后,会回到runnable状态;如果是因为object.wait()方法进入等待的话,在锁对象执行object.notify()或者object.notifyAll()之后会回到runnable状态

处于timed_waiting状态中的线程,和waiting状态中的差不多,只不过是设定时间到了,就会回到runnable状态

处于blocked状态中的线程,只有获取了锁之后,才会脱离阻塞状态

当线程执行完毕,或者抛出了未捕获的异常之后,会进入dead状态,该线程结束

5、当线程池中线程都具有相同的优先级,调度程序的JVM实现自由选择它喜欢的线程。这时候调度程序的操作有两种可能:一是选择一个线程运行,直到它阻塞或者运行完成为止。二是时间分片,为池内的每个线程提供均等的运行机会。

6、设置线程的优先级:线程默认的优先级是创建它的执行线程的优先级。可以更改线程的优先级。

JVM从不会改变一个线程的优先级。然而,1-10之间的值是没有保证的。一些JVM可能不能识别10个不同的值,而将这些优先级进行每两个或多个合并,变成少于10个的优先级,则两个或多个优先级的线程可能被映射为一个优先级。

7、Thread.yield()方法作用是:暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此,使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步目的,因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

结论:yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。

8、另一个问题是线程的同步,这个我感觉比调度更加复杂一些

Java中每个对象都有一个“内置锁”,也有一个内置的“线程表”

当程序运行到非静态的synchronized方法上时,会获得与正在执行代码类的当前实例(this实例)有关的锁;当运行到同步代码块时,获得与声明的对象有关的锁

释放锁是指持锁线程退出了synchronized方法或代码块。

当程序运行到synchronized同步方法或代码块时对象锁才起作用。

一个对象只有一个锁。所以,如果一个线程获得该锁,就没有其他线程可以获得锁,直到第一个线程释放(或返回)锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块,直到该锁被释放。

9、当提到同步(锁定)时,应该清楚是在哪个对象上同步(锁定)?

10、

obj.wait()
obj.notify()
obj.notifyAll()

关于这3个方法,有一个关键问题是:

必须从同步环境内调用wait()、notify()、notifyAll()方法。只有拥有该对象的锁的线程,才能调用该对象上的wait()、notify()、notifyAll()方法

与每个对象具有锁一样,每个对象也可以有一个线程列表,他们等待来自该对象的通知。线程通过执行对象上的wait()方法获得这个等待列表。从那时候起,它不再执行任何其他指令,直到调用对象的notify()方法为止。如果多个线程在同一个对象上等待,则将只选择一个线程(不保证以何种顺序)继续执行。如果没有线程等待,则不采取任何特殊操作。

11、下面贴几个代码实例,配合jstack命令说明一下

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. public class ThreadA {   
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {   
  4.            
  5.         ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new   
  6.        
  7.         b.start();// ThreadB status: runnable   
  8.            
  9.         synchronized (b) {   
  10.             try {                  
  11.                 System.out.println("等待对象b完成计算。。。");   
  12.                 Thread.sleep(60000);   
  13.                 b.wait();   
  14.             } catch (InterruptedException e) {   
  15.                 e.printStackTrace();   
  16.             }   
  17.             System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);   
  18.         }   
  19.     }   
  20.   
  21. }   
  22.   
  23. public class ThreadB extends Thread {   
  24.   
  25.     int total;   
  26.   
  27.     public void run() {   
  28.         synchronized (this) {   
  29.             for (int i = 0; i < 101; i++) {   
  30.                 total += i;   
  31.             }   
  32.             notifyAll();   
  33.         }   
  34.     }   
  35.   
  36. }   
public class ThreadA {

	public static void main(String[] args) {
		
		ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new
	
		b.start();// ThreadB status: runnable
		
		synchronized (b) {
			try {				
				System.out.println("等待对象b完成计算。。。");
				Thread.sleep(60000);
				b.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);
		}
	}

}

public class ThreadB extends Thread {

	int total;

	public void run() {
		synchronized (this) {
			for (int i = 0; i < 101; i++) {
				total += i;
			}
			notifyAll();
		}
	}

} 


jstack输出的结果是:

"main" prio=6 tid=0x00846800 nid=0x1638 waiting on condition [0x0092f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at net.kyfxbl.lock.ThreadA.main(ThreadA.java:20)
- locked <0x22a18a90> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)

"Thread-0" prio=6 tid=0x02bbb800 nid=0x1410 waiting for monitor entry [0x02f0f000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at net.kyfxbl.lock.ThreadB.run(ThreadB.java:11)
- waiting to lock <0x22a18a90> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)

可以看到,主线程和新线程在同一个对象上锁定,主线程的方法里执行了Thread.sleep(60000),因此进入了TIMED_WAITING状态,而新线程则进入BLOCKED状态

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. public class ThreadA {   
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {   
  4.   
  5.         ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new   
  6.   
  7.         b.start();// ThreadB status: runnable   
  8.   
  9.         synchronized (b) {   
  10.                
  11.             try {   
  12.                 System.out.println("等待对象b完成计算。。。");   
  13.                 b.wait();   
  14.             } catch (InterruptedException e) {   
  15.                 e.printStackTrace();   
  16.             }   
  17.             System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);   
  18.         }   
  19.     }   
  20.   
  21. }   
  22.   
  23. public class ThreadB extends Thread {   
  24.   
  25.     int total;   
  26.   
  27.     public void run() {   
  28.   
  29.         synchronized (this) {   
  30.   
  31.             try {   
  32.                 Thread.sleep(60000);   
  33.             } catch (InterruptedException e) {   
  34.                 e.printStackTrace();   
  35.             }   
  36.   
  37.             for (int i = 0; i < 101; i++) {   
  38.                 total += i;   
  39.             }   
  40.             notifyAll();   
  41.         }   
  42.     }   
  43.   
  44. }  
public class ThreadA {

	public static void main(String[] args) {

		ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new

		b.start();// ThreadB status: runnable

		synchronized (b) {
			
			try {
				System.out.println("等待对象b完成计算。。。");
				b.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);
		}
	}

}

public class ThreadB extends Thread {

	int total;

	public void run() {

		synchronized (this) {

			try {
				Thread.sleep(60000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}

			for (int i = 0; i < 101; i++) {
				total += i;
			}
			notifyAll();
		}
	}

}


jstack输出的结果是:

"main" prio=6 tid=0x00846800 nid=0x1684 in Object.wait() [0x0092f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x22a18b08> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)
at java.lang.Object.wait(Object.java:485)
at net.kyfxbl.lock.ThreadA.main(ThreadA.java:22)
- locked <0x22a18b08> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)


"Thread-0" prio=6 tid=0x02bcc800 nid=0x19c waiting on condition [0x02f0f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at net.kyfxbl.lock.ThreadB.run(ThreadB.java:12)
- locked <0x22a18b08> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)

2个线程还是在同一个对象上同步,但这次主线程立刻执行了b.wait()方法,因此释放了对象b上的锁,自己进入了WAITING状态。接下来新线程得到了对象b上的锁,所以没有进入阻塞状态,紧接着执行Thread.sleep(60000)方法,进入了TIMED_WAITING状态

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. public class ThreadA {   
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {   
  4.   
  5.         ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new   
  6.   
  7.         b.start();// ThreadB status: runnable   
  8.   
  9.         synchronized (b) {   
  10.   
  11.             try {   
  12.                 System.out.println("等待对象b完成计算。。。");   
  13.                 b.wait();// ThreadB status: running   
  14.             } catch (InterruptedException e) {   
  15.                 e.printStackTrace();   
  16.             }   
  17.             System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);   
  18.         }   
  19.     }   
  20.   
  21. }   
  22.   
  23.   
  24. public class ThreadB extends Thread {   
  25.   
  26.     int total;   
  27.   
  28.     public void run() {   
  29.   
  30.         synchronized (this) {   
  31.   
  32.             for (int i = 0; i < 101; i++) {   
  33.                 total += i;   
  34.             }   
  35.   
  36.             notifyAll();   
  37.   
  38.             try {   
  39.                 System.out.println("我要睡了");   
  40.                 Thread.sleep(60000);   
  41.             } catch (InterruptedException e) {   
  42.                 e.printStackTrace();   
  43.             }   
  44.   
  45.         }   
  46.     }   
  47.   
  48. }  
public class ThreadA {

	public static void main(String[] args) {

		ThreadB b = new ThreadB();// ThreadB status: new

		b.start();// ThreadB status: runnable

		synchronized (b) {

			try {
				System.out.println("等待对象b完成计算。。。");
				b.wait();// ThreadB status: running
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("b对象计算的总和是:" + b.total);
		}
	}

}


public class ThreadB extends Thread {

	int total;

	public void run() {

		synchronized (this) {

			for (int i = 0; i < 101; i++) {
				total += i;
			}

			notifyAll();

			try {
				System.out.println("我要睡了");
				Thread.sleep(60000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}

		}
	}

}


jstack输出的结果是:

"main" prio=6 tid=0x00846800 nid=0x3ec in Object.wait() [0x0092f000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x22a18ba0> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)
at java.lang.Object.wait(Object.java:485)
at net.kyfxbl.lock.ThreadA.main(ThreadA.java:20)
- locked <0x22a18ba0> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)

"Thread-0" prio=6 tid=0x02bbb800 nid=0x14b4 waiting on condition [0x02f0f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at net.kyfxbl.lock.ThreadB.run(ThreadB.java:19)
- locked <0x22a18ba0> (a net.kyfxbl.lock.ThreadB)

当主线程执行b.wait()之后,就进入了WAITING状态,但是新线程执行notifyAll()之后,有一个瞬间主线程回到了RUNNABLE状态,但是好景不长,由于这个时候新线程还没有释放锁,所以主线程立刻进入了BLOCKED状态

12、当在对象上调用wait()方法时,执行该代码的线程立即放弃它在对象上的锁。然而调用notify()时,并不意味着这时线程会放弃其锁。如果线程仍然在完成同步代码,则线程在移出之前不会放弃锁。因此,只要调用notify()并不意味着这时该锁被释放

13、与线程休眠类似,线程的优先级仍然无法保障线程的执行次序。只不过,优先级高的线程获取CPU资源的概率较大,优先级低的并非没机会执行。

14、在一个线程中开启另外一个新线程,则新开线程称为该线程的子线程,子线程初始优先级与父线程相同。

15、JRE判断程序是否执行结束的标准是所有的前台执线程行完毕了,而不管后台线程的状态,因此,在使用后台线程时候一定要注意这个问题。

16、下面说说我们这次JBOSS挂死问题的处理方法

现象:系统运行一段时间之后,发现有几个子系统无法访问了,但是另外几个可以。CPU占用达到100%

观察了一下,发现无法访问的应用都部署在同一个JBOSS里,于是把该JBOSS的堆栈用jstack命令输出

发现里面有大量的线程处于BLOCKED状态,均是在执行到c3p0的一个方法里的某一行时,BLOCKED住了

于是下载c3p0的源码,跟进去看了一下,这是一个同步方法,内部会去获取数据库连接,如果获取到连接,就进行下一步操作,如果获取不到,就执行sleep(long timeout)方法。

反推一下,我猜测可能是这样的:

由于某段代码没有释放数据库连接-->连接池中的连接耗尽-->部分线程无限TIMED_WAITING-->其余线程都BLOCKED-->开启新线程-->频繁引发GC-->占用大量CPU-->应用挂起

后来对所有涉及到数据库连接的代码进行排查,发现确实有几个地方做完数据库操作以后,没有释放连接。把这部分代码改掉,重新启动JBOSS,没有再出现JBOSS挂起的现象

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