Java并發(fā)基礎(chǔ)總結(jié)（一）
并發(fā)是一種能并行運行多個程序或并行運行一個程序中多個部分的能力。如果程序中一個耗時的任務(wù)能以異步或并行的方式運行，那么整個程序的吞吐量和可 交互性將大大改善?，F(xiàn)代的PC都有多個CPU或一個CPU中有多個核,是否能合理運用多核的能力將成為一個大規(guī)模應(yīng)用程序的關(guān)鍵。
線程基本使用
編寫線程運行時執(zhí)行的代碼有兩種方式：一種是創(chuàng)建Thread子類的一個實例并重寫run方法，第二種是創(chuàng)建類的時候?qū)崿F(xiàn)Runnable接口。當然，實現(xiàn)?Callable也算是一種方式，Callable和Future結(jié)合實現(xiàn)可以實現(xiàn)在執(zhí)行完任務(wù)后獲取返回值，而Runnable和Thread方式是無法獲取任務(wù)執(zhí)行后的結(jié)果的。
public class ThreadMain {
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? MyThread myThread = new MyThread();
? ? ? ? new Thread(myThread).start();
? ? ? ? new MyThreas2().start();
? ? }
}
// 第一種方式，實現(xiàn)Runable接口
class MyThread implements Runnable {
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? System.out.println("MyThread run...");
? ? }
}
// 第二種方式，繼承Thread類，重寫run()方法
class MyThreas2 extends Thread {
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? System.out.println("MyThread2 run...");
? ? }
}
一旦線程啟動后start()方法會立即返回，而不會等待run()方法執(zhí)行完畢后返回，就好像run方法是在另外一個cpu上執(zhí)行一樣。
注意：創(chuàng)建并運行一個線程所犯的常見錯誤是調(diào)用線程的run()方法而非start()方法，如下所示：
Thread newThread =new Thread(MyRunnable());
newThread.run();? //should be start();
起初你并不會感覺到有什么不妥，因為run()方法的確如你所愿的被調(diào)用了。但是，事實上,run()方法并非是由剛創(chuàng)建的新線程所執(zhí)行的，而是當前線程所執(zhí)行了。也就是被執(zhí)行上面兩行代碼的線程所執(zhí)行的。想要讓創(chuàng)建的新線程執(zhí)行run()方法，必須調(diào)用新線程的start方法。
Callable和Future結(jié)合實現(xiàn)實現(xiàn)在執(zhí)行完任務(wù)后獲取返回值：
public static void main(String[] args) {
? ? ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();
? ? Future future = exec.submit(new CallTask());
? ? System.out.println(future.get());
}
class CallTaskimplements Callable {
? ? public String call() {
? ? ? ? return"hello";
? ? }
}
給線程設(shè)置線程名：
MyTask myTask =new MyTask();
Thread thread =new Thread(myTask, "myTask thread");
thread.start();
System.out.println(thread.getName());
當創(chuàng)建一個線程的時候，可以給線程起一個名字。它有助于我們區(qū)分不同的線程。
volatile
在多線程并發(fā)編程中synchronized和Volatile都扮演著重要的角色，Volatile是輕量級的synchronized，它在多處理器開發(fā)中保證了共享變量的“可見性”。可見性的意思是當一個線程修改一個共享變量時，另外一個線程能讀到這個修改的值。它在某些情況下比synchronized的開銷更小,但是volatile不能保證變量的原子性。
volatile變量進行寫操作時（匯編下有l(wèi)ock指令），該lock指令在多核系統(tǒng)下有2個作用：
1、將當前CPU緩存行寫回系統(tǒng)內(nèi)存。
2、這個寫回操作會引起其他CPU緩存了改地址的數(shù)據(jù)失效。
多CPU下遵循緩存一致性原則，每個CPU通過嗅探在總線上傳播的數(shù)據(jù)來檢查自己的緩存值是否過期了，當發(fā)現(xiàn)緩存對應(yīng)的內(nèi)存地址被修改，將對應(yīng)緩存行設(shè)置為無效狀態(tài)，下次對數(shù)據(jù)操作會從系統(tǒng)內(nèi)存重新讀取。更多volatile知識請點擊深入分析Volatile的實現(xiàn)原理。
synchronized
在多線程并發(fā)編程中Synchronized一直是元老級角色，很多人都會稱呼它為重量級鎖，但是隨著Java SE1.6對Synchronized進行了各種優(yōu)化之后，有些情況下它并不那么重了。
Java中每一個對象都可以作為鎖，當一個線程試圖訪問同步代碼塊時，它首先必須得到鎖，退出或拋出異常時必須釋放鎖。
對于同步方法，鎖是當前實例對象。
對于靜態(tài)同步方法，鎖是當前對象的Class對象。
對于同步方法塊，鎖是Synchonized括號里配置的對象。
synchronized關(guān)鍵字是不能繼承的，也就是說基類中的synchronized方法在子類中默認并不是synchronized的。當線程試圖訪問同步代碼塊時，必須先獲得鎖，退出或拋出異常時釋放鎖。Java中每個對象都可以作為鎖，那么鎖存在哪里呢？鎖存在Java對象頭中，如果對象是數(shù)組類型，則虛擬機用3個word（字寬） 存儲對象頭，如果對象是非數(shù)組類型，則用2字寬存儲對象頭。更多synchronized知識請點擊Java SE1.6中的Synchronized。
線程池
線程池負責(zé)管理工作線程，包含一個等待執(zhí)行的任務(wù)隊列。線程池的任務(wù)隊列是一個Runnable集合，工作線程負責(zé)從任務(wù)隊列中取出并執(zhí)行Runnable對象。
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
for(inti = 0; i < 5; i++) {
? ? executor.execute(new MyThread2());
}
executor.shutdown();
Java通過Executors提供了4種線程池：
1、newCachedThreadPool：創(chuàng)建一個可緩存線程池，對于新任務(wù)如果沒有空閑線程就新創(chuàng)建一個線程，如果空閑線程超過一定時間就會回收。
2、newFixedThreadPool：創(chuàng)建一個固定數(shù)量線程的線程池。
3、newSingleThreadExecutor：創(chuàng)建一個單線程的線程池，該線程池只用一個線程來執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)都按照FIFO順序執(zhí)行。
4、newScheduledThreadPool：創(chuàng)建一個定長線程池，支持定時及周期性任務(wù)執(zhí)行。
以上幾種線程池底層都是調(diào)用ThreadPoolExecutor來創(chuàng)建線程池的
ThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,intmaximumPoolSize,longkeepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue)
1、corePoolSize（線程池的基本大?。寒斕峤灰粋€任務(wù)到線程池時，線程池會創(chuàng)建一個線程來執(zhí)行任務(wù)，即使其他空閑的基本線程能夠執(zhí)行新任務(wù)也會創(chuàng)建線程，等到需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)大于線程池基本大小時就不再創(chuàng)建。如果調(diào)用了線程池的prestartAllCoreThreads方法，線程池會提前創(chuàng)建并啟動所有基本線程。
2、maximumPoolSize（線程池最大大?。壕€程池允許創(chuàng)建的最大線程數(shù)。如果隊列滿了，并且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于最大線程數(shù)，則線程池會再創(chuàng)建新的線程執(zhí)行任務(wù)。值得注意的是如果使用了無界的任務(wù)隊列這個參數(shù)就沒什么效果。
3、keepAliveTime（線程活動保持時間）：線程池的工作線程空閑后，保持存活的時間。所以如果任務(wù)很多，并且每個任務(wù)執(zhí)行的時間比較短，可以調(diào)大這個時間，提高線程的利用率。
4、TimeUnit（線程活動保持時間的單位）：可選的單位有天（DAYS），小時（HOURS），分鐘（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。，可以選擇的阻塞隊列有以下幾種：
workQueue（任務(wù)隊列）：用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊列。
ArrayBlockingQueue：是一個基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊列，此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。
LinkedBlockingQueue：一個基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊列，此隊列按FIFO （先進先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。靜態(tài)工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列。
SynchronousQueue：一個不存儲元素的阻塞隊列。每個插入操作必須等到另一個線程調(diào)用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，靜態(tài)工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列。
PriorityBlockingQueue：一個具有優(yōu)先級得無限阻塞隊列。
當提交新任務(wù)到線程池時，其處理流程如下：
1、先判斷基本線程池是否已滿？沒滿則創(chuàng)建一個工作線程來執(zhí)行任務(wù)，滿了則進入下個流程。
2、其次判斷工作隊列是否已滿？沒滿則提交新任務(wù)到工作隊列中，滿了則進入下個流程。
3、最后判斷整個線程池是否已滿？沒滿則創(chuàng)建一個新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)，滿了則交給飽和策略來處理這個任務(wù)。
