线程并发库

╰+攻爆jí腚メ 2022-06-01 07:35 180阅读 0赞

创建多线程

1.继承Thread类，重写run方法是覆盖Thread类run方法

2.创建Runnable，重写run方法，是Thread的target

定时器 （java.util.Timer）

schedule：调度

3.线程互斥

线程安全：多个线程同时操作一个共享对象。

对象锁（必须是同一个锁）  类锁

4.线程互斥和通信

将控制台日志输出到文件

![20180124142314861][]

要用到共同数据（包括锁）要设计到同一个方法上，是高内聚低耦合的一个体现。以下是例子

题目：子线程循环10次，接着主线程执行100次，接着又回到子线程执行10次，接着再回到主线程执行100次，如此循环50次，请写出程序。

public class TraditionalThreadCommunication {
    
    	/**
    	 * @param args
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		final Business business = new Business();
    		new Thread(
    				new Runnable() {
    					
    					@Override
    					public void run() {
    					
    						for(int i=1;i<=50;i++){
    							business.sub(i);
    						}
    						
    					}
    				}
    		).start();
    		
    		for(int i=1;i<=50;i++){
    			business.main(i);
    		}
    		
    	}
    
    }
      class Business {
    	  private boolean bShouldSub = true;
    	  public synchronized void sub(int i){
    		  while(!bShouldSub){
    			  try {
    				this.wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		  }
    			for(int j=1;j<=10;j++){
    				System.out.println("sub thread sequence of " + j + ",loop of " + i);
    			}
    		  bShouldSub = false;
    		  this.notify();
    	  }
    	  
    	  public synchronized void main(int i){
    		  	while(bShouldSub){
    		  		try {
    					this.wait();
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    		  	}
    			for(int j=1;j<=100;j++){
    				System.out.println("main thread sequence of " + j + ",loop of " + i);
    			}
    			bShouldSub = true;
    			this.notify();
    	  }
      }

5.线程范围内的数据是独立的，线程内共享数据，线程外独立数据。---典型ThreadLocal

6.ThreadLocal等同Map，放数据threadLocal.set(data);

取数据threadLocal.get();

一个ThreadLocal代表一个变量，故其中只能放一个数据。你有两个变量都要线程范围内共享，则要定义两个ThreadLocal对象。如果有一百个变量要共享，那么先定义一个对象装这一百个变量，然后在ThreadLocal中存储这一对象。

单例模式中将实例添加到ThreadLocal，代码实现更优雅。

class MyThreadScopeData{
    	private static ThreadLocal<MyThreadScopeData> map = new ThreadLocal<MyThreadScopeData>();
    	private MyThreadScopeData(){}
    	public static MyThreadScopeData getThreadInstance(){
    		MyThreadScopeData instance = map.get();
    		if(instance == null){
    			instance = new MyThreadScopeData();
    			map.set(instance);
    		}
    		return instance;
    	}

虚拟机对应Runntime类

addShutdowhook()：注册回调思想。

可以捕获线程死亡前事件：回调，清理ThreadLocal中对象

8.多个线程访问共享数据方式，可以封装Runnable对象。

题目：设计4个线程，其中2个每次对j加1，另外2个线程对j每次j减1，写出程序。

public class ThreadTest2 {
    	private int j;
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		ThreadTest2 tt = new ThreadTest2();
    		Inc inc = tt.new Inc();
    		Dec dec = tt.new Dec();
    		for(int i=0;i<2;i++) {
    			Thread t = new Thread(inc);
    			t.start();
    			t.join();
    			t = new Thread(dec);
    			t.start();
    			t.join();
    		}
    	}
    	private synchronized void inc() {
    		j++;
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-inc："+j);
    	}
    	private synchronized void dec() {
    		j--;
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-dec："+j);
    	}
    	
    	class Inc implements Runnable{
    		@Override
    		public void run() {
    			for(int i=0;i<100;i++) {
    				inc();
    			}
    		}
    	}
    	class Dec implements Runnable{
    		@Override
    		public void run() {
    			for(int i=0;i<100;i++) {
    				dec();
    			}
    		}
    	}
    }

10.线程池框架

![20180124171252022][]

Executors

创建固定大小的线程池

创建缓存线程池

创建单一线程池（线程死后会重新启动一个新的线程）

关闭线程池

shutdown和shutdownNow的区别

shutdown会等待线程执行完后关闭线程池

shutdownNow不等待直接关闭

用线程池启动定时器

10.Callable和Future：获得线程返回或执行结果

Callable要采用ExecutorService的submit方法提交，返回的Future对象可以取消任务。

Future取得的结果类型和Callable返回的结果类型必须一致，这是通过泛型来实现的。

ExecutorService.execute(Runnable)    void

ExecutorService.submit(Callable)   Future

CompletionService用于提交一组Callable任务，其take方法返回已经完成的一个Callable任务对应的Future对象。

11.Lock&Condtion：实现线程互斥和通信

Lock比Synorchized更面向对象，两个线程执行的代码片段要是实现同步互斥的效果，它们必须用同一个Lock对象。锁是上在代表要操作的资源的类的内部方法中，而不是线程代码中。

Condtion功能类似传统工程中Object.wait()和Object.notify()功能。在等待Condtion时，允许发生虚假唤醒，这通常作为对基础平台语义的让步。对于大多数应用程序，这带来的实际影响很小，因为Condtion应该总是在一个循环中被等待，并测试正被等待的状态生命。某个实现可以随意的移除虚假唤醒，但建议应用程序总是假定这些虚假唤醒可能发生，因此总是在一个循环中等待。

一个锁内部可以有多个Condtion，既有多路等待和通知。object的wait、notify只能一路等待。

static class Outputer{
    		Lock lock = new ReentrantLock();
    		public void output(String name){
    			int len = name.length();
    			lock.lock();
    			try{
    				for(int i=0;i<len;i++){
    					System.out.print(name.charAt(i));
    				}
    				System.out.println();
    			}finally{
    				lock.unlock();
    			}
    		}

读写锁：分为读锁和写锁。多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥。写锁与写锁互斥。

class Queue3{
    	private Object data = null;//共享数据，只能有一个线程能写该数据，但可以有多个线程同时读该数据。
    	ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    	public void get(){
    		rwl.readLock().lock();
    		try {
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " be ready to read data!");
    			Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "have read data :" + data);			
    		} catch (InterruptedException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}finally{
    			rwl.readLock().unlock();
    		}
    	}
    	
    	public void put(Object data){
    
    		rwl.writeLock().lock();
    		try {
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " be ready to write data!");					
    			Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));
    			this.data = data;		
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " have write data: " + data);					
    		} catch (InterruptedException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}finally{
    			rwl.writeLock().unlock();
    		}
    		
    	
    	}
    }

锁降级：在释放写锁前，挂一把读锁。  
设计一个缓存系统

public class CacheDemo {
    
    	private Map<String, Object> cache = new HashMap<String, Object>();
    	private ReadWriteLock rwl = new ReentrantReadWriteLock();
    	
    	public  Object getData(String key){
    		rwl.readLock().lock();
    		Object value = null;
    		try{
    			value = cache.get(key);
    			if(value == null){
    				rwl.readLock().unlock();
    				rwl.writeLock().lock();
    				try{
    					if(value==null){
    						value = "aaaa";//实际查询库queryDB();
    					}
    				}finally{
    					rwl.writeLock().unlock();
    				}
    				rwl.readLock().lock();
    			}
    		}finally{
    			rwl.readLock().unlock();
    		}
    		return value;
    	}
    }

Condtion的使用

static class Business {
    		  Lock lock = new ReentrantLock();
    		  Condition condition = lock.newCondition();
    		  private boolean bShouldSub = true;
    		  public  void sub(int i){
    			  lock.lock();
    			  try{
    				  while(!bShouldSub){
    					  try {
    						condition.await();
    					} catch (Exception e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    				  }
    					for(int j=1;j<=10;j++){
    						System.out.println("sub thread sequence of " + j + ",loop of " + i);
    					}
    				  bShouldSub = false;
    				  condition.signal();
    			  }finally{
    				  lock.unlock();
    			  }
    		  }
    		  
    		  public  void main(int i){
    			  lock.lock();
    			  try{
    				 while(bShouldSub){
    				  		try {
    							condition.await();
    						} catch (Exception e) {
    							// TODO Auto-generated catch block
    							e.printStackTrace();
    						}
    				  	}
    					for(int j=1;j<=100;j++){
    						System.out.println("main thread sequence of " + j + ",loop of " + i);
    					}
    					bShouldSub = true;
    					condition.signal();
    		  }finally{
    			  lock.unlock();
    		  }
    	  }
    	
    	}

多路Condtion情况实现可阻塞缓冲队列

class BoundedBuffer {
       final Lock lock = new ReentrantLock();
       final Condition notFull  = lock.newCondition(); 
       final Condition notEmpty = lock.newCondition(); 
    
       final Object[] items = new Object[100];
       int putptr, takeptr, count;
    
       public void put(Object x) throws InterruptedException {
         lock.lock();
         try {
           while (count == items.length) 
             notFull.await();
           items[putptr] = x; 
           if (++putptr == items.length) putptr = 0;
           ++count;
           notEmpty.signal();
         } finally {
           lock.unlock();
         }
       }
    
       public Object take() throws InterruptedException {
         lock.lock();
         try {
           while (count == 0) 
             notEmpty.await();
           Object x = items[takeptr]; 
           if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
           --count;
           notFull.signal();
           return x;
         } finally {
           lock.unlock();
         }
       } 
     }

14.java5 Semaphore实现信号灯，Semaphore可以维护当前访问自身的线程的个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以同时访问资源的线程个数，例如：实现一个文件允许的并发访问数。

单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁功能，并且可以是由一个线程获得了锁，再由另一个线程释放锁，这可以用于死锁回复的一些场合。

15.其他同步工具类  
CyclicBarrier：表示大家彼此等待，大家集合好后才出发，分散活动后又在指定的地点集合。比如：旅游  
CountDownLatch：犹如倒计时计数器，调用CountDownLatch的countDown()方法就将计数器减1，当计数到达0时，则所有等待者或单个等待着开始执行。

可以向CountDownLatch对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程减为0为止。  
例如：百米赛跑。裁判吹哨，3个运动员跑。在终点裁判等待结果，总共是3，来一个计数器减1，都到后计数器减为0，裁判开始公布成绩。  
可以实现一个人等多个人，或多个人等一个人  
Exchanger：用于实现两个人之间的数据交换，每个人在完成一定的事务后想与对方交换数据，第一个先拿出数据的人将一直等待第二人拿着数据到来，才能彼此交换数据。  
例如：卖东西的用东西交换钱，买东西的用钱交换东西。卖东西先到等待，买东西先到也等待。两者同时到达后开始交换数据。  
18.并发库下集合  
阻塞队列：顶级接口BlockingQueue  
SynchronousQueue：同步队列，每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作  
队列包含固定长度的队列和不固定长度的队列。  
阻塞队列：ArrayBlockingQueue  
阻塞队列和Semaphore有些类似，但也不同。阻塞队列是一方存数据，另一方释放数据。Semaphore通常则是由同一方设置和释放信号量。

匿名构造方法：没有名字的构造方法，每创建一个对象就执行一次。

{
    			  Collections.synchronizedMap(null);
    
    			  try {
    				System.out.println("xxxxxdfsdsafdsa");
    				queue2.put(1);
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		  }

static构造方法：类加载时执行一次，且只执行一次。

死锁：两个线程去拿同一把锁，线程1先拿到，却因某种原因阻塞在那里，线程2在等待拿锁。程序看上去卡死在里。

数组与链表区别：数组是连续的内存空间，链表不连续

并发集合

hashmap

hashset：hashset的内部使用的是hashmap。是hashmap的key。

java5前集合问题：1.线程不安全   2.迭代集合（ArrayList）时添加、删除都有问题

copyOnWriteArrayList：写时拷贝，解决了集合迭代时添加和删除的问题。

wait和sleep区别

wait会释放锁

sleep不会释放

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