Java高并发编程详解学习笔记（三）

不念不忘少年蓝@ 2023-03-04 09:14 194阅读 0赞

前言：要秋招了，复习一下应对秋招，纠结该先看啥，最后决定先学习《Java高并发编程详解》，此博客为看书所写的笔记，因为是笔记，所以会只记比较重要的东西，**不适合初学者**。这里本人经过前面的学习，了解了一些高并发编程的知识了，打算针对几个难点敲点代码加深一下理解。

**目录**

第一章 interrupt

第二章 wait与notify

2.1 单线程通信

2.2 多线程通信

第三章 自定义显示锁BooleanLock

3.1 synchronized关键字的缺陷

3.2 自定义显示锁

第三章 自定义线程池

3.1 新建

3.2 维护

3.3 销毁

--------------------

# 第一章 interrupt #

当线程进入阻塞状态时，另一个线程调用被阻塞线程的interrupt()方法，将会使被阻塞线程中断阻塞，一个线程在阻塞的情况下被打断会抛出异常。

可以看到，线程被打断并抛出异常后，继续执行。

public class Interrupt {
        public static void main(String[] args) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                System.out.println("嘿嘿嘿");
                try {
                    TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("抛出异常");
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("嘿嘿嘿");
            });
            thread.start();
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);
                thread.interrupt();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    }

![20200803024604934.png][]

# 第二章 wait与notify #

考虑这样一个场景，客服端请求不断到服务器，服务器接收到请求后，新建线程来处理请求然后返回结果给客户端。

这样不断新建销毁线程消耗较大，可以切换为异步非阻塞模式，客户端的请求在一个队列中，服务器的几个线程不断地从队列中取出请求进行处理，将结果保存到结果集中，返回客户端一个凭证，客户端凭借凭证来取数据。

这样出现一个问题就是，怎么知道队列中是否有请求，如果每隔一段时间轮询的话就比较麻烦，可以使用wait与notify来解决这个问题。

## 2.1 单线程通信 ##

注意：必须在同步方法中使用wait和notify方法，且同步代码的monitor必须与执行wait与notify（）的对象一致。

//任务队列
    public class EventQueue {
        private final int max;
    
        static class Event{
    
        }
        public static void main(String[] args) {
    
        }
        private final LinkedList<Event> eventQueue  = new LinkedList<>();
    
        public EventQueue(){
            this(10);
        }
    
        public EventQueue(int max){
            this.max=max;
        }
    
        public void offer(Event event){
            synchronized (eventQueue){
                if(eventQueue.size()==max){
                    try {
                        System.out.println("the queue is full");
                        eventQueue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("offer被唤醒了");
                }
                System.out.println(" the new event is submitted");
                eventQueue.addLast(event);
                eventQueue.notify();
            }
        }
    
        public Event take(){
            synchronized (eventQueue){
                if(eventQueue.isEmpty()){
                    try{
                        System.out.println("the queue is empty");
                        eventQueue.wait();
                    }catch (InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("take被唤醒了");
                }
                Event event = eventQueue.removeFirst();
                this.eventQueue.notify();
                System.out.println("the event "+event+" is handled");
                return event;
            }
        }
    
    }
    
    /**
     * 模拟任务的进出
     * @author ZhangChen
     **/
    public class EventClient {
        public static void main(String[] args) {
            final EventQueue eventQueue = new EventQueue();
            new Thread(()->{
                for(;;){
                    eventQueue.offer(new EventQueue.Event());
                }
            },"Producer").start();
            new Thread(()->{
                for(;;){
                    eventQueue.take();
                    try {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"Consumer").start();
        }
    }

结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3E2MTAzNzY2ODE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 2.2 多线程通信 ##

只需把eventQueue.notify()切换成eventQueue.notifyAll()即可

# 第三章 自定义显示锁BooleanLock #

## 3.1 synchronized关键字的缺陷 ##

1.无法控制阻塞时长

2.阻塞不可被中断

/**
     * 测试阻塞打断
     * @author ZhangChen
     **/
    public class SynchronizedDefect {
        public synchronized void syncMethod(){
            try{
                TimeUnit.HOURS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedDefect defect = new SynchronizedDefect();
            Thread t1 = new Thread(defect::syncMethod,"T1");
            t1.start();
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Thread t2 = new Thread(defect::syncMethod,"T2");
            t2.start();
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            t2.interrupt();
            System.out.println(t2.isInterrupted());
            System.out.println(t2.getState());
        }
    }

结果：表示interrupt不能打断()

![20200803045239909.png][]

## 3.2 自定义显示锁 ##

接口：

public interface Lock {
        void lock() throws InterruptedException;
        void lock(long mills) throws InterruptedException, TimeoutException;
        void unlock();
        List<Thread> getBlockedThreads();
    }

自定义锁：

public class BooleanLock implements Lock {
        private Thread currentThread;
        private boolean locked = false;
        private final List<Thread> blockedList = new ArrayList<>();
        @Override
        public void lock() throws InterruptedException {
            synchronized (this){
                while(locked)
                {
                    blockedList.add(currentThread());
                    this.wait();
                }
                blockedList.remove(currentThread());
                this.locked=true;
                this.currentThread = currentThread();
            }
        }
    
        @Override
        public void lock(long mills) throws InterruptedException, TimeoutException {
            synchronized (this){
                if(mills<0){
                    this.lock();
                } else{
                    long remainingMills = mills;
                    long endMills = currentTimeMillis()+remainingMills;
                    while(locked){
                        if(endMills<=0){
                            throw new TimeoutException("can not get the lock during"+mills+" ms ");
                        }
                        if(!blockedList.contains(currentThread())){
                            blockedList.add(currentThread());
                        }
                        this.wait(remainingMills);
                        endMills = endMills-currentTimeMillis();
                    }
                    blockedList.remove(currentThread());
                    currentThread=currentThread();
                    this.locked=true;
                }
    
            }
        }
    
        @Override
        public void unlock() {
            synchronized (this){
                if(currentThread==currentThread()){
                    this.locked=false;
                    Optional.of(currentThread().getName()+"release the lock.").ifPresent(System.out::println);
                    this.notifyAll();
                }
            }
        }
    
        @Override
        public List<Thread> getBlockedThreads() {
            return null;
        }
    }

分析：

当使某线程使用lock.lock()后，其它线程再使用lock.lock()，就会进入wait状态，同时释放lock对象的monitor锁，加入lock对象的monitor的waitset中，当线程执行结束并调用lock.unlock()后，所有被wait的线程都会被唤醒。

**这里说一个个人推测，从上面可以看出，当处于wait阻塞状态的线程，它们都是在synchronized代码块中调用的wait，当被唤醒后按理说应该从代码块中wait后面的位置继续执行，但是这样势必会造成冲突，因为synchronized同步代码块只允许一个线程执行，所以我认为当被wait阻塞的线程被唤醒后，应该不会立即继续执行，而是争抢monitor锁，争抢到锁的才能从wait处继续向后执行。**

# 第三章 自定义线程池 #

反复创建销毁线程池会耗费大量资源，所以一般都用线程池创建线程，下面将自己实现一个简单的线程池。

懒得敲代码了，大概看懂了，说一下如何自定义线程池吧，这里说的是本书中介绍的线程池实现原理，可能还有其它实现方式。

## 3.1 新建 ##

线程池就是新建一些线程，这些线程不断地从runnable队列（任务队列）中取出runnable进行start，这里会对runnable队列进行封装，当向runnable队列中添加runnable时，如果队列已满，则执行拒绝策略，如什么都不做或抛出异常等等，当向runnable队列中取出runnable并封装成thread然后调用其run方法时，队列已空，则调用wait方法，这样线程就会进入阻塞，每次有新runnable加入队列时都会调用一下notifyAll方法，唤醒已进入阻塞的线程。

所以说我们每次建立线程池的同时也新建了一堆线程了，它们不断地从队列中取任务执行，如果没有任务则阻塞，等待有任务时它们将被唤醒，**所以线程池之所以可以做到不销毁线程，是因为它们将“用完”的线程阻塞了**。

## 3.2 维护 ##

当前任务队列中有任务没处理，且activeCount < coreSize（活跃线程数量少于核心线程数量），增加活跃线程数量到核心线程

数量，然后继续新一轮判断。

当前任务队列中有任务没处理，且activeCount < maxSize（活跃线程数量少于最大线程数量），增加活跃线程数量到最大线程

数量，然后继续新一轮判断。

这里书中把线程池继承了Thread，并在重写的run方法中把上述过程写在了循环里，只要线程池不停止，上述过程会一直执行。

## 3.3 销毁 ##

线程池停止：将标志位（isShutdown属性）置为true，在run方法中的循环通过此标志位来判断是否循环的，所以run方法将停止。

新建的任务处理线程停止：将标志位（running属性）fasle，线程通过此标志位判断是否循环从任务队列中取出runnble执行，当标志位发生改变时，则循环停止，任务处理线程结束。

应该是怕阻塞，书中在修改标志位时还调用了interrupt()方法，循环通过标志位&&!isInterrupted()来判断循环是否结束，应该是双重保险。

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[20200803045239909.png]: /images/20230208/1af34f38092a4239aad6764f09a319d1.png