Java并发编程
2021-10-30 17:35:13 0 举报AI智能生成
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Java并发编程
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大纲/内容
Executor 和 ThreadPoolExecutor 实现的是线程池，主要作用是支持高并发的访问处理。
Executor 是一个接口，与线程池有关的大部分类都实现了此接口。ExecutorService 是 Executor 的子接口；AbstractExecutorService 是 ExecutorService 的实现类，但是是抽象类。ThreadPoolExecutor 是 AbstractExecutorService 的子类，可实例化。
newCachedThreadPool() 返回 ExecutorService 实例，创建无界限线程池，理论上线程最大个数是 Integer.MAX_VALUE
newFixedThreadPool(int) 返回 ExecutorService 实例，创建的是有界线线程池，即线程个数可以指定最大数量，如果超过最大数量，则后加入的线程需要等待。
newSingleThreadExecutor() 创建单一线程池，实现以队列的方式来执行任务
Executors介绍
5. Executor 和 ThreadPoolExecutor
execute 方法没有返回值，不能直接捕获异常，但可以通过自定义ThreadFactory的方式捕获异常；
submit 方法有返回值，可以直接使用 catch Execution-Exception捕获异常。
ExecutorService的submit、 execute区别
get() 获取线程返回值，阻塞执行
cancel(boolean mayInterruptIfRunning) 取消执行，入参为true表示，如果线程正在运行则中断执行；为false表示，如果线程没有在运行才中断继续执行；返回值表示取消执行命令是否成功完成
isCancelled() 是否已取消执行
isDone() 如果完成此任务，则返回true。完成可能是由于正常终止、异常或取消——在所有这些情况下，此方法将返回true。
Future 的常用api
jdk1.5中可以使用Future 和 Callable 来获取线程返回值。
6. Future 和 Callable
以异步的方式一边生产新的任务，一边处理已完成任务的结果，这样就可以将执行任务与处理任务分离开。
submit() 将异步执行任务提交到管理器中
take() 返回的是 最先完成任务的 Future 对象，take() 方法时阻塞执行的
poll() 返回的Future可能为 null，因为poll() 是非阻塞执行的。
7. CompletionService
jdk1.7中提供了Fork/Join并行执行任务框架，主要作用就是把大任务分割成若干个小任务，再对每个小任务得到的结果进行汇总。
子类CountedCompleter
执行的任务具有无返回值，且仅执行一次
子类RecursiveAction
执行任务可以通过方法 join() 或者 get() 取得方法返回值。
子类RecursiveTask
抽象类ForkJoinTask 类
8. Fork/Join
可以把它简单的理解成我们停车场入口立着的那个显示屏，每有一辆车进入停车场显示屏就会显示剩余车位减1，每有一辆车从停车场出去，显示屏上显示的剩余车辆就会加1，当显示屏上的剩余车位为0时，停车场入口的栏杆就不会再打开，车辆就无法进入停车场了，直到有一辆车从停车场出去为止。
acquire() 获取一个令牌，在获取到令牌、或者被其他线程调用中断之前线程一直处于阻塞状态。
acquire(int permits) 获取一个令牌，在获取到令牌、或者被其他线程调用中断、或超时之前线程一直处于阻塞状态。
acquireUninterruptibly() 获取一个令牌，在获取到令牌之前线程一直处于阻塞状态（忽略中断）。
tryAcquire()尝试获得令牌，返回获取令牌成功或失败，不阻塞线程。
release()释放一个令牌，唤醒一个获取令牌不成功的阻塞线程。
release(int permits)释放n个令牌，唤醒一个获取令牌不成功的阻塞线程。
hasQueuedThreads()等待队列里是否还存在等待线程。
availablePermits()返回可用的令牌数量。
getQueueLength()获取等待队列里阻塞的线程数。
drainPermits()清空令牌把可用令牌数置为0，返回清空令牌的数量。
应用场景：限流
1. Semaphore-信号量
线程间协作的工具类。Exchanger用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点两个线程可以交换彼此的数据。这两个线程通过exchange方法交换数据， 如果第一个线程先执行exchange方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange，当两个线程都到达同步点时，这两个线程就可以交换数据，将本线程生产出来的数据传递给对方。
V exchange(V v)等待另一个线程到达此交换点（除非当前线程被中断），然后将给定的对象传送给该线程，并接收该线程的对象。
应用场景：校对，比如我们需要将纸制银流通过人工的方式录入成电子银行流水，为了避免错误，采用AB岗两人进行录入，录入到Excel之后，系统需要加载这两个Excel，并对这两个Excel数据进行校对，看看是否录入的一致
2. Exchanger-交换者
同步功能的辅助类，初始化时传入一个int类型的count值，当count计数不为0时，则当前线程呈wait状态，如果为0，则继续执行。对应countDown()方法的理解就是，相当于一辆长途汽车，只有人坐满了，才会出发（所有线程报团一起继续执行）
调用countDown()方法将count计数减1，当count减到0时，线程继续运行。可使用getCount()方法获取count值。
应用场景：确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动，等待直到某个操作的所有参与者都就绪在继续执行。（例如：多人游戏中需要所有玩家准备才能开始）
CountDownLatch-闭锁
同步辅助类
应用场景：比如几个家庭成员决定在某个地方集合，所有人在6：00在某地集合，到了以后要等待其他人，之后才能讨论去哪里吃饭。 并行迭代，将一个问题分成很多子问题，当一系列的子问题都解决之后（所有子问题线程都已经await（）），此时将栅栏打开，所有子问题线程被释放，而栅栏位置可以留着下次使用。
CyclicBarrier-栅栏
始于jdk1.7 是对CountDownLatch 与 CyclicBarrier 的全面升级，是一个java并发api的一个重量级类
arriveAndAwaitAdvance() 每凑齐指定人数就报团执行一次，同一个线程可以执行多次arriveAndAwaitAdvance()，表示不同阶段的报团
arriveAndDeregister() 退出当前团，且当前团规则人数减1（报完当前团后，不再报下阶段的团）
getArrivedParties() 当前团凑足了多少人
getRegisteredParties() 获取注册的团规定人数
arrive() 使getArrivedParties()数量加1，即用一个虚拟线程占据一个线程的位置， 此虚拟线程不阻塞
register() 动态增加一个团的规定人数
bulkRegister(int parties) 动态的增加规定报团人数，是register()的多次调用版
forceTermination() 取消报团，线程执行各自代码，不再有Phaser阻塞等待情况
getUnarrivedParties() 当前还差多少线程开团，是getArrivedParties()方法的补集
isTerminated() 判断Phaser对象是否已为销毁状态
Phaser
3. CountDownLatch、CyclicBarrier及Phaser
背景：Java中定时任务Timer工具类提供了计划任务的实现，但是Timer工具类是以队列的方式来管理线程的，并不是以线程池的方式，这样在高并发的情况下，运行效率会有点低。
作用是将定时任务与线程池结合使用。
execute(Runnable command) 直接执行，执行命令所需的延迟为零
getQueue() 返回 BlockingQueue<Runnable> 返回此执行器使用的任务队列
shutdown() 启动一个有序的关闭，其中先前提交的任务被执行，但是没有新任务被接受
shutdownNow() 尝试停止所有积极执行任务，停止等待任务的处理，并返回等待执行的任务的列表
submit(Callable<T> task) 提交一个返回值的任务用于执行
submit(Runnable task) 提交可执行任务以执行
4. ScheduleExecutorService
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