Java并发编程思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

5. Executor 和 ThreadPoolExecutor

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。

Executors介绍

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

6. Future 和 Callable

ExecutorService的submit、 execute区别

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。

Future 的常用api

get()     获取线程返回值，阻塞执行

get(long timeout, TimeUnit unit)     获取线程返回值（有超时时间），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。

jdk1.5中可以使用Future 和 Callable 来获取线程返回值。

7. CompletionService

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。

8. Fork/Join

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。

抽象类ForkJoinTask 类

子类CountedCompleter

子类RecursiveAction

执行的任务具有无返回值，且仅执行一次

子类RecursiveTask

执行任务可以通过方法 join() 或者 get() 取得方法返回值。

1. Semaphore-信号量

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。

tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) 尝试获得令牌，在超时时间内循环尝试获取，直到尝试获取成功或超时返回，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

2. Exchanger-交换者

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。

V exchange(V v, long timeout, TimeUnit unit) 等待另一个线程到达此交换点（除非当前线程被中断或超出了指定的等待时间），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

3. CountDownLatch、CyclicBarrier及Phaser

CountDownLatch-闭锁

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await()方法，判断count 是否为0，如果不为0则等待（一直等到count值为0时，继续往下执行）；await 还有一个api：await(long timeout,TimeUnit unit)。

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）

CyclicBarrier-栅栏

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。

Phaser

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

4. ScheduleExecutorService

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

schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit)     创建并执行给定延迟后启用的计划任务

schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit)     创建并执行给定延迟后启用的计划任务

scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit)     创建并执行一个周期性操作，该操作首先在给定的初始延迟之后启用，然后以给定的周期启用

scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)     创建并执行周期性动作，主要左右那个是设置多个任务之间固定的运行时间间隔。

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

submit(Runnable task, T result)     提交可执行任务以执行