java并发编程小结

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线程简介:

线程是操作系统调度的最先单元,进程:线程=1:N 关系,也就是说一个进程可以创建多个线程,至少包含一个线程。多线程可以最大限度的使用CPU和维护各线程之间的并发进行关系等。

一、concurrent并发包

  • locks部分:显式锁(互斥锁和速写锁)相关;
  • atomic部分:原子变量类相关,是构建非阻塞算法的基础;
  • executor部分:线程池相关;
  • collections部分:并发容器相关;
  • tools部分:同步工具相关,如信号量、闭锁、栅栏等功能;

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二、volatile变量

volatile为声明共享变量提供了读/写操作同步,即多个线程同时对变量进行读写操作,每次线程操作的变量值都将会是最新的那个值。例如:A线程对变量进行写操作,同时B线程对变量进行读操作,传统的方式操作会出现脏读(即B线程读到不是A线程更新的值),使用volatile声明该变量后,B线程读到的将是A线程更新后提交到主内存中最新的值。

三、syncronized同步变量

syncronized是同步关键字,并发编程中一个重要的关键字属性。

  • 对于普通同步方法,锁是当前实例对象
  • 对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象
  • 对于同步方法块,锁是Syncronized括号里配置的对象

当一个线程试图访问同步代码块时,它首先必须得到锁,退出或抛出异常时候,必须释放锁。

四、lock锁

Lock接口,锁用来控制多个线程访问共享资源的方式,一个锁能够防止多个线程同时访问共享资源(读写锁例外)。与syncronized不同的是,lock是显式的获取和释放锁,syncronized是隐式的jvm内置的关键字。

  • void lock()  获取锁方法
  • lockInterruptibly()throws interruptedException 可中断地获取锁,与lock不同的是,该方法在获取的过程中可中断线程
  • boolean tryLock() 尝试非阻塞的获取锁,获取到返回true,否则返回false
  • boolean tryLock(long time,TimeUnit unit)throws InterruptedException 超时获取锁,3种情况返回:1、当前线程在超时时间内获得了锁 2、当前线程在超时时间内被中断 3、超时时间结束,返回false
  • void unlock() 释放锁方法
  • Condition newCondition() 获取等待通知组件,该组件和当前的锁绑定,当前线程只有获得了锁,才能调用该组件的wait()方法,调用后当前线程释放锁

队列同步器AbstractQueuedSynchronizer(AQS),用来构建锁或其他同步组件的基础框架,使用了一个int成员变量表示同步状态,通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。

  • getState() 获取当前同步状态
  • setState(int newState) 设置当前同步状态
  • compareAndSetState(int expect,int update) 使用CAS设置当前状态,该方法能够保证状态设置的原子性

重入锁ReentrantLock,支持一个线程对资源的重复加锁,支持获取锁的公平和非公平性选择。

  • 实现重进入
  • 线程再次获取锁
  • 锁的最终释放
  • 公平和非公平获取锁
  1. 读写所
  2. LockSupport工具
  3. Condition接口

五、java并发容器和框架

ConcurrentHashMap线程安全且高效的HashMap。并发编程中HashMap可能会导致线程死循环,HashTable效率又非常低下。

HashMap中的put操作,Entry链表会形成环形数据结构后,Entry的next节点将永远不为空,则产生死循环。

ConcurrentHashMap是由:Segment数组结构和HashEntry数组结构组成,Segment是一种可重入锁(ReentrantLock),HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含了一个Segment数组,一个Segment里包含了一个HashEntry数组,每个Segment守护着HashEntry数组里的元素,当对HashEntry数组的数据进行修改时,必须首先获取它对应的Segment锁。

六、Java线程池

线程池多用于并发框架,线程池的好处:

  1. 降低资源消耗
  2. 提高相应速度
  3. 提高线程的可管理性

实现原理,线程池的处理流程:

  1. 线程池判断核心线程里的线程是否都在执行任务,如果不是则创建一个新的工作线程来执行任务,如果核心线程池里的线程都在执行任务,则进入下个流程。
  2. 线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里,如果工作队列满了,则进入下个流程。
  3. 线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。

线程池的使用:

  1. 创建线程池ThreadPoolExecutor new ThreadPoolExecutor(corePoolsize ,maximumPoolSize,keepAliveTime,milliseconds,runnableTaskQueue,handler);
  • corePoolsize  线程池的基本大小,提交一个任务到线程池后,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建。
  • runnableTaskQueue 任务队列,用于保存等待执行的任务的阻塞队列
  • maximumPoolSize 线程池最大的数量,允许创建的最大线程数,如果队列已满,并且以创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程来执行任务。
  • keepAliveTime 线程活动保持时间,线程池工作线程空闲后,保持存活的时间。
  • handler 饱和策略,当队列和线程池都满了,则线程池处于饱和状态,必须采取策略来处理提交的新任务:抛异常、只用调用者的所在线程来运行任务、丢弃队列里最近一个任务,执行当前任务、不处理,直接丢弃。

2.向线程池提交任务

3.关闭线程池

4.配置线程池

5.线程池的监控

七、Executor框架

Executor框架的常用的几个接口和子类

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Executor:一个接口,其定义了一个接收Runnable对象的方法executor,其方法签名为executor(Runnable command),

ExecutorService:是一个比Executor使用更广泛的子类接口,其提供了生命周期管理的方法,以及可跟踪一个或多个异步任务执行状况返回Future的方法

AbstractExecutorService:ExecutorService执行方法的默认实现

ScheduledExecutorService:一个可定时调度任务的接口

ScheduledThreadPoolExecutor:ScheduledExecutorService的实现,一个可定时调度任务的线程池

ThreadPoolExecutor:线程池,可以通过调用Executors以下静态工厂方法来创建线程池并返回一个ExecutorService对象

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                          int maximumPoolSize,                          long keepAliveTime,                          TimeUnit unit,                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,                          ThreadFactory threadFactory,                          RejectedExecutionHandler handler) //后两个参数为可选参数

参数说明:

corePoolSize:核心线程数,如果运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行新任务,即使线程池中的其他线程是空闲的

maximumPoolSize:最大线程数,可允许创建的线程数,corePoolSize和maximumPoolSize设置的边界自动调整池大小:

corePoolSize <运行的线程数< maximumPoolSize:仅当队列满时才创建新线程

corePoolSize=运行的线程数= maximumPoolSize:创建固定大小的线程池

keepAliveTime:如果线程数多于corePoolSize,则这些多余的线程的空闲时间超过keepAliveTime时将被终止

unit:keepAliveTime参数的时间单位

workQueue:保存任务的阻塞队列,与线程池的大小有关:

当运行的线程数少于corePoolSize时,在有新任务时直接创建新线程来执行任务而无需再进队列

当运行的线程数等于或多于corePoolSize,在有新任务添加时则选加入队列,不直接创建线程

当队列满时,在有新任务时就创建新线程

threadFactory:使用ThreadFactory创建新线程,默认使用defaultThreadFactory创建线程

handle:定义处理被拒绝任务的策略,默认使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任务被拒绝时将抛出RejectExecutorException

原文地址:https://www.cnblogs.com/Liuq-24/p/9695108.html

时间: 2024-10-10 20:27:48

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