JavaSE基础入门_015_高级多线程
线程池概念
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问题：
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线程是宝贵的内存资源、单个线程约占 1MB 空间，过多分配易造成内存溢出。
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线程池：
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线程容器，可设定线程分配的数量上限。
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将预先创建的线程对象存入池中，并重用线程池中的线程对象。
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避免频繁的创建和销毁。
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线程池原理
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将任务提交给线程池，由线程池分配线程、运行任务，并在当前任务结束后复用线程。
创建线程池
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常用的线程池接口和类（所在包：java.util.concurrent）:
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Executor：线程池的顶级接口。
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ExecutorService：继承了Executor接口，线程池接口，可通过 submit( Runnable task ) 提交任务代码。
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Executors工厂类【工具类】：通过此类可以获得一个线程池。
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通过 newFixedThreadPool ( int nThreads ) 获取固定数量的线程池. 参数: 指定线程中线程的数量.
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通过 newCatchedThreadPool ( ) 获取动态数量的线程池, 如不够则创建新的, 没有上限
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Callable接口
public interface Callable<V>{
public V call() throws Exception;
}
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JDK 5 加入, 与 Runnable 接口类似, 实现之后代表一个线程任务。
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Callable 具有泛型返回值、可以声明异常。
Future接口
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Future：表示将要完成任务的结果。
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需求：使用两个线程，并发计算 1~50、50~100的和，在进行汇总计算
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表示 ExecutorService.submit( ) 所返回的状态结果, 就是 call( ) 的返回值
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方法: V get() 以阻塞形式等待 Future 中的异步处理结果 ( call() 的返回值 )
线程的同步
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同步:
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形容一次方法的调用, 同步一旦开始, 调用者必须等待该方法返回, 才能继续.
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注: 单条执行路径
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线程的异步
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异步:
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形容一次方法调用, 异步一旦开始, 像是一次消息传递, 调用者告知之后立刻返回. 二者竞争时间片, 并发执行.
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注: 多条执行路径
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Lock接口
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JDK5 加入, 与 synchronized 比较, 显示定义, 结构更灵活.
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提供更多实用性方法, 功能更强大、性能更优越。
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常用方法：
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void lock() //获取锁，如锁被占用，则等待
boolean tryLock() //尝试获取锁（成功返回true。失败返回false，不阻塞）
void unlock() //释放锁
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利用其自身的实现类来实现接口调用、创建锁对象。
重入锁
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ReentrantLock：Lock 接口的实现类，与 synchronized 一样具有互斥锁功能。
读写锁
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ReentrantReadWriteLock：
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一种支持一写多读的同步锁，读写分离，可分别分配读锁、写锁。
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支持多次分配读锁，使多个读操作可以并发执行。
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读锁不互斥、写锁才互斥。
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互斥规则：
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写—写：互斥，阻塞
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读—写：互斥，读阻塞写、写阻塞读
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读—读：不互斥、不阻塞
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在读操作远远高于写操作的环境中，可在保障线程安全的情况下，提高运行效率。
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线程安全的集合
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Collection体系集合中, 除Vector以外的线程安全集合.
Collections中的工具方法
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Collections工具类提供了多个可以获得线程安全集合的方法.
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public static <T> Collection <T> synchronizedCollection(Collection<T> c)
public static <T> List <T> synchronizedList(List<T> list)
public static <T> Set <T> synchronizedSet(Set<T> s)
public static <T> Map <K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)
public static <T> SortedSet <T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)
public static <T> SortedMap <K,V> synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)
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JDK 1.2 提供, 接口统一、维护性高，但性能没有提升，均以 synchronized 实现。
CopyOnWriteArrayList
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线程安全的 ArrayList，加强版的读写分离。
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写有锁，读无锁，读写之间不阻塞，优于读写所。
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写入时，先 copy 一个容器副本、再添加新元素，最后替换引用。
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使用方式和 ArrayList 无异。
CopyOnWriteArraySet
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线程安全的Set，底层使用 CopyOnWriteArrayList 实现。
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唯一不同在于，使用 addIfAbsent() 添加元素，会遍历数组，
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如存在元素，则不添加（扔掉副本）。
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注意: 它是有序的
Queue接口(队列)
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Collection的子接口, 表示队列 FIFO 先进先出.
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常用方法:
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抛出异常:
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boolean add(E e) // 顺序添加一个元素 (到达上限后, 再添加则会抛出异常)
E remove() // 获得第一个元素并移除 (如果队列没有元素时, 则抛出异常)
E element() // 获得第一个元素但不移除 (如果队列没有元素时, 则抛出异常)
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返回特殊值: 推荐使用
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boolean offer(E e) // 顺序添加一个元素 (到达上限后, 再添加则会返回false)
E poll() // 获得第一个元素并移除 (如果队列没有元素时, 则返回null)
E peek() // 获得第一个元素但不移除 (如果队列没有元素时, 则返回null)
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ConcurrentLinkedQueue
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线程安全、可高效读写的队列，高并发下性能最好的队列。
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无锁、CAS比较交换算法，修改的方法包含三个核心参数（V，E，N）
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V：要更新的变量、E：预期值、N：新值
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只有当 V==E时，V=N；否则表示已被更新过，则取消当前操作。
BlockingQueue接口 (阻塞队列)
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Queue的子接口，阻塞的队列，增加了两个线程状态为无期限等待的方法。
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方法：
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void put(E e) //将指定元素插入此队列中，如果没有可用空间，则等待。
E take() //获取并移除此队列头部元素，如果没有可用元素，则等待
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可用于解决生产者、消费者问题
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当队列数量达到上限时，自动阻塞当前进程。
阻塞队列
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ArrayBlockingQueue：
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数组结构实现，有界队列。（手工固定上限）
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LinkedBlockingQueue：
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链表结构实现，有界队列。（默认上限 Integer. MAX_VALUE）
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ConcurrentHashMap
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初始容量默认为16段（Segment），使用分段锁设计。
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不对整个Map加锁，而是为每个 Segment 加锁。
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当多个对象存入同一个Segment时，才需要互斥。
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最理想状态为16个对象分别存入16个Segment，并行数量16。
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使用方式与 HashMap 无异。
总结
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ExecutorService 线程池接口、Executors 工厂。
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Callable 线程任务、Future 异步返回值。
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Lock、ReentrantLock 重入锁、ReentrantReadWriteLock 读写锁.
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CopyOnWriteArrayList 线程安全的 ArrayList。
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CopyOnWriteArraySet 线程安全的 Set。
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ConcurrentLinkedQueue 线程安全的 Queue。
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ArrayBlockingQueue 线程安全的阻塞 Queue。（生产者、消费者）
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