Java Juc学习笔记
Java JUC 简介
在 Java 5.0 提供了 java.util.concurrent (简称
JUC )包,在此包中增加了在并发编程中很常用
的实用工具类,用于定义类似于线程的自定义子
系统,包括线程池、异步 IO 和轻量级任务框架。
提供可调的、灵活的线程池。还提供了设计用于
多线程上下文中的 Collection 实现等
volatile 关键字-内存可见性
内存可见性
内存可见性(Memory Visibility)
是指当某个线程正在使用对象状态
而另一个线程在同时修改该状态,需要确保当一个线程修改了对象
状态后,其他线程能够看到发生的状态变化。
可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时,我们无
法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值,有时甚
至是根本不可能的事情。
我们可以通过同步来保证对象被安全地发布。除此之外我们也可以
使用一种更加轻量级的 volatile 变量
volatile 关键字
Java 提供了一种稍弱的同步机制,即 volatile 变
量,用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。
可以将 volatile 看做一个轻量级的锁,但是又与
锁有些不同:
对于多线程,不是一种互斥关系
不能保证变量状态的“原子性操作”
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/* * 一、volatile 关键字:当多个线程进行操作共享数据时,可以保证内存中的数据可见。 * 相较于 synchronized 是一种较为轻量级的同步策略。 * * 注意: * 1. volatile 不具备“互斥性” * 2. volatile 不能保证变量的“原子性” */ public class TestVolatile { public static void main(String[] args) { ThreadDemo td = new ThreadDemo(); new Thread(td).start(); while(true){ if(td.isFlag()){ System.out.println("------------------"); break; } } } } class ThreadDemo implements Runnable { private volatile boolean flag = false; @Override public void run() { try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { } flag = true; System.out.println("flag=" + isFlag()); } public boolean isFlag() { return flag; } public void setFlag(boolean flag) { this.flag = flag; } }
原子变量-CAS算法
CAS 算法
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/* * 模拟 CAS 算法 */ public class TestCompareAndSwap { public static void main(String[] args) { final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { int expectedValue = cas.get(); boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int)(Math.random() * 101)); System.out.println(b); } }).start(); } } } class CompareAndSwap{ private int value; //获取内存值 public synchronized int get(){ return value; } //比较 public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue){ int oldValue = value; if(oldValue == expectedValue){ this.value = newValue; } return oldValue; } //设置 public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue){ return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue); } }
CAS (Compare-And-Swap) 是一种硬件对并发的支持,针对多处理器
操作而设计的处理器中的一种特殊指令,用于管理对共享数据的并
发访问。
CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
CAS 包含了 3 个操作数:
需要读写的内存值 V
进行比较的值 A
拟写入的新值 B
当且仅当 V 的值等于 A 时,CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的
值,否则不会执行任何操作。
原子变量
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import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; /* * 一、i++ 的原子性问题:i++ 的操作实际上分为三个步骤“读-改-写” * int i = 10; * i = i++; //10 * * int temp = i; * i = i + 1; * i = temp; * * 二、原子变量:在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。 * 1. volatile 保证内存可见性 * 2. CAS(Compare-And-Swap) 算法保证数据变量的原子性 * CAS 算法是硬件对于并发操作的支持 * CAS 包含了三个操作数: * ①内存值 V * ②预估值 A * ③更新值 B * 当且仅当 V == A 时, V = B; 否则,不会执行任何操作。 */ public class TestAtomicDemo { public static void main(String[] args) { AtomicDemo ad = new AtomicDemo(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(ad).start(); } } } class AtomicDemo implements Runnable{ // private volatile int serialNumber = 0; private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger(0); @Override public void run() { try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println(getSerialNumber()); } public int getSerialNumber(){ return serialNumber.getAndIncrement(); } }
类的小工具包,支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上,此包中的类可
将 volatile 值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。
类 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference 的实例各自提供对
相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。
AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray 类进一步扩展了原子操
作,对这些类型的数组提供了支持。这些类在为其数组元素提供 volatile 访问语义方
面也引人注目,这对于普通数组来说是不受支持的。
核心方法:boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue)
java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用类:
AtomicBoolean 、AtomicInteger 、AtomicLong 、 AtomicReference
AtomicIntegerArray 、AtomicLongArray
AtomicMarkableReference
AtomicReferenceArray
AtomicStampedReference
ConcurrentHashMap 锁分段机制
ConcurrentHashMap
Java 5.0 在 java.util.concurrent 包中提供了多种并发容器类来改进同步容器
的性能。
ConcurrentHashMap 同步容器类是Java 5 增加的一个线程安全的哈希表。对
与多线程的操作,介于 HashMap 与 Hashtable 之间。内部采用“锁分段”
机制替代 Hashtable 的独占锁。进而提高性能。
此包还提供了设计用于多线程上下文中的 Collection 实现:
ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、
CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet。当期望许多线程访问一个给
定 collection 时,ConcurrentHashMap 通常优于同步的 HashMap,
ConcurrentSkipListMap 通常优于同步的 TreeMap。当期望的读数和遍历远远
大于列表的更新数时,CopyOnWriteArrayList 优于同步的 ArrayList。
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import java.util.Iterator; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList; /* * CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet : “写入并复制” * 注意:添加操作多时,效率低,因为每次添加时都会进行复制,开销非常的大。并发迭代操作多时可以选择。 */ public class TestCopyOnWriteArrayList { public static void main(String[] args) { HelloThread ht = new HelloThread(); for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(ht).start(); } } } class HelloThread implements Runnable{ // private static List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>()); private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); static{ list.add("AA"); list.add("BB"); list.add("CC"); } @Override public void run() { Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ System.out.println(it.next()); list.add("AA"); } } }
CountDownLatch 闭锁
CountDownLatch
Java 5.0 在 java.util.concurrent 包中提供了多种并发容器类来改进同步容器
的性能。
CountDownLatch 一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作
之前,它允许一个或多个线程一直等待。
闭锁可以延迟线程的进度直到其到达终止状态,闭锁可以用来确保某些活
动直到其他活动都完成才继续执行:
确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行;
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;
等待直到某个操作所有参与者都准备就绪再继续执行。
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import java.util.concurrent.CountDownLatch; /* * CountDownLatch :闭锁,在完成某些运算是,只有其他所有线程的运算全部完成,当前运算才继续执行 */ public class TestCountDownLatch { public static void main(String[] args) { final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(50); LatchDemo ld = new LatchDemo(latch); long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < 50; i++) { new Thread(ld).start(); } try { latch.await(); } catch (InterruptedException e) { } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("耗费时间为:" + (end - start)); } } class LatchDemo implements Runnable { private CountDownLatch latch; public LatchDemo(CountDownLatch latch) { this.latch = latch; } @Override public void run() { try { for (int i = 0; i < 50000; i++) { if (i % 2 == 0) { System.out.println(i); } } } finally { latch.countDown(); } } }
实现 Callable 接口
Callable 接口
Java 5.0 在 java.util.concurrent 提供了一个新的创建执行
线程的方式:Callable 接口
Callable 接口类似于 Runnable,两者都是为那些其实例可
能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返
回结果,并且无法抛出经过检查的异常。
Callable 需要依赖FutureTask ,FutureTask 也可以用作闭
锁。
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import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask; /* * 一、创建执行线程的方式三:实现 Callable 接口。 相较于实现 Runnable 接口的方式,方法可以有返回值,并且可以抛出异常。 * * 二、执行 Callable 方式,需要 FutureTask 实现类的支持,用于接收运算结果。 FutureTask 是 Future 接口的实现类 */ public class TestCallable { public static void main(String[] args) { ThreadDemo td = new ThreadDemo(); //1.执行 Callable 方式,需要 FutureTask 实现类的支持,用于接收运算结果。 FutureTask<Integer> result = new FutureTask<>(td); new Thread(result).start(); //2.接收线程运算后的结果 try { Integer sum = result.get(); //FutureTask 可用于 闭锁 System.out.println(sum); System.out.println("------------------------------------"); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } } class ThreadDemo implements Callable<Integer>{ @Override public Integer call() throws Exception { int sum = 0; for (int i = 0; i <= 100000; i++) { sum += i; } return sum; } } /*class ThreadDemo implements Runnable{ @Override public void run() { } }*/
Lock 同步锁
显示锁 Lock
在 Java 5.0 之前,协调共享对象的访问时可以使用的机
制只有 synchronized 和 volatile 。Java 5.0 后增加了一些
新的机制,但并不是一种替代内置锁的方法,而是当内
置锁不适用时,作为一种可选择的高级功能。
ReentrantLock 实现了 Lock 接口,并提供了与
synchronized 相同的互斥性和内存可见性。但相较于
synchronized 提供了更高的处理锁的灵活性。
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import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /* * 一、用于解决多线程安全问题的方式: * * synchronized:隐式锁 * 1. 同步代码块 * * 2. 同步方法 * * jdk 1.5 后: * 3. 同步锁 Lock * 注意:是一个显示锁,需要通过 lock() 方法上锁,必须通过 unlock() 方法进行释放锁 */ public class TestLock { public static void main(String[] args) { Ticket ticket = new Ticket(); new Thread(ticket, "1号窗口").start(); new Thread(ticket, "2号窗口").start(); new Thread(ticket, "3号窗口").start(); } } class Ticket implements Runnable{ private int tick = 100; private Lock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while(true){ lock.lock(); //上锁 try{ if(tick > 0){ try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票,余票为:" + --tick); } }finally{ lock.unlock(); //释放锁 } } } }
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/* * 生产者和消费者案例 */ public class TestProductorAndConsumer { public static void main(String[] args) { Clerk clerk = new Clerk(); Productor pro = new Productor(clerk); Consumer cus = new Consumer(clerk); new Thread(pro, "生产者 A").start(); new Thread(cus, "消费者 B").start(); new Thread(pro, "生产者 C").start(); new Thread(cus, "消费者 D").start(); } } /*//店员 class Clerk{ private int product = 0; //进货 public synchronized void get(){//循环次数:0 while(product >= 1){//为了避免虚假唤醒问题,应该总是使用在循环中 System.out.println("产品已满!"); try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product); this.notifyAll(); } //卖货 public synchronized void sale(){//product = 0; 循环次数:0 while(product <= 0){ System.out.println("缺货!"); try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product); this.notifyAll(); } } //生产者 class Productor implements Runnable{ private Clerk clerk; public Productor(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { } clerk.get(); } } } //消费者 class Consumer implements Runnable{ private Clerk clerk; public Consumer(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { clerk.sale(); } } }*/
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import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /* * 生产者消费者案例: */ public class TestProductorAndConsumerForLock { public static void main(String[] args) { Clerk clerk = new Clerk(); Productor pro = new Productor(clerk); Consumer con = new Consumer(clerk); new Thread(pro, "生产者 A").start(); new Thread(con, "消费者 B").start(); // new Thread(pro, "生产者 C").start(); // new Thread(con, "消费者 D").start(); } } class Clerk { private int product = 0; private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition = lock.newCondition(); // 进货 public void get() { lock.lock(); try { if (product >= 1) { // 为了避免虚假唤醒,应该总是使用在循环中。 System.out.println("产品已满!"); try { condition.await(); } catch (InterruptedException e) { } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product); condition.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } // 卖货 public void sale() { lock.lock(); try { if (product <= 0) { System.out.println("缺货!"); try { condition.await(); } catch (InterruptedException e) { } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product); condition.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } } // 生产者 class Productor implements Runnable { private Clerk clerk; public Productor(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } clerk.get(); } } } // 消费者 class Consumer implements Runnable { private Clerk clerk; public Consumer(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { clerk.sale(); } } }
Condition 控制线程通信
Condition
Condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用
法上与使用 Object.wait 访问的隐式监视器类似,但提供了更强大的
功能。需要特别指出的是,单个 Lock 可能与多个 Condition 对象关
联。为了避免兼容性问题,Condition 方法的名称与对应的 Object 版
本中的不同。
在 Condition 对象中,与 wait、notify 和 notifyAll 方法对应的分别是
await、signal 和 signalAll。
Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock 实例获得
Condition 实例,请使用其 newCondition() 方法。
线程按序交替
线程按序交替
编写一个程序,开启 3 个线程,这三个线程的 ID 分别为
A、B、C,每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍,要
求输出的结果必须按顺序显示。
如:ABCABCABC...... 依次递归
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import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /* * 编写一个程序,开启 3 个线程,这三个线程的 ID 分别为 A、B、C,每个线程将自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍,要求输出的结果必须按顺序显示。 * 如:ABCABCABC…… 依次递归 */ public class TestABCAlternate { public static void main(String[] args) { AlternateDemo ad = new AlternateDemo(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 20; i++) { ad.loopA(i); } } }, "A").start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 20; i++) { ad.loopB(i); } } }, "B").start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 20; i++) { ad.loopC(i); System.out.println("-----------------------------------"); } } }, "C").start(); } } class AlternateDemo{ private int number = 1; //当前正在执行线程的标记 private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition1 = lock.newCondition(); private Condition condition2 = lock.newCondition(); private Condition condition3 = lock.newCondition(); /** * @param totalLoop : 循环第几轮 */ public void loopA(int totalLoop){ lock.lock(); try { //1. 判断 if(number != 1){ condition1.await(); } //2. 打印 for (int i = 1; i <= 1; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); } //3. 唤醒 number = 2; condition2.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void loopB(int totalLoop){ lock.lock(); try { //1. 判断 if(number != 2){ condition2.await(); } //2. 打印 for (int i = 1; i <= 1; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); } //3. 唤醒 number = 3; condition3.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void loopC(int totalLoop){ lock.lock(); try { //1. 判断 if(number != 3){ condition3.await(); } //2. 打印 for (int i = 1; i <= 1; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i + "\t" + totalLoop); } //3. 唤醒 number = 1; condition1.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
ReadWriteLock 读写锁
读-写锁 ReadWriteLock
ReadWriteLock 维护了一对相关的锁,一个用于只读操作,
另一个用于写入操作。只要没有 writer,读取锁可以由
多个 reader 线程同时保持。写入锁是独占的。。
ReadWriteLock 读取操作通常不会改变共享资源,但执行
写入操作时,必须独占方式来获取锁。对于读取操作占
多数的数据结构。 ReadWriteLock 能提供比独占锁更高
的并发性。而对于只读的数据结构,其中包含的不变性
可以完全不需要考虑加锁操作
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import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; /* * 1. ReadWriteLock : 读写锁 * * 写写/读写 需要“互斥” * 读读 不需要互斥 * */ public class TestReadWriteLock { public static void main(String[] args) { ReadWriteLockDemo rw = new ReadWriteLockDemo(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { rw.set((int)(Math.random() * 101)); } }, "Write:").start(); for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { rw.get(); } }).start(); } } } class ReadWriteLockDemo{ private int number = 0; private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); //读 public void get(){ lock.readLock().lock(); //上锁 try{ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + number); }finally{ lock.readLock().unlock(); //释放锁 } } //写 public void set(int number){ lock.writeLock().lock(); try{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()); this.number = number; }finally{ lock.writeLock().unlock(); } } }
线程八锁
一个对象里面如果有多个synchronized方法,某一个时刻内,只要一个线程去调用
其中的一个synchronized方法了,其它的线程都只能等待,换句话说,某一个时刻
内,只能有唯一一个线程去访问这些synchronized方法
锁的是当前对象this,被锁定后,其它的线程都不能进入到当前对象的其它的
synchronized方法
加个普通方法后发现和同步锁无关
换成两个对象后,不是同一把锁了,情况立刻变化。
都换成静态同步方法后,情况又变化
所有的非静态同步方法用的都是同一把锁——实例对象本身,也就是说如果一个实
例对象的非静态同步方法获取锁后,该实例对象的其他非静态同步方法必须等待获
取锁的方法释放锁后才能获取锁,可是别的实例对象的非静态同步方法因为跟该实
例对象的非静态同步方法用的是不同的锁,所以毋须等待该实例对象已获取锁的非
静态同步方法释放锁就可以获取他们自己的锁。
所有的静态同步方法用的也是同一把锁——类对象本身,这两把锁是两个不同的对
象,所以静态同步方法与非静态同步方法之间是不会有竞态条件的。但是一旦一个
静态同步方法获取锁后,其他的静态同步方法都必须等待该方法释放锁后才能获取
锁,而不管是同一个实例对象的静态同步方法之间,还是不同的实例对象的静态同
步方法之间,只要它们同一个类的实例对象!11-线程池
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/* * 题目:判断打印的 "one" or "two" ? * * 1. 两个普通同步方法,两个线程,标准打印, 打印? //one two * 2. 新增 Thread.sleep() 给 getOne() ,打印? //one two * 3. 新增普通方法 getThree() , 打印? //three one two * 4. 两个普通同步方法,两个 Number 对象,打印? //two one * 5. 修改 getOne() 为静态同步方法,打印? //two one * 6. 修改两个方法均为静态同步方法,一个 Number 对象? //one two * 7. 一个静态同步方法,一个非静态同步方法,两个 Number 对象? //two one * 8. 两个静态同步方法,两个 Number 对象? //one two * * 线程八锁的关键: * ①非静态方法的锁默认为 this, 静态方法的锁为 对应的 Class 实例 * ②某一个时刻内,只能有一个线程持有锁,无论几个方法。 */ public class TestThread8Monitor { public static void main(String[] args) { Number number = new Number(); Number number2 = new Number(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { number.getOne(); } }).start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { // number.getTwo(); number2.getTwo(); } }).start(); /*new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { number.getThree(); } }).start();*/ } } class Number{ public static synchronized void getOne(){//Number.class try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println("one"); } public synchronized void getTwo(){//this System.out.println("two"); } public void getThree(){ System.out.println("three"); } }
线程池
第四种获取线程的方法:线程池,一个 ExecutorService,它使用可能的几个池线程之
一执行每个提交的任务,通常使用 Executors 工厂方法配置。
线程池可以解决两个不同问题:由于减少了每个任务调用的开销,它们通常可以在
执行大量异步任务时提供增强的性能,并且还可以提供绑定和管理资源(包括执行
任务集时使用的线程)的方法。每个 ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数
据,如完成的任务数。
为了便于跨大量上下文使用,此类提供了很多可调整的参数和扩展钩子 (hook)。但
是,强烈建议程序员使用较为方便的 Executors 工厂方法 :
Executors.newCachedThreadPool()(无界线程池,可以进行自动线程回收)
Executors.newFixedThreadPool(int)(固定大小线程池)
Executors.newSingleThreadExecutor()(单个后台线程)
它们均为大多数使用场景预定义了设置。12-线程调度
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import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; /* * 一、线程池:提供了一个线程队列,队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁额外开销,提高了响应的速度。 * * 二、线程池的体系结构: * java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口 * |--**ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口 * |--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类 * |--ScheduledExecutorService 子接口:负责线程的调度 * |--ScheduledThreadPoolExecutor :继承 ThreadPoolExecutor, 实现 ScheduledExecutorService * * 三、工具类 : Executors * ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池 * ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池,线程池的数量不固定,可以根据需求自动的更改数量。 * ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程 * * ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程,可以延迟或定时的执行任务。 */ public class TestThreadPool { public static void main(String[] args) throws Exception { //1. 创建线程池 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5); List<Future<Integer>> list = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { Future<Integer> future = pool.submit(new Callable<Integer>(){ @Override public Integer call() throws Exception { int sum = 0; for (int i = 0; i <= 100; i++) { sum += i; } return sum; } }); list.add(future); } pool.shutdown(); for (Future<Integer> future : list) { System.out.println(future.get()); } /*ThreadPoolDemo tpd = new ThreadPoolDemo(); //2. 为线程池中的线程分配任务 for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(tpd); } //3. 关闭线程池 pool.shutdown();*/ } // new Thread(tpd).start(); // new Thread(tpd).start(); } class ThreadPoolDemo implements Runnable{ private int i = 0; @Override public void run() { while(i <= 100){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i++); } } }
线程调度
一个 ExecutorService,可安排在给定的延迟后运行或定
期执行的命令。
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import java.util.Random; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit; /* * 一、线程池:提供了一个线程队列,队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁额外开销,提高了响应的速度。 * * 二、线程池的体系结构: * java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口 * |--**ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口 * |--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类 * |--ScheduledExecutorService 子接口:负责线程的调度 * |--ScheduledThreadPoolExecutor :继承 ThreadPoolExecutor, 实现 ScheduledExecutorService * * 三、工具类 : Executors * ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池 * ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池,线程池的数量不固定,可以根据需求自动的更改数量。 * ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程 * * ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程,可以延迟或定时的执行任务。 */ public class TestScheduledThreadPool { public static void main(String[] args) throws Exception { ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(5); for (int i = 0; i < 5; i++) { Future<Integer> result = pool.schedule(new Callable<Integer>(){ @Override public Integer call() throws Exception { int num = new Random().nextInt(100);//生成随机数 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + num); return num; } }, 1, TimeUnit.SECONDS); System.out.println(result.get()); } pool.shutdown(); } }
ForkJoinPool 分支/合并框架 工作窃取
Fork/Join 框架:就是在必要的情况下,将一个大任务,进行拆分(fork)成
若干个小任务(拆到不可再拆时),再将一个个的小任务运算的结果进
行 join 汇总。
Fork/Join 框架与线程池的区别
采用 “工作窃取”模式(work-stealing):
当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行,并将小任务加
到线程队列中,然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队
列中。
相对于一般的线程池实现,fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务
的处理方式上.在一般的线程池中,如果一个线程正在执行的任务由于某些
原因无法继续运行,那么该线程会处于等待状态。而在fork/join框架实现中,
如果某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行。那么处理
该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行.这种方式减少了
线程的等待时间,提高了性能。
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import java.time.Duration; import java.time.Instant; import java.util.concurrent.ForkJoinPool; import java.util.concurrent.ForkJoinTask; import java.util.concurrent.RecursiveTask; import java.util.stream.LongStream; import org.junit.Test; public class TestForkJoinPool { public static void main(String[] args) { Instant start = Instant.now(); ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinSumCalculate(0L, 50000000000L); Long sum = pool.invoke(task); System.out.println(sum); Instant end = Instant.now(); System.out.println("耗费时间为:" + Duration.between(start, end).toMillis());//166-1996-10590 } @Test public void test1(){ Instant start = Instant.now(); long sum = 0L; for (long i = 0L; i <= 50000000000L; i++) { sum += i; } System.out.println(sum); Instant end = Instant.now(); System.out.println("耗费时间为:" + Duration.between(start, end).toMillis());//35-3142-15704 } //java8 新特性 @Test public void test2(){ Instant start = Instant.now(); Long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 50000000000L) .parallel() .reduce(0L, Long::sum); System.out.println(sum); Instant end = Instant.now(); System.out.println("耗费时间为:" + Duration.between(start, end).toMillis());//1536-8118 } } class ForkJoinSumCalculate extends RecursiveTask<Long>{ /** * */ private static final long serialVersionUID = -259195479995561737L; private long start; private long end; private static final long THURSHOLD = 10000L; //临界值 public ForkJoinSumCalculate(long start, long end) { this.start = start; this.end = end; } @Override protected Long compute() { long length = end - start; if(length <= THURSHOLD){ long sum = 0L; for (long i = start; i <= end; i++) { sum += i; } return sum; }else{ long middle = (start + end) / 2; ForkJoinSumCalculate left = new ForkJoinSumCalculate(start, middle); left.fork(); //进行拆分,同时压入线程队列 ForkJoinSumCalculate right = new ForkJoinSumCalculate(middle+1, end); right.fork(); // return left.join() + right.join(); } } }