Java并發(fā)編程筆記（一）

cnsworder 發(fā)布于2019-08-15 14:19 / 2443人閱讀

摘要：并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)水平很高，然而并不是本好書。一是多線程的控制，二是并發(fā)同步的管理。最后，使用和來(lái)關(guān)閉線程池，停止其中的線程。當(dāng)線程調(diào)用或等阻塞時(shí)，對(duì)這個(gè)線程調(diào)用會(huì)使線程醒來(lái)，并受到，且線程的中斷標(biāo)記被設(shè)置。

《Java并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)》水平很高，然而并不是本好書。組織混亂、長(zhǎng)篇大論、難以消化，中文翻譯也較死板。這里是一篇批評(píng)此書的帖子，很是貼切。俗話說(shuō)：“看到有這么多人罵你，我就放心了”。

然而知識(shí)總是要學(xué)的。這里就總結(jié)一下書中及網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容，作為Java并發(fā)編程之旅的結(jié)束，不再浪費(fèi)時(shí)間了。

兩個(gè)部分

這本書實(shí)際上可以分為兩個(gè)部分。一是多線程的控制，二是并發(fā)同步的管理。把它們?nèi)嘣谝黄穑悸泛茈y清晰。本文就先介紹第一部分，多線程的控制。

Thread和Runnable

在Java 5.0之前，多線程編程就是直接操作Thread。可以從Thread類派生一個(gè)類，或者實(shí)現(xiàn)Runnable接口的run()方法，然后調(diào)用Thread.start()啟動(dòng)線程。

線程的幾種狀態(tài)：

Java 5.0增加了java.util.concurrent包，才有了線程池等強(qiáng)大的工具。

Java線程池

參見(jiàn)Java線程池系列文章。本文略做總結(jié)。

阻塞隊(duì)列 BlockingQueue

阻塞隊(duì)列，顧名思義，它在基本隊(duì)列的基礎(chǔ)上，還有阻塞的功能。即，如果隊(duì)列已滿，則入隊(duì)操作阻塞等待，直到有空位；如果隊(duì)列已空，則出隊(duì)操作阻塞等待，直到隊(duì)列有元素。相應(yīng)的方法分別為put()和take()。

阻塞隊(duì)列有幾種實(shí)現(xiàn)：

ArrayBlockingQueue：基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列，按 FIFO（先進(jìn)先出）原則對(duì)元素進(jìn)行排序。

LinkedBlockingQueue：基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊(duì)列，按FIFO排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。

SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。每個(gè)插入操作必須等到另一個(gè)線程調(diào)用移除操作，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue。

PriorityBlockingQueue：一個(gè)具有優(yōu)先級(jí)的無(wú)限阻塞隊(duì)列。

自己實(shí)現(xiàn)線程池

就是一個(gè)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)者、消費(fèi)者模型。線程池中的線程是消費(fèi)者，循環(huán)地從阻塞隊(duì)列中提取任務(wù)，執(zhí)行任務(wù)。

Java線程池

Java線程池的接口是ExecutorService，它有幾個(gè)實(shí)現(xiàn)。以ThreadPoolExecutor為例，它的使用方式是：

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(5);  
          
ExecutorService threadPoolExecutor =  
        new ThreadPoolExecutor(  
                corePoolSize,  //初始線程數(shù)
                maxPoolSize,   //最大線程數(shù)
                keepAliveTime, //空閑線程最大存活時(shí)間 
                TimeUnit.MILLISECONDS,  //時(shí)間單位
                queue          // 任務(wù)的阻塞隊(duì)列
        );

要使用這個(gè)線程池，可以使用它提供的如下方法：

execute(Runnable) 沒(méi)有返回值。

submit(Runnable) 返回Future對(duì)象，代表未完成的結(jié)果（由于Runnable沒(méi)有返回值所以內(nèi)容為空）。

submit(Callable) 返回Future對(duì)象，代表未完成的結(jié)果。

invokeAny(Collection) 執(zhí)行所有任務(wù)，返回第一個(gè)完成的結(jié)果。

invokeAll(Collection) 執(zhí)行所有任務(wù)，返回Future對(duì)象列表。

最后，使用shutdown()和shutdownNow()來(lái)關(guān)閉線程池，停止其中的線程。前者采用后文講到的interrupt方式溫和關(guān)閉，后者則調(diào)用Thread.stop()強(qiáng)行關(guān)閉。

Executors類

上面的線程池使用起來(lái)還是太具體了，還需要自己創(chuàng)建線程池，還要自己傳阻塞隊(duì)列進(jìn)去，不好用。于是Java提供了一個(gè)幫助類Executors，非常常用。

來(lái)看它的常用方法：

newFixedThreadPool(): 創(chuàng)建固定數(shù)量的線程池。

newCachedThreadPool(): 創(chuàng)建動(dòng)態(tài)維護(hù)線程數(shù)的線程池。

newSingleThreadExecutor(): 創(chuàng)建單線程的線程池。

Callable接口和Future接口

Runnable接口的問(wèn)題在于沒(méi)有返回值，過(guò)于簡(jiǎn)單了。因此加入了Callable接口。相比于Runnable，一是有返回值，二是可以拋出異常。
Future就是異步編程中對(duì)一個(gè)還沒(méi)有完成的任務(wù)的抽象，相當(dāng)于C#中的Task。同樣有cancel()、isDone()等方法，調(diào)用get()則阻塞地獲取結(jié)果。
FutureTask是Future的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)類，并且不光實(shí)現(xiàn)了Future，還實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，使其用舊方式也可調(diào)用。具體可見(jiàn) Runnable、Callable、Future、FutureTask的區(qū)別。

任務(wù)的取消

這是一個(gè)高級(jí)話題。Java建議不要用stop()粗暴地殺死線程，而是采用interrupt()這種溫和的方式。當(dāng)線程調(diào)用wait()或sleep()等阻塞時(shí)，對(duì)這個(gè)線程調(diào)用interrupt()會(huì)使線程醒來(lái)，并受到InterruptedException，且線程的中斷標(biāo)記被設(shè)置。如何處理這種情況取決于線程自己。具體參見(jiàn)這篇文章。