Java多线程核心技术精讲-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ls_wifi/article/details/107216871

1、面试题：获得多线程的方法几种？

传统的是继承thread类和实现runnable接口，
java5以后又有实现callable接口和java的线程池获得

2、Callable接口：面试题:callable接口与runnable接口的区别？
答：（1）是否有返回值
（2）是否抛异常
（3）落地方法不一样，一个是run，一个是call

3、接口可以new(相当于匿名内部类)，但是不可以实例化

4、FutureTask：

在主线程中需要执行比较耗时的操作时，但又不想阻塞主线程时，可以把这些作业交给Future对象在后台完成，
当主线程将来需要时，就可以通过Future对象获得后台作业的计算结果或者执行状态。

一般FutureTask多用于耗时的计算，主线程可以在完成自己的任务后，再去获取结果。

仅在计算完成时才能检索结果；如果计算尚未完成，则阻塞 get 方法。一旦计算完成，
就不能再重新开始或取消计算。get方法而获取结果只有在计算完成时获取，否则会一直阻塞直到任务转入完成状态，
然后会返回结果或者抛出异常。
只计算一次
get方法放到最后

class MyThread implements Callable<Integer>{

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("come");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        return 1024;
    }
}

public class CallableDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask futureTask = new FutureTask(new MyThread());
        new Thread(futureTask,"A").start();
        new Thread(futureTask,"B").start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***计算完成");
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

5、JUC强大的辅助类：

1)CountDownLatch:

CountDownLatch主要有两个方法，当一个或多个线程调用await方法时，这些线程会阻塞。
其它线程调用countDown方法会将计数器减1(调用countDown方法的线程不会阻塞)，
当计数器的值变为0时，因await方法阻塞的线程会被唤醒，继续执行。

public class CountDownLatchDemo
{
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException
   {
         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
       
       for (int i = 1; i <=6; i++) //6个上自习的同学，各自离开教室的时间不一致
       {
          new Thread(() -> {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 号同学离开教室");
              countDownLatch.countDown();
          }, String.valueOf(i)).start();
       }
       countDownLatch.await();
       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t****** 班长关门走人，main线程是班长");
          
   }
 
 
}

2)CyclicBarrier:

CyclicBarrier 的字面意思是可循环（Cyclic）使用的屏障（Barrier）。它要做的事情是，
让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有
被屏障拦截的线程才会继续干活。线程进入屏障通过CyclicBarrier的await()方法。（类似于集齐七颗龙珠才能召唤神龙）

public class CyclicBarrierDemo
{
  private static final int NUMBER = 7;
  
  public static void main(String[] args)
  {
     //CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 
     
     CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(NUMBER, ()->{System.out.println("*****集齐7颗龙珠就可以召唤神龙");}) ;
     
     for (int i = 1; i <= 7; i++) {
       new Thread(() -> {
          try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 星龙珠被收集 ");
            cyclicBarrier.await();
          } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
          }
       
       }, String.valueOf(i)).start();
     }
     
 
  }
}

3）Semaphore：

在信号量上我们定义两种操作：
acquire（获取）当一个线程调用acquire操作时，它要么通过成功获取信号量（信号量减1），
要么一直等下去，直到有线程释放信号量，或超时。
release（释放）实际上会将信号量的值加1，然后唤醒等待的线程。
信号量主要用于两个目的，一个是用于多个共享资源的互斥使用，另一个用于并发线程数的控制。

public class SemaphoreDemo
{
  public static void main(String[] args)
  {
     Semaphore semaphore = new Semaphore(3);//模拟3个停车位
     
     for (int i = 1; i <=6; i++) //模拟6部汽车
     {
       new Thread(() -> {
          try 
          {
            semaphore.acquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 抢到了车位");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t------- 离开");
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }finally {
            semaphore.release();
          }
       }, String.valueOf(i)).start();
     }
     
  }
}

6、ReentrantReadWriteLock读写锁：

读-读能共存读-写，写-写不能共存(写加锁，读不加锁)

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

class MyCache {
    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void put(String key, Object value) {
        rwLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在写" + key);
            //暂停一会儿线程
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 写完了" + key);
            System.out.println();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwLock.writeLock().unlock();
        }

    }

    public Object get(String key) {
        rwLock.readLock().lock();
        Object result = null;
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 正在读" + key);
            try {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            result = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 读完了" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            rwLock.readLock().unlock();
        }
        return result;
    }
}

public class ReadWriteLockDemo {


    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(num + "", num + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int num = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.get(num + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

    }


}

7、BlockingQueue阻塞队列：

当队列是空的，从队列中获取元素的操作将会被阻塞
当队列是满的，从队列中添加元素的操作将会被阻塞

在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤起
为什么需要BlockingQueue
好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程，什么时候需要唤醒线程，因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了
在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 阻塞队列
 */
public class BlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//        List list = new ArrayList();

        BlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        //第一组
//        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
//        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
//        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
//        System.out.println(blockingQueue.element());

        //System.out.println(blockingQueue.add("x"));
//        System.out.println(blockingQueue.remove());
//        System.out.println(blockingQueue.remove());
//        System.out.println(blockingQueue.remove());
//        System.out.println(blockingQueue.remove());
//    第二组
//        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
//        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
//        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
//        System.out.println(blockingQueue.offer("x"));
//        System.out.println(blockingQueue.poll());
//        System.out.println(blockingQueue.poll());
//        System.out.println(blockingQueue.poll());
//        System.out.println(blockingQueue.poll());
//    第三组        
//         blockingQueue.put("a");
//         blockingQueue.put("b");
//         blockingQueue.put("c");
//         //blockingQueue.put("x");
//        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take());
        
//    第四组        
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("a",3L, TimeUnit.SECONDS));

    }
}

8、线程池：

线程池的优势：
线程池做的工作只要是控制运行的线程数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其他线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。

它的主要特点为：线程复用;控制最大并发数;管理线程。

第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的销耗。
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会销耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

1)线程池如何使用：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 线程池
 * Arrays
 * Collections
 * Executors
 */
public class MyThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //List list = new ArrayList();
        //List list = Arrays.asList("a","b");
        //固定数的线程池，一池五线程

//       ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一个银行网点，5个受理业务的窗口
//       ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一个银行网点，1个受理业务的窗口
       ExecutorService threadPool =  Executors.newCachedThreadPool(); //一个银行网点，可扩展受理业务的窗口

        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <=10; i++) {
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

2)七大参数：1、corePoolSize：线程池中的常驻核心线程数

2、maximumPoolSize：线程池中能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1

3、keepAliveTime：多余的空闲线程的存活时间当前池中线程数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime时，多余线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止

4、unit：keepAliveTime的单位

5、workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务

6、threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程，一般默认的即可

7、handler：拒绝策略，表示当队列满了，并且工作线程大于等于线程池的最大线程数（maximumPoolSize）时如何来拒绝请求执行的runnable的策略

3）线程池底层工作原理（重点）：

1、在创建了线程池后，开始等待请求。
2、当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
2.1如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
2.2如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
2.3如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
2.4如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
3、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
4、当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程会判断：
如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。

4）在工作中如何使用线程池：

1）线程池的拒绝策略：等待队列已经排满了，再也塞不下新任务了同时，线程池中的max线程也达到了，无法继续为新任务服务。这个是时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

AbortPolicy(默认)：直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行

CallerRunsPolicy：“调用者运行”一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不
会抛出异常，而是将某些任务回退到调用者，从而降低新任务的流量。

DiscardOldestPolicy：抛弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加人队列中
尝试再次提交当前任务。

DiscardPolicy：该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理也不抛出异常。
如果允许任务丢失，这是最好的一种策略。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * 线程池
 * Arrays
 * Collections
 * Executors
 */
public class MyThreadPoolDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                2L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                //new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
                //new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );
        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }

    }

    private static void threadPool() {
        //List list = new ArrayList();
        //List list = Arrays.asList("a","b");
        //固定数的线程池，一池五线程

//       ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(5); //一个银行网点，5个受理业务的窗口
//       ExecutorService threadPool =  Executors.newSingleThreadExecutor(); //一个银行网点，1个受理业务的窗口
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); //一个银行网点，可扩展受理业务的窗口

        //10个顾客请求
        try {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 办理业务");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

JUC学习小结(二)