併發
最近重新複習了一邊併發的知識，發現自己之前對於併發的瞭解只是皮毛。這裏總結以下Java併發需要掌握的點。
使用併發的一個重要原因是提高執行效率。由於I/O等情況阻塞，單個任務並不能充分利用CPU時間。所以在單處理器的機器上也應該使用併發。
爲了實現併發，操作系統層面提供了多進程。但是進程的數量和開銷都有限制，並且多個進程之間的數據共享比較麻煩。另一種比較輕量的併發實現是使用線程，一個進程可以包含多個線程。線程在進程中沒有數量限制, 數據共享相對簡單。線程的支持跟語言是有關係的。Java 語言中支持多線程。
Java 中的多線程是搶佔式的。這意味着一個任務隨時可能中斷並切換到其它任務。所以我們需要在代碼中足夠的謹慎，防範好這種切換帶來的副作用。
基礎
Runnable 它可以理解成一個任務。它的run()方法就是任務的邏輯，執行順序。
Thread 它是一個任務的載體，虛擬機通過它來分配任務執行的時間片。
Thread中的start方法可以作爲一個併發任務的入口。不通過start方法來執行任務，那麼run方法就只是一個普通的方法
線程的狀態有四種：
NEW 線程創建的時候短暫的處於這種狀態。這種狀態下已經可以獲得CPU時間了，隨後可能進入RUNNABLE，BLOCKED狀態。
RUNNABLE 此狀態下只要CPU將時間分配給線程，線程中的任務就可以執行。隨後可能進入BLOCKED，DEAD狀態。
BLOCKED 線程可以運行，但是有某個條件阻止着它。當線程處於阻塞狀態時，CPU不會分配時間片給它，直到它重新進入RUNNABLE狀態。
DEAD 此狀態的線程將永遠不會獲得CPU時間片。通常是因爲run()方法返回纔會到達此狀態。此時任務還是可以被中斷的。
Callable<T> 它是一個帶返回的異步任務，返回的結果放到一個Future對象中。
Future<T> 它可以接受Callable任務的返回結果。在任務沒有返回的時候調用get方法會阻塞當前線程。cancel方法會嘗試取消未完成的任務（未執行->直接不執行，已經完成->返回false,正在執行->嘗試中斷）。
FutureTask<T> 同時繼承了Runnable, Callable 接口。
Java 1.5之後，不再推薦直接使用Thread對象作爲任務的入口。推薦使用Executor管理Thread對象。Executor是線程與任務之間的的一箇中間層，它屏蔽了線程的生命週期，不再需要顯式的管理線程。並且ThreadPoolExecutor 實現了此接口，我們可以通過它來利用線程池的優點。
線程池涉及到的類有：Executor, ExecutorService, ThreadExecutorPool, Executors, FixedThreadPool, CachedThreadPool, SingleThreadPool。
Executor 只有一個方法，execute來提交一個任務
ExecutorService 提供了管理異步任務的方法，也可以產生一個Future對象來跟蹤一個異步任務。
主要的方法如下:
submit可以提交一個任務shutdown可以拒絕接受新任務shutdownNow可以拒絕新任務並向正在執行的任務發出中斷信號invokeXXX批量執行任務
ThreadPoolExecutor 線程池的具體實現類。線程池的好處在於提高效率，能避免頻繁申請/回收線程帶來的開銷。
它的使用方法複雜一些，構造線程池的可選參數有:
corePoolSize : int 工作的Worker的數量。
maximumPoolSize : int 線程池中持有的Worker的最大數量
keepAliveTime : long 當超過Workder的數量corePoolSize的時候，如果沒有新的任務提交，超過corePoolSize的Worker的最長等待時間。超過這個時間之後，一部分Worker將被回收。
unit : TimeUnit keepAliveTime的單位
workQueue : BlockingQueue 緩存任務的隊列, 這個隊列只緩存提交的Runnable任務。
threadFactory : ThreadFactory 產生線程的“工廠”
handler : RejectedExecutionHandler 當一個任務被提交的時候，如果所有Worker都在工作並且超過了緩存隊列的容量的時候。會交給這個Handler處理。Java 中提供了幾種默認的實現，AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardOldestPolicy, DiscardPolicy。
這裏的Worker可以理解爲一個線程。
這裏之前想不通，覺得線程不可能重新利用綁定新任務。看了下源碼發現原來確實不是重新綁定任務。每一個Worker的核心部分只是一個循環，不斷從緩存隊列中取任務執行。這樣達到了重用的效果。
final void runWorker(Worker w) {Executors類提供了幾種默認線程池的實現方式。
CachedThreadExecutor工作線程的數量沒有上限(Integer的最大值), 有需要就創建新線程。FixedThreadExecutor預先一次分配固定數量的線程，之後不再需要創建新線程。SingleThreadExecutor只有一個線程的線程池。如果提交了多個任務，那麼這些人物將排隊，每個任務都在上一個人物執行完之後執行。所有任務都是按照它們的提交順序執行的。
sleep(long) 當前線程 中止 一段時間。它不會釋放鎖。Java1.5之後提供了更加靈活的版本。
TimeUnit 可以指定睡眠的時間單位。
優先級 絕大多數情況下我們都應該使用默認的優先級。不同的虛擬機中對應的優先級級別的總數，一般用三個就可以了 MAX_PRIORITY, NORM_PRIORITY, MIN_PRIORITY。
讓步 Thread.yield()建議相同優先級的其它線程先運行，但是不保證一定運行其它線程。
後臺線程 一個進程中的所有非後臺線程都終止的時候整個進程也就終止，同時殺死所有後臺線程。與優先級沒有什麼關係。
join() 線程 A 持有線程T，當在線程T調用T.join()之後，A會阻塞，直到T的任務結束。可以加一個超時參數，這樣在超時之後線程A可以放棄等待繼續執行任務。
捕獲異常 不能跨線程捕獲異常。比如說不能在main線程中添加try-catch塊來捕獲其它線程中拋出的異常。每一個Thread對象都可以設置一個UncaughtExceptionHandler對象來處理本線程中拋出的異常。線程池中可以通過參數ThreadFactory來爲每一個線程設置一個UncaughtExceptionHandler對象。
訪問共享資源
在處理併發的時候，將變量設置爲private非常的重要，這可以防止其它線程直接訪問變量。
synchronized 修飾方法在不加參數情況下，使用對象本身作爲鎖。靜態方法使用Class對象作爲鎖。同一個任務可以多次獲得對象鎖。
顯式鎖 Lock，相比synchronized更加靈活。但是需要的代碼更多，編寫出錯的可能性也更高。只有在解決特殊問題或者提高效率的時候才用它。
原子性 原子操作就是永遠不會被線程切換中斷的操作。很多看似原子的操作都是非原子的，比如說long,double是由兩個byte表示的，它們的所有操作都是非原子的。所以，涉及到併發異常的地方都加上同步吧。除非你對虛擬機十分的瞭解。
volatile 這個關鍵字的作用在於防止多線程環境下讀取變量的髒數據。這個關鍵字在c語言中也有，作用是相同的。
原子類 AtomicXXX類，它們能夠保證對數據的操作是滿足原子性的。這些類可以用來優化多線程的執行效率，減少鎖的使用。然而，使用難度還是比較高的。
臨界區 synchronized關鍵字的用法。不是修飾整個方法，而是修飾一個代碼塊。它的作用在於儘量利用併發的效率，減少同步控制的區域。
ThreadLocal 這個概念與同步的概念不同。它是給每一個線程都創建一個變量的副本，並保持副本之間相互獨立，互不干擾。所以各個線程操作自己的副本，不會產生衝突。
終結任務
這裏我講一下自己當前的理解。
一個線程不是可以隨便中斷的。即使我們給線程設置了中斷狀態，它也還是可以獲得CPU時間片的。只有因爲sleep()方法而阻塞的線程可以立即收到InterruptedException異常，所以在sleep中斷任務的情況下可以直接使用try-catch跳出任務。其它情況下，均需要通過判斷線程狀態來判斷是否需要跳出任務(Thread.interrupted()方法)。
synchronized方法修飾的代碼不會在收到中斷信號後立即中斷。ReentrantLock鎖控制的同步代碼可以通過InterruptException中斷。
Thread.interrupted方法調用一次之後會立即清空中斷狀態。可以自己用變量保存狀態。
線程協作
wait/notifyAll wait/notifyAll是Object類中的方法。調用wait/notifyAll方法的對象是互斥對象。因爲Java中所有的Object都可以做互斥量(synchronized關鍵字的參數),所以wait/notify方法是在Object類中的。
wait與sleep 不同在於sleep方法是Thread類中的方法，調用它的時候不會釋放鎖；wait方法是Object類中的方法，調用它的時候會釋放鎖。
調用wait方法之前，當前線程必須持有這段邏輯的鎖。否則會拋出異常，不能繼續執行。
wait方法可以將當前線程放入等待集合中，並釋放當前線程持有的鎖。此後，該線程不會接收到CPU的調度，並進入休眠狀態。有四種情況肯能打破這種狀態：
有其它線程在此互斥對象上調用了notify方法，並且剛好選中了這個線程被喚醒；
有其它線程在此互斥對象上調用了notifyAll方法；
其它線程向此線程發出了中斷信號；
等待時間超過了參數設置的時間。
線程一旦被喚醒之後，它會像正常線程一樣等待之前持有的所有鎖。直到恢復到wait方法調用之前的狀態。
還有一種不常見的情況，spurious wakeup(虛假喚醒)。就是在沒有notify，notifyAll，interrupt的時候線程自動醒來。查了一些資料並沒有弄清楚是爲什麼。不過爲了防止這種現象，我們要在wait的條件上加一層循環。
當一個線程調用wait方法之後，其它線程調用該線程的interrupt方法。該線程會喚醒，並嘗試恢復之前的狀態。當狀態恢復之後，該線程會拋出一個異常。
notify 喚醒一個等待此對象的線程。
notifyAll 喚醒所有等待此對象的線程。
錯失的信號
當兩個線程使用notify/wait或者notifyAll/wait進行協作的時候，不恰當的使用它們可能會導致一些信號丟失。例子：
T1:synchronized(shareMonitor){ // set up condition for T2信號丟失是這樣發生的：
當T2執行到Point1的時候，線程調度器將工作線程從T2切換到T1。T1完成T2條件的設置工作之後，線程調度器將工作線程從T1切換回T2。雖然T2線程等待的條件已經滿足，但還是會被掛起。
解決的方法比較簡單：
T2:synchronized(sharedMonitor) { while(someCondition) {將競爭條件放到while循環的外面即可。在進入while循環之後，在沒有調用wait方法釋放鎖之前，將不會進入到T1線程造成信號丟失。
notify & notifyAll 前面已經提過這兩個方法的區別。notify是隨機喚醒一個等待此鎖的線程，notifyAll是喚醒所有等待此鎖的線程。
Condition 他是concurrent類庫中顯式的掛起/喚醒任務的工具。它是真正的鎖(Lock)對象產生的一個對象。其實用法跟wait/notify是一致的。await掛起任務，signalAll()喚醒任務。
生產者消費者隊列 Java中提供了一種非常簡便的容器，BlockingQueue。已經幫你寫好了阻塞式的隊列。
除了BlockingQueue，使用PipedWriter/PipedReader也可以方便的在線程之間傳遞數據。
死鎖
死鎖有四個必要條件，打破一個即可去除死鎖。
四個必要條件：
互斥條件。 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。
請求與保持條件：一個線程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。
不剝奪條件:線程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。
循環等待條件:若干線程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係。
本來自己翻譯，但發現百度上描述的更好一些，直接copy到這裏來，並把進程換成了線程。
其它工具
CountDownLatch 同步多個任務，強制等待其它任務完成。它有兩個重要方法countDown,await以及構造時傳入的參數SIZE。當一個線程調用await方法的時候會掛起，直到該對象收到SIZE次countDown。一個對象只能使用一次。
CyclicBarrier 也是有一個SIZE參數。當有SIZE個線程調用await的時候，全部線程都會被喚醒。可以理解爲所有運動員就位後才能起跑，早就位的運動員只能掛起等待。它可以重複利用。
DelayQueue 一個無界的BlockingQueue，用來放置實現了Delay接口的對象，在隊列中的對象只有在到期之後才能被取走。如果沒有任何對象到期，就沒有頭元素。
PriorityBlockingQueue 一種自帶優先級的阻塞式隊列。
ScheduledExecutor 可以把它想象成一種線程池式的Timer, TimerTask。
Semaphore 互斥鎖只允許一個線程訪問資源，但是Semaphore允許SIZE個線程同時訪問資源。
Exchanger 生產者消費者問題的特殊版。兩個線程可以在都‘準備好了’之後交換一個對象的控制權。
ReadWriteLock 讀寫鎖。 讀-讀不互斥，讀-寫互斥，寫-寫互斥。
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