05. 線程範圍內共享變量的概念與作用
線程範圍內共享數據圖解：
代碼演示：
class ThreadScopeShareData
{
三個模塊共享數據，主線程模塊和AB模塊
privatestatic int data = 0; 準備共享的數據
存放各個線程對應的數據
private Map<Thread, Integer>threadData = new HashMap<Thread, Integer>();
publicstatic void main(String[] args)
{ 創建兩個線程
for (int i=0;i<2; i++)
{
new Thread(
new Runnable()
{
public void run()
{現在當前線程中修改一下數據,給出修改信息
data = new Random().nextInt();
SOP(Thread.currentThread().getName()+將數據改爲+data);
將線程信息和對應數據存儲起來
threadData.put(Thread.currentThread(),data);
使用兩個不同的模塊操作這個數據，看結果
new A().get();
new B().get();
}
}
).start();
}
}
staticclass A
{
public void get()
{
data =threadData.get(Thread.currentThread());
SOP(A+Thread.currentThread().getName()+拿到的數據+data);
}
}
staticclass B
{
public void get()
{
data =threadData.get(Thread.currentThread());
SOP(B+Thread.currentThread().getName()+拿到的數據+data);
}
}
}
結果並沒與實現線程間的數據同步，兩個線程使用的是同一個線程的數據。要解決這個問題，可以將每個線程用到的數據與對應的線程號存放到一個map集合中，使用數據時從這個集合中根據線程號獲取對應線程的數據。代碼實現：上面紅色部分
程序中存在的問題：獲取的數據與設置的數據不同步
Thread-1共享數據設置爲：-997057737
Thread-1--A 模塊數據：-997057737
Thread-0共享數據設置爲：11858818
Thread-0--A 模塊數據：11858818
Thread-0--B 模塊數據：-997057737
Thread-1--B 模塊數據：-997057737
最好將Runnable中設置數據的方法也寫在對應的模塊中，與獲取數據模塊互斥，以保證數據同步
06.ThreadLocal類及應用技巧
多個模塊在同一個線程中運行時要共享同一份數據，實現線程範圍內的數據共享可以用上一節中所用的方法。
JDK1.5提供了ThreadLocal類來方便實現線程範圍內的數據共享，它的作用就相當於上一節中的Map。
每個線程調用全局ThreadLocal對象的set方法，就相當於往其內部的map集合中增加一條記錄，key就是各自的線程，value就是各自的set方法傳進去的值。
在線程結束時可以調用ThreadLocal.clear()方法用來更快釋放內存，也可以不調用，因爲線程結束後也可以自動釋放相關的ThreadLocal變量。
一個ThreadLocal對象只能記錄一個線程內部的一個共享變量，需要記錄多個共享數據，可以創建多個ThreadLocal對象，或者將這些數據進行封裝，將封裝後的數據對象存入ThreadLocal對象中。
將數據對象封裝成單例，同時提供線程範圍內的共享數據的設置和獲取方法，提供已經封裝好了的線程範圍內的對象實例，使用時只需獲取實例對象即可實現數據的線程範圍內的共享，因爲該對象已經是當前線程範圍內的對象了。下邊給出張老師的優雅代碼：
package cn.itheima;
import java.util.Random;
public classThreadLocalShareDataDemo
{ /**06.ThreadLocal類及應用技巧
* 將線程範圍內共享數據進行封裝，封裝到一個單獨的數據類中，提供設置獲取方法
* 將該類單例化，提供獲取實例對象的方法，獲取到的實例對象是已經封裝好的當前線程範圍內的對象
*/
public static voidmain(String[] args)
{
for (inti=0; i<2; i++)
{
newThread(
newRunnable()
{
public voidrun()
{
intdata = new Random().nextInt(889);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"產生數據："+data);
MyDatamyData = MyData.getInstance();
myData.setAge(data);
myData.setName("Name:"+data);
newA().get();
newB().get();
}
}).start();
}
}
static class A
{ //可以直接使用獲取到的線程範圍內的對象實例調用相應方法
Stringname = MyData.getInstance().getName();
int age =MyData.getInstance().getAge();
public voidget()
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--AA name:"+name+"...age:"+age);
}
}
static class B
{
//可以直接使用獲取到的線程範圍內的對象實例調用相應方法
Stringname = MyData.getInstance().getName();
int age =MyData.getInstance().getAge();
public voidget()
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--BB name:"+name+"...age:"+age);
}
}
static classMyData
{
privateString name;
private int age;
publicString getName()
{
return name;
}
public voidsetName(String name)
{
this.name =name;
}
public intgetAge()
{
return age;
}
public voidsetAge(int age)
{
this.age =age;
}
//單例
privateMyData() {};
//提供獲取實例方法
public staticMyData getInstance()
{
//從當前線程範圍內數據集中獲取實例對象
MyDatainstance = threadLocal.get();
if(instance==null)
{
instance= new MyData();
threadLocal.set(instance);
}
returninstance;
}
//將實例對象存入當前線程範圍內數據集中
staticThreadLocal<MyData> threadLocal = newThreadLocal<MyData>();
}
}
08.java5原子性操作類的應用
Java5的線程併發庫
java.util.concurrent在併發編程中很常用的實用工具類。
|----locks爲鎖和等待條件提供一個框架的接口和類，
它不同於內置同步和監視器
|----atomic類的小工具包，支持在單個變量上解除鎖的線程安全編程。
可以對基本類型、數組中的基本類型、類中的基本類型等進行操作
|----AtomicInteger
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構造方法摘要 |
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AtomicInteger() 創建具有初始值 0 的新 AtomicInteger。 |
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AtomicInteger(int initialValue) 創建具有給定初始值的新 AtomicInteger。 |
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方法摘要 |
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int |
addAndGet(int delta) 以原子方式將給定值與當前值相加。 |
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boolean |
compareAndSet(int expect, int update) 如果當前值 == 預期值，則以原子方式將該值設置爲給定的更新值。 |
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int |
decrementAndGet() 以原子方式將當前值減 1。 |
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double |
doubleValue() 以 double 形式返回指定的數值。 |
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float |
floatValue() 以 float 形式返回指定的數值。 |
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int |
get() 獲取當前值。 |
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int |
getAndAdd(int delta) 以原子方式將給定值與當前值相加。 |
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int |
getAndDecrement() 以原子方式將當前值減 1。 |
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int |
getAndIncrement() 以原子方式將當前值加 1。 |
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int |
getAndSet(int newValue) 以原子方式設置爲給定值，並返回舊值。 |
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int |
incrementAndGet() 以原子方式將當前值加 1。 |
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int |
intValue() 以 int 形式返回指定的數值。 |
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void |
lazySet(int newValue) 最後設置爲給定值。 |
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long |
longValue() 以 long 形式返回指定的數值。 |
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void |
set(int newValue) 設置爲給定值。 |
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toString() 返回當前值的字符串表示形式。 |
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boolean |
weakCompareAndSet(int expect, int update) 如果當前值 == 預期值，則以原子方式將該設置爲給定的更新值。 |
|----AtomicIntegerArray
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構造方法摘要 |
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方法摘要 |
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09.java5線程併發庫的應用
如果沒有線程池，需要在run方法中不停判斷，還有沒有任務需要執行
線程池的通俗比喻：接待客戶，爲每個客戶都安排一個工作人員，接待完成後該工作人員就廢掉。服務器每收到一個客戶請求就爲其分配一個線程提供服務，服務結束後銷燬線程，不斷創建、銷燬線程，影響性能。
線程池：先創建多個線程放在線程池中，當有任務需要執行時，從線程池中找一個空閒線程執行任務，任務完成後，並不銷燬線程，而是返回線程池，等待新的任務安排。
線程池編程中，任務是提交給整個線程池的，並不是提交給某個具體的線程，而是由線程池從中挑選一個空閒線程來運行任務。一個線程同時只能執行一個任務，可以同時向一個線程池提交多個任務。
線程池創建方法：
a、創建一個擁有固定線程數的線程池
ExecutorServicethreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
b、創建一個緩存線程池 線程池中的線程數根據任務多少自動增刪動態變化
ExecutorServicethreadPool = Executors.newCacheThreadPool();
c、創建一個只有一個線程的線程池 與單線程一樣 但好處是保證池子裏有一個線程，
當線程意外死亡，會自動產生一個替補線程，始終有一個線程存活
ExecutorServicethreadPool = Executors.newSingleThreadExector();
往線程池中添加任務
threadPool.executor(Runnable)
關閉線程池：
threadPool.shutdown() 線程全部空閒，沒有任務就關閉線程池
threadPool.shutdownNow() 不管任務有沒有做完，都關掉
用線程池啓動定時器：
a、創建調度線程池，提交任務 延遲指定時間後執行任務
Executors.newScheduledThreadPool(線程數).schedule(Runnable, 延遲時間，時間單位);
b、創建調度線程池，提交任務， 延遲指定時間執行任務後，間隔指定時間循環執行
Executors.newScheduledThreadPool(線程數). scheduleAtFixedRate (Runnable,延遲時間，
間隔時間，時間單位);
所有的 schedule 方法都接受相對延遲和週期作爲參數，而不是絕對的時間或日期。將以
Date 所表示的絕對時間轉換成要求的形式很容易。例如，要安排在某個以後的
Date 運行，可以使用：schedule(task,date.getTime() - System.currentTimeMillis(),TimeUnit.MILLISECONDS)。
10.Callable與Future的應用：獲取一個線程的運行結果
public interface Callable<V>
返回結果並且可能拋出異常的任務。實現者定義了一個不帶任何參數的叫做call 的方法。 Callable 接口類似於 Runnable，兩者都是爲那些其實例可能被另一個線程執行的類設計的。但是Runnable 不會返回結果，並且無法拋出經過檢查的異常。
只有一個方法V call() 計算結果，如果無法計算結果，則拋出一個Exception異常。
使用方法：
ExecutorServicethreadPool = Executors.newSingleThreadExccutor();
如果不需要返回結果，就用execute方法 調用submit方法返回一個Future對象
Future<T> future = threadPool.submit(new Callable<T>(){//接收一個Callable接口的實例對象
覆蓋Callable接口中的call方法，拋出異常
publicTcall() throws Exception
{
ruturnT
}
});
獲取Future接收的結果
future.get（）；會拋出異常
future.get（）沒有拿到結果就會一直等待
Future取得的結果類型和Callable返回的結果類型必須一致，通過泛型實現。Callable要通過ExecutorService的submit方法提交，返回的Future對象可以取消任務。
public interface Future<V>
Future 表示異步計算的結果。它提供了檢查計算是否完成的方法，以等待計算的完成，並獲取計算的結果。計算完成後只能使用get 方法來獲取結果，如有必要，計算完成前可以阻塞此方法。取消則由cancel 方法來執行。還提供了其他方法，以確定任務是正常完成還是被取消了。一旦計算完成，就不能再取消計算。如果爲了可取消性而使用Future 但又不提供可用的結果，則可以聲明Future<?> 形式類型、並返回 null 作爲底層任務的結果。
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方法摘要 |
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boolean |
cancel(boolean mayInterruptIfRunning) 試圖取消對此任務的執行。 |
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get() 如有必要，等待計算完成，然後獲取其結果。 |
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get(long timeout, TimeUnit unit) 如有必要，最多等待爲使計算完成所給定的時間之後，獲取其結果（如果結果可用）。 |
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boolean |
isCancelled() 如果在任務正常完成前將其取消，則返回 true。 |
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boolean |
isDone() 如果任務已完成，則返回 true。 |
public interface CompletionService<V>
CompletionService用於提交一組Callable任務，其take方法返回一個已完成的Callable任務對應的Future對象。好比同時種幾塊麥子等待收割，收割時哪塊先熟先收哪塊。
將生產新的異步任務與使用已完成任務的結果分離開來的服務。生產者submit 執行的任務。使用者 take 已完成的任務，並按照完成這些任務的順序處理它們的結果。例如，CompletionService 可以用來管理異步 IO ，執行讀操作的任務作爲程序或系統的一部分提交，然後，當完成讀操作時，會在程序的不同部分執行其他操作，執行操作的順序可能與所請求的順序不同。
通常，CompletionService 依賴於一個單獨的 Executor 來實際執行任務，在這種情況下，CompletionService 只管理一個內部完成隊列。ExecutorCompletionService 類提供了此方法的一個實現。
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CompletionService方法摘要 |
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poll() 獲取並移除表示下一個已完成任務的 Future，如果不存在這樣的任務，則返回 null。 |
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poll(long timeout, TimeUnit unit) 獲取並移除表示下一個已完成任務的 Future，如果目前不存在這樣的任務，則將等待指定的時間（如果有必要）。 |
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submit(Runnable task, V result) 提交要執行的 Runnable 任務，並返回一個表示任務完成的 Future，可以提取或輪詢此任務。 |
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take() 獲取並移除表示下一個已完成任務的 Future，如果目前不存在這樣的任務，則等待。 |
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ExecutorCompletionService(Executor executor)
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ExecutorCompletionService(Executor executor,
BlockingQueue<Future<V>> completionQueue)
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示例：
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10); //創建線程池，傳遞給coms
用threadPool執行任務，執行的任務返回結果都是整數
CompletionService<Integer> coms = newExecutorCompletionService<Integer>(threadPool);
提交10個任務 種麥子
for (int i=0; i<10; i++)
{
finalint num = i+1;
coms.submit(newCallable<Integer>(){
public Integercall() 覆蓋call方法
{匿名內部類使用外部變量要用final修飾
SOP(任務+num);
Thread.sleep(newRandom().nextInt(6)*1000);
return num;
}
});
}
等待收穫 割麥子
for (int i=0; i<10; i++)
{ take獲取第一個Future對象，用get獲取結果
SOP(coms.take().get());
}
