併發包
Java多線程相關類的實現都在Java的併發包concurrent，concurrent包主要包含3部分內容，第一個是atomic包，裏面主要是一些原子類，比如AtomicInteger、AtomicIntegerArray等；第二個是locks包，裏面主要是鎖相關的類，比如ReentrantLock、Condition等；第三個就是屬於concurrent包的內容，主要包括線程池相關類（Executors）、阻塞集合類（BlockingQueue）、併發Map類（ConcurrentHashMap）、線程相關類（Thread、Runnable、Callable）等。
同步容器類
Vector與ArrayList區別
1.ArrayList是最常用的List實現類，內部是通過數組實現的，它允許對元素進行快速隨機訪問。數組的缺點是每個元素之間不能有間隔，當數組大小不滿足時需要增加存儲能力，就要講已經有數組的數據複製到新的存儲空間中。當從ArrayList的中間位置插入或者刪除元素時，需要對數組進行復制、移動、代價比較高。因此，它適合隨機查找和遍歷，不適合插入和刪除。
2.Vector與ArrayList一樣，也是通過數組實現的，不同的是它支持線程的同步，即某一時刻只有一個線程能夠寫Vector，避免多線程同時寫而引起的不一致性，但實現同步需要很高的花費，因此，訪問它比訪問ArrayList慢
注意: Vector線程安全、ArrayList線程不安全，通過源碼發現，vector的方法加了同步synchrozined,arraylist的方法並沒有加同步，是不安全的。
Vector源碼類
Add方法源碼類
Arraylist源碼
Add方法源碼
HasTable與HasMap
1.HashMap不是線程安全的
HastMap是一個接口 是map接口的子接口，是將鍵映射到值的對象，其中鍵和值都是對象，並且不能包含重複鍵，但可以包含重複值。HashMap允許null key和null value，而hashtable不允許。
2.HashTable是線程安全的一個Collection。
3.HashMap是Hashtable的輕量級實現（非線程安全的實現），他們都完成了Map接口，主要區別在於HashMap允許空（null）鍵值（key）,由於非線程安全，效率上可能高於Hashtable。
HashMap允許將null作爲一個entry的key或者value，而Hashtable不允許。
HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。
注意: HashTable線程安全，HashMap線程不安全。
源碼分析
synchronizedMap
Collections.synchronized*(m) 將線程不安全額集合變爲線程安全集合
ConcurrentHashMap
ConcurrentMap接口下有倆個重要的實現 :
ConcurrentHashMap
ConcurrentskipListMap (支持併發排序功能。彌補ConcurrentHas hMa p)
ConcurrentHashMap內部使用段(Segment)來表示這些不同的部分，每個段其實就是一個
小的HashTable,它們有自己的鎖。只要多個修改操作發生在不同的段上，它們就可以並
發進行。把一個整體分成了16個段(Segment.也就是最高支持16個線程的併發修改操作。
這也是在重線程場景時減小鎖的粒度從而降低鎖競爭的一種方案。並且代碼中大多共享變
量使用volatile關鍵字聲明，目的是第一時間獲取修改的內容，性能非常好。
CountDownLatch
CountDownLatch類位於java.util.concurrent包下，利用它可以實現類似計數器的功能。比如有一個任務A，它要等待其他4個任務執行完畢之後才能執行，此時就可以利用CountDownLatch來實現這種功能了。
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public class Test002 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { System.out.println("等待子線程執行完畢..."); CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2); new Thread(new Runnable() {
@Override public void run() { System.out.println("子線程," + Thread.currentThread().getName() + "開始執行..."); countDownLatch.countDown();// 每次減去1 System.out.println("子線程," + Thread.currentThread().getName() + "結束執行..."); } }).start(); new Thread(new Runnable() {
@Override public void run() { System.out.println("子線程," + Thread.currentThread().getName() + "開始執行..."); countDownLatch.countDown(); System.out.println("子線程," + Thread.currentThread().getName() + "結束執行..."); } }).start();
countDownLatch.await();// 調用當前方法主線程阻塞 countDown結果爲0, 阻塞變爲運行狀態 System.out.println("兩個子線程執行完畢...."); System.out.println("繼續主線程執行.."); }
}
CyclicBarrierCyclicBarrier初始化時規定一個數目，然後計算調用了CyclicBarrier.await()進入等待的線程數。當線程數達到了這個數目時，所有進入等待狀態的線程被喚醒並繼續。 CyclicBarrier就象它名字的意思一樣，可看成是個障礙， 所有的線程必須到齊後才能一起通過這個障礙。 CyclicBarrier初始時還可帶一個Runnable的參數， 此Runnable任務在CyclicBarrier的數目達到後，所有其它線程被喚醒前被執行。
SemaphoreSemaphore是一種基於計數的信號量。它可以設定一個閾值，基於此，多個線程競爭獲取許可信號，做自己的申請後歸還，超過閾值後，線程申請許可信號將會被阻塞。Semaphore可以用來構建一些對象池，資源池之類的，比如數據庫連接池，我們也可以創建計數爲1的Semaphore，將其作爲一種類似互斥鎖的機制，這也叫二元信號量，表示兩種互斥狀態。它的用法如下： availablePermits函數用來獲取當前可用的資源數量 wc.acquire(); //申請資源 wc.release();// 釋放資源
案例: 需求: 一個廁所只有3個坑位，但是有10個人來上廁所，那怎麼辦？假設10的人的編號分別爲1-10，並且1號先到廁所，10號最後到廁所。那麼1-3號來的時候必然有可用坑位，順利如廁，4號來的時候需要看看前面3人是否有人出來了，如果有人出來，進去，否則等待。同樣的道理，4-10號也需要等待正在上廁所的人出來後才能進去，並且誰先進去這得看等待的人是否有素質，是否能遵守先來先上的規則。 代碼:
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class Parent implements Runnable { private String name; private Semaphore wc; public Parent(String name,Semaphore wc){ this.name=name; this.wc=wc; } @Override public void run() { try { // 剩下的資源(剩下的茅坑) int availablePermits = wc.availablePermits(); if (availablePermits > 0) { System.out.println(name+"天助我也,終於有茅坑了..."); } else { System.out.println(name+"怎麼沒有茅坑了..."); } //申請茅坑 如果資源達到3次，就等待 wc.acquire(); System.out.println(name+"終於輪我上廁所了..爽啊"); Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); // 模擬上廁所時間。 System.out.println(name+"廁所上完了..."); wc.release();
} catch (Exception e) {
} } } public class TestSemaphore02 { public static void main(String[] args) { // 一個廁所只有3個坑位，但是有10個人來上廁所，那怎麼辦？假設10的人的編號分別爲1-10，並且1號先到廁所，10號最後到廁所。那麼1-3號來的時候必然有可用坑位，順利如廁，4號來的時候需要看看前面3人是否有人出來了，如果有人出來，進去，否則等待。同樣的道理，4-10號也需要等待正在上廁所的人出來後才能進去，並且誰先進去這得看等待的人是否有素質，是否能遵守先來先上的規則。 Semaphore semaphore = new Semaphore(3); for (int i = 1; i <=10; i++) { Parent parent = new Parent("第"+i+"個人,",semaphore); new Thread(parent).start(); } } }
併發隊列在併發隊列上JDK提供了兩套實現，一個是以ConcurrentLinkedQueue爲代表的高性能隊 列，一個是以BlockingQueue接口爲代表的阻塞隊列，無論哪種都繼承自Queue。
ConcurrentLinkedDeque
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ConcurrentLinkedDeque q = new ConcurrentLinkedDeque(); q.offer("xx"); q.offer("碼雲"); q.offer("xxx"); q.offer("xxxx"); q.offer("艾姐"); //從頭獲取元素,刪除該元素 System.out.println(q.poll()); //從頭獲取元素,不刪除該元素 System.out.println(q.peek()); //獲取總長度 System.out.println(q.size());
BlockingQueue阻塞隊列（BlockingQueue）是一個支持兩個附加操作的隊列。這兩個附加的操作是： 在隊列爲空時，獲取元素的線程會等待隊列變爲非空。 阻塞隊列常用於生產者和消費者的場景，生產者是往隊列裏添加元素的線程，消費者是從隊列裏拿元素的線程。阻塞隊列就是生產者存放元素的容器，而消費者也只從容器裏拿元素。 在Java中，BlockingQueue的接口位於java.util.concurrent 包中(在Java5版本開始提供)，由上面介紹的阻塞隊列的特性可知，阻塞隊列是線程安全的。 在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解決了多線程中，如何高效安全“傳輸”數據的問題。通過這些高效並且線程安全的隊列類，爲我們快速搭建高質量的多線程程序帶來極大的便利
ArrayBlockingQueue ArrayBlockingQueue是一個有邊界的阻塞隊列，它的內部實現是一個數組。有邊界的意思是它的容量是有限的，我們必須在其初始化的時候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可改變。 ArrayBlockingQueue是以先進先出的方式存儲數據，最新插入的對象是尾部，最新移出的對象是頭部。下面 是一個初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子：
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LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue阻塞隊列大小的配置是可選的，如果我們初始化時指定一個大小，它就是有邊界的，如果不指定，它就是無邊界的。說是無邊界，其實是採用了默認大小爲Integer.MAX_VALUE的容量 。它的內部實現是一個鏈表。
和ArrayBlockingQueue一樣，LinkedBlockingQueue 也是以先進先出的方式存儲數據，最新插入的對象是尾部，最新移出的對象是頭部。下面是一個初始化和使LinkedBlockingQueue的例子：
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LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue(3); linkedBlockingQueue.add("張三"); linkedBlockingQueue.add("李四"); linkedBlockingQueue.add("李四"); System.out.println(linkedBlockingQueue.size()); |
PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一個沒有邊界的隊列，它的排序規則和 java.util.PriorityQueue一樣。需要注
意，PriorityBlockingQueue中允許插入null對象。
所有插入PriorityBlockingQueue的對象必須實現 java.lang.Comparable接口，隊列優先級的排序規則就
是按照我們對這個接口的實現來定義的。
另外，我們可以從PriorityBlockingQueue獲得一個迭代器Iterator，但這個迭代器並不保證按照優先級順
序進行迭代。
下面我們舉個例子來說明一下，首先我們定義一個對象類型，這個對象需要實現Comparable接口：
SynchronousQueue
SynchronousQueue隊列內部僅允許容納一個元素。當一個線程插入一個元素後會被阻塞，除非這個元素被另一個線程消費。
使用BlockingQueue模擬生產者與消費者
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class ProducerThread implements Runnable { private BlockingQueue queue; private volatile boolean flag = true; private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(); public ProducerThread(BlockingQueue queue) { this.queue = queue; }
@Override public void run() { try { System.out.println("生產線程啓動..."); while (flag) { System.out.println("正在生產數據...."); String data = count.incrementAndGet()+""; // 將數據存入隊列中 boolean offer = queue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS); if (offer) { System.out.println("生產者,存入" + data + "到隊列中,成功."); } else { System.out.println("生產者,存入" + data + "到隊列中,失敗."); } Thread.sleep(1000); } } catch (Exception e) {
} finally { System.out.println("生產者退出線程"); }
}
public void stop() { this.flag = false; } }
class ConsumerThread implements Runnable { private BlockingQueue<String> queue; private volatile boolean flag = true;
public ConsumerThread(BlockingQueue<String> queue) { this.queue = queue;
}
@Override public void run() { System.out.println("消費線程啓動..."); try { while (flag) { System.out.println("消費者,正在從隊列中獲取數據.."); String data = queue.poll(2, TimeUnit.SECONDS); if (data != null) { System.out.println("消費者,拿到隊列中的數據data:" + data); Thread.sleep(1000); } else { System.out.println("消費者,超過2秒未獲取到數據.."); flag = false; }
} } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println("消費者退出線程..."); }
}
}
public class ProducerAndConsumer { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(10); ProducerThread producerThread1 = new ProducerThread(queue); ProducerThread producerThread2 = new ProducerThread(queue); ConsumerThread consumerThread1 = new ConsumerThread(queue); Thread t1 = new Thread(producerThread1); Thread t2 = new Thread(producerThread2); Thread c1 = new Thread(consumerThread1); t1.start(); t2.start(); c1.start();
// 執行10s Thread.sleep(10 * 1000); producerThread1.stop(); producerThread2.stop();
} }
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