Java多線程併發編程一覽筆錄

知識體系圖：

1、線程是什麼？

線程是進程中獨立運行的子任務。

2、創建線程的方式

方式一：將類聲明爲 Thread 的子類。該子類應重寫 Thread 類的 run 方法

方式二：聲明實現 Runnable 接口的類。該類然後實現 run 方法

推薦方式二，因爲接口方式比繼承方式更靈活，也減少程序間的耦合。

3、獲取當前線程信息？

Thread.currentThread()

4、線程的分類

線程分爲守護線程、用戶線程。線程初始化默認爲用戶線程。

setDaemon(true) 將該線程標記爲守護線程或用戶線程。

特性：設置守護線程，會作爲進程的守護者，如果進程內沒有其他非守護線程，那麼守護線程也會被銷燬，即使可能線程內沒有運行結束。

5、線程間的關係？

某線程a 中啓動另外一個線程 t，那麼我們稱 線程 t是 線程a 的一個子線程，而 線程a 是 線程t 的 父線程。

最典型的就是我們在main方法中 啓動 一個 線程去執行。其中main方法隱含的main線程爲父線程。

6、線程API一覽：如何啓動、停止、暫停、恢復線程？

（1）start()  使線程處於就緒狀態，Java虛擬機會調用該線程的run方法；

（2）stop()  停止線程，已過時，存在不安全性：

一是可能請理性的工作得不得完成；

二是可能對鎖定的對象進行“解鎖”，導致數據不同步不一致的情況。

推薦 使用 interrupt() +拋異常 中斷線程。

（3）suspend() 暫停線程，已過時。

resume() 恢復線程，已過時。

suspend 與resume 不建議使用，存在缺陷：

一是可能獨佔同步對象；

二是導致數據不一致。

（4）yield() 放棄當前線程的CPU資源。放棄時間不確認，也有可能剛剛放棄又獲得CPU資源。

（5）t.join() 等待該線程t 銷燬終止。

7、synchronized關鍵字用法

一 原子性（互斥性）：實現多線程的同步機制，使得鎖內代碼的運行必需先獲得對應的鎖，運行完後自動釋放對應的鎖。

二 內存可見性：在同一鎖情況下，synchronized鎖內代碼保證變量的可見性。

三 可重入性：當一個線程獲取一個對象的鎖，再次請求該對象的鎖時是可以再次獲取該對象的鎖的。

如果在synchronized鎖內發生異常，鎖會被釋放。

總結：

（1）synchronized方法  與  synchronized(this) 代碼塊 鎖定的都是當前對象，不同的只是同步代碼的範圍

（2）synchronized (非this對象x)  將對象x本身作爲“對象監視器”：

a、多個線程同時執行 synchronized(x) 代碼塊，呈現同步效果。

b、當其他線程同時執行對象x裏面的 synchronized方法時，呈現同步效果。

c、當其他線程同時執行對象x裏面的 synchronized(this)方法時，呈現同步效果。

（3）靜態synchronized方法 與  synchronized(calss)代碼塊 鎖定的都是Class鎖。Class 鎖與 對象鎖 不是同一個鎖，兩者同時使用情況可能呈異步效果。

（4）儘量不使用 synchronized(string)，是因爲string的實際鎖爲string的常量池對象，多個值相同的string對象可能持有同一個鎖。

8、volatile關鍵字用法

一 內存可見性：保證變量的可見性，線程在每次使用變量的時候，都會讀取變量修改後的最的值。

二 不保證原子性。

9、線程間的通信方式

線程間通信的方式主要爲共享內存、線程同步。

線程同步除了synchronized互斥同步外，也可以使用wait/notify實現等待、通知的機制。

（1）wait/notify屬於Object類的方法，但wait和notify方法調用，必須獲取對象的對象級別鎖，即synchronized同步方法或同步塊中使用。

（2）wait()方法：在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，或者其他某個線程中斷當前線程，導致當前線程一直阻塞等待。等同wait(0)方法。

wait(long timeout) 在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某個線程中斷當前線程，或者已超過某個實際時間量前，導致當前線程等待。 單位爲毫秒。

void wait(long timeout, int nanos)  與 wait(long timeout) 不同的是增加了額外的納秒級別，更精細的等待時間控制。

（3）notfiy方法：喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。選擇是任意性的，並在對實現做出決定時發生。線程通過調用其中一個 wait 方法，在對象的監視器上等待。 

（4）notifyAll方法：喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。

需要：wait被執行後，會自動釋放鎖，而notify被執行後，鎖沒有立刻釋放，由synchronized同步塊結束時釋放。

應用場景：簡單的生產、消費問題。

synchronized (lock) {//獲取到對象鎖lock
	try {
		lock.wait();//等待通信信號, 釋放對象鎖lock
	} catch (InterruptedException e) {
		e.printStackTrace();
	}
	//接到通信信號
}

synchronized (lock) {//獲取到對象鎖lock
	lock.notify();//通知並喚醒某個正等待的線程
    //其他操作
}
//釋放對象鎖lock

10、ThreadLocal與InheritableThreadLocal

讓每個線程都有自己獨立的共享變量，有兩種方式：

一 該實例變量封存在線程類內部；如果該實例變量（非static）是引用類型，存在可能逸出的情況。

二 就是使用ThreadLocal在任意地方構建變量，即使是靜態的（static)。具有很好的隔離性。

（1）重寫initialValue()方法：  初始化ThreadLocal變量，解決get()返回null問題（

（2）InheritableThreadLocal 子線程可以讀取父線程的值，但反之不行

11、ReentrantLock的使用

一個簡單的示例：

private java.util.concurrent.locks.Lock lock = new ReentrantLock();
public void method() {
	try {
		lock.lock();
		//獲取到鎖lock，同步塊
	} finally {
		lock.unlock();//釋放鎖lock
	}
}

ReentrantLock 比 synchronized 功能更強大，主要體現：

（1）ReentrantLock 具有公平策略的選擇。

（2）ReentrantLock 可以在獲取鎖的時候，可有條件性地獲取，可以設置等待時間，很有效地避免死鎖。

如 tryLock() 和 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)

（3）ReentrantLock 可以獲取鎖的各種信息，用於監控鎖的各種狀態。

（4）ReentrantLock 可以靈活實現多路通知，即Condition的運用。

--------------------------------------------------------------------------------------

一、公平鎖與非公平鎖

ReentrantLock 默認是非公平鎖，允許線程“搶佔插隊”獲取鎖。公平鎖則是線程依照請求的順序獲取鎖，近似FIFO的策略方式。

二、鎖的使用： 

（1）lock()  阻塞式地獲取鎖，只有在獲取到鎖後才處理interrupt信息

（2）lockInterruptibly() 阻塞式地獲取鎖，立即處理interrupt信息，並拋出異常

（3）tryLock()  嘗試獲取鎖，不管成功失敗，都立即返回true、false，注意的是即使已將此鎖設置爲使用公平排序策略，tryLock()仍然可以打開公平性去插隊搶佔。如果希望遵守此鎖的公平設置，則使用 tryLock(0, TimeUnit.SECONDS)，它幾乎是等效的（也檢測中斷）。

（4）tryLock(long timeout, TimeUnit unit)在timeout時間內阻塞式地獲取鎖，成功返回true，超時返回false，同時立即處理interrupt信息，並拋出異常。

如果想使用一個允許闖入公平鎖的定時 tryLock，那麼可以將定時形式和不定時形式組合在一起： 

if (lock.tryLock() || lock.tryLock(timeout, unit) ) { ... }

private java.util.concurrent.locks.ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void testMethod() {
	try {
		if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
			//獲取到鎖lock，同步塊
		} else {
			//沒有獲取到鎖lock
		}
	} catch (InterruptedException e) {
		e.printStackTrace();
	} finally {
		if (lock.isHeldByCurrentThread())//如果當前線程持有鎖lock，則釋放鎖lock
			lock.unlock();
	}
}
}

三、條件Condition的使用

條件Condition可以由鎖lock來創建，實現多路通知的機制。

具有await、signal、signalAll的方法，與wait/notify類似，需要在獲取鎖後方能調用。

private final java.util.concurrent.locks.Lock lock = new ReentrantLock();
private final java.util.concurrent.locks.Condition condition = lock.newCondition();
public void await() {
	try {
		lock.lock();
		//獲取到鎖lock
		condition.await();//等待condition通信信號，釋放condition鎖
		//接到condition通信
	} catch (InterruptedException e) {
		e.printStackTrace();
	} finally {
		lock.unlock();//釋放對象鎖lock
	}
}

12、ReentrantReadWriteLock的使用

ReentrantReadWriteLock是對ReentrantLock 更進一步的擴展，實現了讀鎖readLock()（共享鎖）和寫鎖writeLock()（獨佔鎖），實現讀寫分離。讀和讀之間不會互斥，讀和寫、寫和讀、寫和寫之間纔會互斥，提升了讀寫的性能。

讀鎖示例：

private final java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void method() {
	try {
		lock.readLock().lock();
		//獲取到讀鎖readLock，同步塊
	} finally {
		lock.readLock().unlock();//釋放讀鎖readLock
	}
}

寫鎖示例：

private final java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void method() {
	try {
		lock.writeLock().lock();
		//獲取到寫鎖writeLock，同步塊
	} finally {
		lock.writeLock().unlock();//釋放寫鎖writeLock
	}
}

13、同步容器與異步容器概覽

（1）同步容器

包括兩部分：

一個是早期JDK的Vector、Hashtable；

一個是它們的同系容器，JDK1.2加入的同步包裝類，使用Collections.synchronizedXxx工廠方法創建。

Map<String, Integer> hashmapSync = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>());

同步容器都是線程安全的，一次只有一個線程訪問容器的狀態。

但在某些場景下可能需要加鎖來保護複合操作。

複合類操作如：新增、刪除、迭代、跳轉以及條件運算。

這些複合操作在多線程併發的修改容器時，可能會表現出意外的行爲，

最經典的便是ConcurrentModificationException，

原因是當容器迭代的過程中，被併發的修改了內容，這是由於早期迭代器設計的時候並沒有考慮併發修改的問題。

其底層的機制無非就是用傳統的synchronized關鍵字對每個公用的方法都進行同步，使得每次只能有一個線程訪問容器的狀態。這很明顯不滿足我們今天互聯網時代高併發的需求，在保證線程安全的同時，也必須有足夠好的性能。

（2）併發容器

 與Collections.synchronizedXxx()同步容器等相比，util.concurrent中引入的併發容器主要解決了兩個問題： 

1）根據具體場景進行設計，儘量避免synchronized，提供併發性。 

2）定義了一些併發安全的複合操作，並且保證併發環境下的迭代操作不會出錯。

util.concurrent中容器在迭代時，可以不封裝在synchronized中，可以保證不拋異常，但是未必每次看到的都是"最新的、當前的"數據。

Map<String, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<String, Integer>()

ConcurrentHashMap 替代同步的Map即（Collections.synchronized（new HashMap()））。衆所周知，HashMap是根據散列值分段存儲的，同步Map在同步的時候會鎖住整個Map，而ConcurrentHashMap在設計存儲的時候引入了段落Segment定義，同步的時候只需要鎖住根據散列值鎖住了散列值所在的段落即可，大幅度提升了性能。ConcurrentHashMap也增加了對常用複合操作的支持，比如"若沒有則添加"：putIfAbsent()，替換：replace()。這2個操作都是原子操作。注意的是ConcurrentHashMap 弱化了size()和isEmpty()方法，併發情況儘量少用，避免導致可能的加鎖（當然也可能不加鎖獲得值，如果map數量沒有變化的話）。

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet分別代替List和Set，主要是在遍歷操作爲主的情況下來代替同步的List和同步的Set，這也就是上面所述的思路：迭代過程要保證不出錯，除了加鎖，另外一種方法就是"克隆"容器對象。---缺點也明顯，佔有內存，且數據最終一致，但數據實時不一定一致，一般用於讀多寫少的併發場景。

ConcurrentSkipListMap可以在高效併發中替代SoredMap（例如用Collections.synchronzedMap包裝的TreeMap）。

ConcurrentSkipListSet可以在高效併發中替代SoredSet（例如用Collections.synchronzedSet包裝的TreeMap）。

ConcurrentLinkedQuerue是一個先進先出的隊列。它是非阻塞隊列。注意儘量用isEmpty，而不是size();

14、CountDownLatch閉鎖的使用

CountDownLatch是一個同步輔助類。

通常運用場景：

（1）作爲啓動信號：將計數 1 初始化的 CountDownLatch 用作一個簡單的開/關鎖存器，或入口。

通俗描述：田徑賽跑運動員等待（每位運動員爲一個線程，都在await()）的"發令槍"，當發令槍countDown()，喊0的時候，所有運動員跳過await()起跑線併發跑起來了。

（2）作爲結束信號：在通過調用 countDown() 的線程打開入口前，所有調用 await 的線程都一直在入口處等待。用 N 初始化的 CountDownLatch 可以使一個線程在 N 個線程完成某項操作之前一直等待，或者使其在某項操作完成 N 次之前一直等待。

通俗描述：某裁判，在終點等待所有運動員都跑完，每個運動員跑完就計數一次（countDown()）當爲0時，就可以往下繼續統計第一人到最後一個撞線的時間。

public long timeTasks(int nThreads, final Runnable task) throws InterruptedException {
	/**
	 *一個啓動信號，在 driver 爲繼續執行 worker 做好準備之前，它會阻止所有的 worker 繼續執行。 
	 */
	final CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
	/**
	 * 一個完成信號，它允許 driver 在完成所有 worker 之前一直等待。 
	 */
	final CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(nThreads);
	for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
		Thread t = new Thread() {
			public void run() {
				try {
					startSignal.await();/** 阻塞於此，一直到startSignal計數爲0，再往下執行 */
					try {
						task.run();
					} finally {
						doneSignal.countDown();/** doneSignal 計數減一，直到最後一個線程結束 */
					}
				} catch (InterruptedException ignored) {
				}
			}
		};
		t.start();
	}
	long start = System.currentTimeMillis();
	startSignal.countDown();/** doneSignal 計數減一，爲0，所有task開始併發執行run */
	doneSignal.await();/** 阻塞於此，一直到doneSignal計數爲0，再往下執行 */
	long end = System.currentTimeMillis();
	return end - start;
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
	final Runnable task = new Runnable() {
		@Override
		public void run() {
			try {
				Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
		}
	};
	long time = new CountDownLatchTest().timeTasks(10, task);
	System.out.println("耗時：" + time + "ms");
}

更多的api：

boolean await(long timeout, TimeUnit unit) 使當前線程在鎖存器倒計數至零之前一直等待，除非線程被中斷或超出了指定的等待時間。 

 

15、CyclicBarrier關卡的使用

CyclicBarrier是一個同步輔助類。

CyclicBarrier讓一個線程達到屏障時被阻塞，直到最後一個線程達到屏障時，屏障纔會開門，所有被屏障攔截的線程纔會繼續執行

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)構造函數，用於在所有線程都到達屏障後優先執行barrierAction的run()方法

使用場景：

可以用於多線程計算以後，最後使用合併計算結果的場景；

通俗描述：某裁判，在終點（await()阻塞處）等待所有運動員都跑完，所有人都跑完就可以做喫炸雞啤酒（barrierAction），但是隻要一個人沒跑完就都不能喫炸雞啤酒，當然也沒規定他們同時跑（當然也可以，一起使用CountDownLatch)。

--------------------------------------------------------------------------------------

CyclicBarrier與CountDownLatch的區別：

CountDownLatch強調的是一個線程等待多個線程完成某件事，只能用一次，無法重置；

CyclicBarrier強調的是多個線程互相等待完成，纔去做某個事情，可以重置。

public static class WorkerThread implements Runnable {

	private final CyclicBarrier cyclicBarrier;

	public WorkerThread(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
		this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " pre-working");
			/**
			 * 線程在這裏等待，直到所有線程都到達barrier。
			 */
			cyclicBarrier.await();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " working");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

public static void main(String[] args) {
	int THREAD_NUM = 5;
	final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(THREAD_NUM, new Runnable() {
		/**
		 * 當所有線程到達barrier時執行
		 */
		@Override
		public void run() {
			System.out.println("--------------Inside Barrier--------------");
		}
	});

	for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
		new Thread(new WorkerThread(cyclicBarrier)).start();
	}
}

更多api：

int await(long timeout,  TimeUnit unit) 在所有參與者都已經在此屏障上調用 await 方法之前將一直等待,或者超出了指定的等待時間。 

 

16、Semaphore信號量的使用

Semaphore信號量是一個計數信號量。

可以認爲，Semaphore維護一個許可集。如有必要，在許可可用前會阻塞每一個 acquire()，然後再獲取該許可。每個 release() 添加一個許可，從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。

通俗描述：某個車庫只有N個車位，車主們要泊車，請向車庫保安處阻塞 acquire()等待獲取許可證，當獲得許可證，車主們纔可以去泊車。當某個車主離開車位的時候，交還許可證release() ，從而其他阻塞等待的車主有機會獲得許可證。

另外：

Semaphore 默認是非公平策略，允許線程“搶佔插隊”獲取許可證。公平策略則是線程依照請求的順序獲取許可證，近似FIFO的策略方式。

17、Executors框架（線程池）的使用

（1）線程池是什麼？

線程池是一種多線程的處理方式，利用已有線程對象繼續服務新的任務（按照一定的執行策略），而不是頻繁地創建銷燬線程對象，由此提供服務的吞吐能力，減少CPU的閒置時間。具體組成部分包括：

a、線程池管理器（ThreadPool）用於創建和管理線程池，包括創建線程池、銷燬線程池，添加新任務。

b、工作線程（Worker）線程池中的線程，閒置的時候處於等待狀態，可以循環回收利用。

c、任務接口（Task）每個任務必須實現的接口類，爲工作線程提供調用，主要規定了任務的入口、任務完成的收尾工作、任務的狀態。

d、等待隊列（Queue）存放等待處理的任務，提供緩衝機制。

 

（2）Executors框架常見的執行策略

Executors框架提供了一些便利的執行策略。

java.util.concurrent.ExecutorService service = java.util.concurrent.Executors.newFixedThreadPool(100);

- newSingleThreadExecutor：創建一個單線程的線程池。
這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當於單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因爲異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
- newFixedThreadPool：創建固定大小的線程池。
每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因爲執行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。
- newCachedThreadPool：創建一個可緩存的線程池。
如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴於操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。
- newScheduledThreadPool：創建一個大小無限的線程池。
此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。
- newSingleThreadScheduledExecutor：創建一個單線程的線程池。
此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。

（3）ExecutorService線程池管理

ExecutorService的生命週期有3個狀態：運行、關閉（shutting down)、停止。

提交任務submit(xxx)擴展了基本方法 Executor.execute(java.lang.Runnable)。 

<T> Future<T>  submit(Callable<T> task)  提交一個返回值的任務用於執行，返回一個表示任務的未決結果的 Future。 

Future<?> submit(Runnable task)  提交一個 Runnable 任務用於執行，並返回一個表示該任務的 Future。 

<T> Future<T> submit(Runnable task, T result) 提交一個 Runnable 任務用於執行，並返回一個表示該任務的 Future。

shutdown()  啓動一次順序關閉，執行以前提交的任務，但不接受新任務。

List<Runnable> shutdownNow()   試圖停止所有正在執行的活動任務，暫停處理正在等待的任務，並返回等待執行的任務列表。 

一個簡單的示例：

public static void main(String[] args) {
	ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
		executorService.submit(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("哈哈");
			}
		});
	}
	/**
	 * 如果不再需要新任務，請適當關閉executorService並拒絕新任務
	 */
	executorService.shutdown();
}

（3）ThreadPoolExecutor機制

ThreadPoolExecutor爲Executors的線程池內部實現類。

構造函數詳解：

參數名	作用
corePoolSize	核心線程池大小
maximumPoolSize	最大線程池大小
keepAliveTime	線程池中超過corePoolSize數目的空閒線程最大存活時間； 可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心線程有效時間
TimeUnit	keepAliveTime時間單位
workQueue	阻塞任務隊列
threadFactory	新建線程工廠
RejectedExecutionHandler	當提交任務數超過maxmumPoolSize+workQueue之和時， 任務會交給RejectedExecutionHandler來處理

ThreadPoolExecutor線程池管理機制：

1.當線程池小於corePoolSize時，新提交任務將創建一個新線程執行任務，即使此時線程池中存在空閒線程。 

2.當線程池達到corePoolSize時，新提交任務將被放入workQueue中，等待線程池中任務調度執行 

3.當workQueue已滿，且maximumPoolSize>corePoolSize時，新提交任務會創建新線程執行任務 

4.當提交任務數超過maximumPoolSize時，新提交任務由RejectedExecutionHandler處理 

5.當線程池中超過corePoolSize線程，空閒時間達到keepAliveTime時，關閉空閒線程 

6.當設置allowCoreThreadTimeOut(true)時，線程池中corePoolSize線程空閒時間達到keepAliveTime也將關閉

 一個簡單的示例：

public static void main(String[] args) {
	java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = 
		new ThreadPoolExecutor(10, //corePoolSize 核心線程數
					100, //maximumPoolSize 最大線程數
					30, //keepAliveTime 線程池中超過corePoolSize數目的空閒線程最大存活時間；
						// TimeUnit keepAliveTime時間單位
					TimeUnit.SECONDS, 
						//workQueue 阻塞任務隊列
					 new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1000),
						//threadFactory 新建線程的工廠
					Executors.defaultThreadFactory(), 
						//RejectedExecutionHandler當提交任務數超過maxmumPoolSize+workQueue之和時，
						// 任務會交給RejectedExecutionHandler來處理
					new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()						
	);
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
		threadPoolExecutor.submit(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("哈哈");
			}
		});
	}
	/**
	 * 如果不再需要新任務，請適當關閉threadPoolExecutor並拒絕新任務
	 */
	threadPoolExecutor.shutdown();
}

 

18、可攜帶結果的任務Callable 和 Future / FutureTask

（1）爲解決Runnable接口不能返回一個值或受檢查的異常，可以採用Callable接口實現一個任務。

    public interface Callable<V> {  
        /** 
         * Computes a result, or throws an exception if unable to do so. 
         * 
         * @return computed result 
         * @throws Exception if unable to compute a result 
         */  
        V call() throws Exception;  
    }  

（2）Future表示異步計算的結果，可以對於具體的Runnable或者Callable任務進行查詢是否完成，查詢是否取消，獲取執行結果，取消任務等操作。

V get() throws InterruptedException, ExecutionException  如有必要，等待計算完成，然後獲取其結果。 

V get(long timeout, TimeUnit unit)  throws InterruptedException,  ExecutionException,  TimeoutException  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）。 

（3）FutureTask

FutureTask則是一個RunnableFuture<V>，而RunnableFuture實現了Runnbale又實現了Futrue<V>這兩個接口。

簡單示例一：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(new Callable<Integer>() {
			@Override
			public Integer call() throws Exception {
				// 返回一個值或受檢查的異常
				//throw new Exception();
				return new Random().nextInt(100);
			}
		});
		new Thread(future).start();;
		/**
		 * 模擬其他業務邏輯
		 */
		Thread.sleep(1000);
		//Integer result = future.get(0, TimeUnit.SECONDS);
		Integer result = null;
		try {
			result = future.get();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("result========" + result);
	}

簡單示例二，採用Executors：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		java.util.concurrent.ExecutorService threadPoolExecutor =
                java.util.concurrent.Executors.newCachedThreadPool();
		Future<Integer> future = threadPoolExecutor.submit(
                    new Callable<Integer>() {
			@Override
			public Integer call() throws Exception {
				// 返回一個值或受檢查的異常
				//throw new Exception();
				return new Random().nextInt(100);
			}
		});
		/**
		 * 如果不再需要新任務，請適當關閉threadPoolExecutor並拒絕新任務
		 */
		threadPoolExecutor.shutdown();
		/**
		 * 模擬其他業務邏輯
		 */
		Thread.sleep(1000);
		//Integer result = future.get(0, TimeUnit.SECONDS);
		Integer result = null;
		try {
			result = future.get();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("result========" + result);
	}

簡單示例三，採用Executors+CompletionService：

	static class MyCallable implements Callable<Integer> {
		private final int i;
		public MyCallable(int i) {
			super();
			this.i = i;
		}
		@Override
		public Integer call() throws Exception {
			// 返回一個值或受檢查的異常
			//throw new Exception();
			return new Integer(i);
		}
	}
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		java.util.concurrent.ExecutorService threadPoolExecutor =  
                  java.util.concurrent.Executors.newCachedThreadPool();
		java.util.concurrent.CompletionService<Integer> completionService = 	
                  new java.util.concurrent.ExecutorCompletionService<Integer>(threadPoolExecutor);
		final int threadNum = 10;
		for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
			completionService.submit(new MyCallable(i + 1));
		}
		/**
		 * 如果不再需要新任務，請適當關閉threadPoolExecutor並拒絕新任務
		 */
		threadPoolExecutor.shutdown();
		/**
		 * 模擬其他業務邏輯
		 */
		Thread.sleep(2000);
		for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
			try {
				System.out.println("result========" + completionService.take().get());
			} catch (ExecutionException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

注意的是提交到CompletionService中的Future是按照完成的順序排列的，而不是按照添加的順序排列的。

 

19、Atomic系列-原子變量類

其基本的特性就是在多線程環境下，當有多個線程同時執行這些類的實例包含的方法時，具有排他性，即當某個線程進入方法，執行其中的指令時，不會被其他線程打斷，而別的線程就像自旋鎖一樣，一直等到該方法執行完成，才由JVM從等待隊列中選擇一個另一個線程進入，這只是一種邏輯上的理解。實際上是藉助硬件的相關指令來實現的，不會阻塞線程(或者說只是在硬件級別上阻塞了)。其中的類可以分成4組

基本類：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean；

引用類型：AtomicReference、AtomicStampedRerence、AtomicMarkableReference；--AtomicStampedReference 或者 AtomicMarkableReference 解決線程併發中，導致的ABA問題

數組類型：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray ---數組長度固定不可變，但保證數組上每個元素的操作絕對安全的

屬性原子修改器（Updater）：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater

Updater使用限制：

限制1：操作的目標不能是static類型，前面說到unsafe的已經可以猜測到它提取的是非static類型的屬性偏移量，如果是static類型在獲取時如果沒有使用對應的方法是會報錯的，而這個Updater並沒有使用對應的方法。

限制2：操作的目標不能是final類型的，因爲final根本沒法修改。

限制3：必須是volatile類型的數據，也就是數據本身是讀一致的。

限制4：屬性必須對當前的Updater所在的區域是可見的，也就是private如果不是當前類肯定是不可見的，protected如果不存在父子關係也是不可見的，default如果不是在同一個package下也是不可見的。

簡單示例：

	static class A {
		volatile int intValue = 100;
	}
	private AtomicIntegerFieldUpdater<A> atomicIntegerFieldUpdater 
			= AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(A.class, "intValue");

 

20、總結

什麼叫線程安全？

線程安全就是每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的。 

線程安全就是說多線程訪問同一代碼，不會產生不確定的結果。

線程安全問題多是由全局變量和靜態變量引起的，當多個線程對共享數據只執行讀操作，不執行寫操作時，一般是線程安全的；當多個線程都執行寫操作時，需要考慮線程同步來解決線程安全問題。

什麼叫線程同步？

多個線程操作一個資源的情況下，導致資源數據前後不一致。這樣就需要協調線程的調度，即線程同步。 解決多個線程使用共通資源的方法是：線程操作資源時獨佔資源，其他線程不能訪問資源。使用鎖可以保證在某一代碼段上只有一條線程訪問共用資源。

有兩種方式實現線程同步：

1、synchronized

2、同步鎖（Lock）

什麼叫線程通信？

有時候線程之間需要協作和通信。

有兩種方式實現線程通信：

1、synchronized 實現內存可見性，滿足線程共享變量

2、wait/notify\notifyAll（synchronized同步方法或同步塊中使用） 實現內存可見性，及生產消費模式的相互喚醒機制

3、同步鎖（Lock）的Condition（await\signal\signalAll）

4、管道，實現數據的共享，滿足讀寫模式

 

 

更多Demo：https://git.oschina.net/svenaugustus/MyJavaMultithreadingLab

原文鏈接：https://my.oschina.net/langxSpirit/blog/825290