java8線程和異步常用的類

1.java.lang包

• 接口
  • Runnable：提供一個無參的run()，其實例將由線程執行；
  • Thread.UncaughtExceptionHandler(線程異常處理)： -
    • 當線程由於未捕獲的異常而終止時，將調用該接口；
    • 如果線程沒有設置，將調用ThreadGroup；
    • 如果ThreadGroup沒有處理，將調用默認的線程異常處理接口；
• 類
  • Thread(線程)：java程序中執行的線程；
  • ThreadGroup(線程組)：代表一組線程，繼承了UncaughtExceptionHandler；
  • ThreadLocal(線程局部變量)：詳解，每個線程都有自己獨立初始化的變量副本；
  • InheritableThreadLocal(可繼承線程局部變量)：詳解，擴展了ThreadLocal，子線程可繼承父線程的線程局部變量；
  • Thread.State(線程狀態)：枚舉類，表示線程的幾種狀態
    • NEW 尚未啓動的線程
    • RUNNABLE 執行的線程
    • BLOCKED 被阻塞等待監視器鎖定
    • WAITING 正在等待另一個線程執行
    • TIMED_WAITING 正在等待另一個線程執行一定時間
    • TERMINATED 已退出

2.java.util.concurrent包

線程池

CompletionService

• ExecutorService提交任務後，根據添加到線程池中的順序，依次獲取結果，獲取不到就阻塞
• CompletionService提交任務後，按任務完成的順序獲取結果，最先完成的任務最早獲取結果
  • ExecutorCompletionService 使用Executor執行任務的CompletionService

Executor

• 執行已提交的 Runnable 任務的對象
• 提供將任務提交與每個任務將如何運行的機制（包括線程使用的細節、調度等）分離的方法
• 通常使用 Executor 而不是顯式地創建線程
  • ExecutorService
    • 可終止執行，並可獲取返回結果Future
    • Executors提供創建ExecutorService及其子類對象的工廠方法，通常用此工廠方法創建ExecutorService對象
    • ScheduledExecutorService
      • 可在指定延遲後運行或定期執行的ExecutorService
      • ScheduledThreadPoolExecutor ScheduledExecutorService的實現
    • AbstractExecutorService ExecutorService法的默認抽象實現
      • ForkJoinPool ExecutorService的實現，支持工作竊取算法
      • ThreadPoolExecutor
        • ExecutorService的實現，使用幾個池線程之一執行任務，通常使用Executors工廠方法配置

線程相關

Callable

• 類似於Runnable，由另一個線程執行的類設計的
• 可以返回結果，能拋出被檢查的異常

ForkJoinWorkerThread

• 由ForkJoinPool管理的線程，執行ForkJoinTask

Delayed

• 標識接口，標記應該在給定延遲時間之後執行的對象

CompletionStage

• 用於異步執行中的階段處理，只有CompletableFuture一個實現類
• 階段執行的計算可以表示爲功能，消費者或可運行（分別使用名稱包括apply ， accept或run的方法），具體取決於是否需要參數和/或生成結果
• 示例：stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())

Future

• 表示異步計算的結果，使用get方法返回的結果
  • RunnableFuture
    • 帶有run方法的Future，使用run方法計算的結果作爲Future的get方法返回的結果
    • FutureTask 可取消的Future
  • ScheduledFuture
    • 延遲執行的Future
    • RunnableScheduledFuture
      • 延遲執行的RunnableFuture
  • CompletableFuture
    • 實現了Future和CompletionStage兩個接口，提供強大的Future的擴展功能
    • 提供了函數式編程的能力，極大的簡化異步編程的複雜性
    • 提供了異步執行中的階段處理，提供了轉換和組合功能
  • ForkJoinTask
    • 在ForkJoinPool內運行的任務的抽象基類，ForkJoinTask是一個輕量的線程實體
    • 可被分解的異步任務， fork()分解子任務並異步執行，執行完成後join()連接結果
    • 任務應避免使用synchronized方法或塊，並應儘可能減少其他阻塞同步
    • 可分割的任務不應該執行阻塞I/O
    • 不允許拋出IOExceptions之類的受檢查異常
    • CountedCompleter
      • 在任務完成時檢查是否有等待的任務，若沒有則觸發一個完成動作
    • RecursiveAction 無返回結果的ForkJoinTask
    • RecursiveTask 有返回結果的ForkJoinTask

集合

BlockingQueue

• 線程安全的阻塞隊列，FIFO一端入隊列，一端出隊列，主要用於生產者-消費者隊列
• 繼承Collection接口，支持remove(x)操作，但效率不高
• 不接受null
  • BlockingDeque
    • 雙端阻塞隊列，兩端都可以進隊列，也可以出隊列(putFirst,takeFirst,putLast,takeLast)
    • DelayQueue 無界阻塞隊列，在延遲期滿時才能從中提取元素
    • LinkedBlockingDeque 基於鏈表的雙端阻塞隊列
  • TransferQueue
    • 生產者可使用方法transfer(E)傳送消息，並一直等待直到消費者調用take或poll接收消息
    • LinkedTransferQueue 基於鏈表的無界TransferQueue
  • ArrayBlockingQueue
    • 由數組支持的有界阻塞隊列，列按FIFO（先進先出）原則對元素進行排序
  • LinkedBlockingQueue 基於鏈表的無界阻塞隊列
  • PriorityBlockingQueue 基於優先級的無界阻塞隊列
  • SynchronousQueue
    • 沒有任何內部容量，插入操作必須等待另一個線程的對應移除操作的阻塞隊列

ConcurrentMap

• 線程安全的map集合
  • ConcurrentNavigableMap 可返回其導航視圖的線程安全的map集合
    • ConcurrentSkipListMap
      • 可以根據鍵的自然順序進行排序，也可以根據創建時提供的Comparator進行排序
  • ConcurrentHashMap
    • 線程安全的HashMap，功能與Hashtable相同，但效率更高
    • ConcurrentHashMap.KeySetView ConcurrentHashMap鍵的線程安全集合
    • ConcurrentHashMap.ValuesView ConcurrentHashMap值的線程安全集合
    • ConcurrentHashMap.EntrySetView ConcurrentHashMap鍵值對的線程安全集合

其它Concurrent集合

• ConcurrentLinkedDeque 高效的無界雙端非阻塞隊列
• ConcurrentLinkedQueue 高效的無界線程安全非阻塞隊列
• ConcurrentSkipListSet
  • 線程安全的Set，可以根據自然順序進行排序，也可以根據創建時提供的Comparator進行排序

其它線程安全的集合

• CopyOnWriteArrayList
  • 線程安全的ArrayList，add/remove非消耗資源
• CopyOnWriteArraySet
  • 線程安全的Set，內部使用CopyOnWriteArrayList實現，add/set/remove非消耗資源

工具和處理

TimeUnit

• 表示給定的粒度單位的持續時間，提供了跨單元轉換的實用方法
• 可表示執行定時和延遲操作

Executors

• 包含Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory和Callable類的工廠和實用方法

ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory

• 創建ForkJoinWorkerThread的工廠

ForkJoinPool.ManagedBlocker

• 擴展管理並行性的接口，用於在ForkJoinPool中運行的任務

ThreadFactory

• 創建一個新線程的線程工廠
  • SimpleThreadFactory 創建新線程
  • Executors.DefaultThreadFactory 創建指定分組和名稱的新線程

CompletableFuture.AsynchronousCompletionTask

• 標識接口，用於標識由async方法產生的async任務，用於監視，調試和跟蹤異步活動
• 全部實現類都是CompletableFuture內部類

RejectedExecutionHandler

• 無法由ThreadPoolExecutor執行的任務的處理程序
• 關閉Executor時可能發生execute不能接受任務，Executor便會調用此對象的rejectedExecution方法
  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy 拋出一個RejectedExecutionException
  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 直接在 execute方法的調用線程中運行被拒絕的任務
  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 丟棄最舊的未處理請求，然後重試execute
  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy 默默地丟棄被拒絕的任務

Exchanger

• 可以在對中對元素進行配對和交換的線程的同步點

CountDownLatch

• 同步輔助類，在完成一組正在其他線程中執行的操作之前，允許一個或多個線程一直等待

CyclicBarrier

• 一個同步輔助類，允許一組線程互相等待，直到到達某個公共屏障點(common barrier point)

Phaser

• 可重複使用的同步屏障，功能類似於CyclicBarrier和CountDownLatch，但支持更靈活的使用

Semaphore

• 計數信號量

ThreadLocalRandom

• 線程安全的隨機數生成器