【总结】Java多线程

• Java内存模型
• • 工作内存和主内存
  • • 主内存
    • • Java内存模型所有的变量都存储在主内存中
    • 工作内存：
    • • 每个线程有自己独立的工作内存，它保存了该线程使用的变量的主内存拷贝
      • 线程对变量的操作都在自己的工作内存中进行，不能直接操作主内存和其他工作内存的存储变量或变量副本
    • 线程间的变量访问通过主内存来完成
  • Java内存交互协议
  • • lock：主内存变量，把一个变量标识为某个线程的独占状态
    • unlock：主内存变量，把一个处于锁定状态变量释放出来
    • read：主内存变量，把变量值从主内存传输到工作内存
    • load：工作内存变量，读取内存中的变量值放入工作内存中
    • use：工作内存变量，把工作内存中变量中的只传递给Java虚拟机执行引擎
    • assign：工作内存变量，把执行引擎收到变量的值赋值给工作变量
    • store：工作内存变量，把工作内存中的一个变量的值传达到主内存中
    • write：主内存变量，把store操作从工作内存中得到的变量值放入主内存的变量中
• synchronized
• volatile：
• • 修饰变量
  • 轻量级synchronized
  • 线程可见性
  • 不适合++，--操作的变量更新操作的情况
  • 直接存储在主内存，减少线程上下文的切换和调度
• CAS指令
• JDK并发包
• • 原子量
  • • 无锁算法，使用底层原子化的机器指令
    • 比较并交换（CAS）
    • java.util.concurrent.atomic包含了原子变量类
    • • AtomicInteger
      • AtomicLong
      • AtomicReference
      • AtomicBoolean
  • 并发集合
  • • ConcurrentHashMap
    • ConcurrentLinkedQueue
    • 队列Queue和BlockingQueue
    • • ArrayBlockingQueue：由数组支持的有界队列
      • LinkedBlockingQueue：由连接节点支持的可选有界队列
      • PriorityBlockingQueue：由优先级堆支持的无界优先级队列
      • DelayQueue：由优先级堆支持的，基于时间的调度队列
      • SynchronousQueue：利用BlockingQueue接口的鸡蛋聚集（redezvous）机制，不存储元素的阻塞队列
      • LinkedTransferQueue：由链表结构组成的无界阻塞队列
      • LinkedBlockingDeque：由链表结构组成的双向阻塞队列
  • 线程池
  • • 线程池好处
    • • 通过重复利用已创建的线程减低线程创建和销毁造成的消耗
      • 提高响应速度，任务到达时，任务不需要等待线程创建而直接执行
      • 提高线程的可管理性：
      • • 线程是稀缺资源，不能无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性
        • 使用线程池可以统一分配，调优和监控线程
    • 线程池创建：ThreadPoolExecutor类
    • • corePoolSize
      • maximumPoolSize
      • • core size不到的时候，创建新线程
        • core size到了，任务被放入队列
        • core size到了，并且队列满了，创建新线程直到max size
        • 如果队列满了，max size也达到了，那就开始拒绝任务了
      • keepAliveTime
      • • 表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止
        • 默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize
        • 如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0
      • timeUnit
      • workQueue
      • threadFactory
      • rejectedExecutionHandler
    • 线程池的饱和策略
    • • AbortPolicy：直接抛出异常
      • CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务
      • DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务
      • DiscardPolicy：不处理，丢弃掉
    • 向线程池提交任务
    • • execute：无还回值，传递Runnable实例
      • submit：还回Future对象，传递Runnable或Callable实例
    • 线程池的关闭
    • • showdown和showdownNow：遍历池中所有的线程，调用interrupt来中断线程
    • 线程池的分析
    • 合理的配置线程池
    • • 任务性质
      • • CPU密集型：尽可能小的线程
        • IO密集型：尽可能 多的线程
        • 混合型任务：根据CPU和IO密集型类型进行拆分
      • 任务优先级：高中低
      • 任务执行时间：长中短
      • 任务的依赖性：是否依赖其他系统字眼，如数据库连接
    • 线程池的监控
    • • taskCount
      • completedTaskCount
      • largestPoolSize
      • getPoolSize
      • getActiveCount
  • CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet：
  • • 为了维护对象的一致性快照，依靠不可变性（immutability）来消除在协调读取不同的但是相关的属性时需要的同步
    • 适合读操作远大于写操作的情况
  • 同步器
  • • Semaphore
    • • 提供了一个计数信号量，维护了一个许可集
      • acquire()阻塞获取许可
      • release()添加一个许可
      • 用于限制可以访问某些资源的线程数目（OS调度使用PV原语P：acquire，V：release）
    • CyclicBarrier
    • • 允许一组线程互相等待，直到达到某个公共屏障点
      • 通过await()方法等带其他线程
    • CountDownLatch
    • • 在完成一组正在其他线程中执行操作之前，允许一个或多个线程一直等待
      • 一个线程调用await()方法后，在当前计数到达0之前，会一直阻塞
      • 其他线程调用countDown()会使计数器递减，计数器值为0时会释放所有等待的线程
    • Exchanger
    • • 一对线程可以交换数据
      • 通过exchange()方法的入口提供数据给他的伙伴线程
  • 显示锁
  • • Lock
    • • 提供无条件的，可轮询的，定时的，可中断的锁获取操作
      • 所有的枷锁和解锁都是显示的
      • 提供更灵活的枷锁机制，弥补了内部锁在功能上的局限：不能中断哪些正在等待获取锁的线程，并且在请求锁失败的情况下，必须无线等待
    • Condition
    • • Lock替代了synchronized，Condition替代了Object监视器方法的使用
      • await类似Object的wait，signal类似Object的notify
    • ReentrantLock
    • • 实现可轮询的锁请求：tryLock()方法
      • 实现可定时的锁请求：tryLock(timeUnit)
      • 实现可中断的锁获取请求：lockInterruptibly()能够使你获得锁的时候响应中断
    • ReadWriteLock
    • • 一般用于缓存设计
      • 维护了一对相关的锁，一个用于读操作，一个用于写操作
      • 只要没有writer，读取锁可以由多个reader线程同事保持。写入锁是独占的
    • ReentrantLock锁和Java内在锁的区别：
    • • ReentrantLock必须在finally中释放锁，而synchronized会自动释放
      • ReentrantLock更具伸缩性
      • 对于ReentrantLock，可以不止一个条件变量与之关联
      • 允许选择想要一个公平锁，还是一个不公平锁
      • synchronized在需要明确的需要下使用，更简单
  • Fork-Join框架
  • • 步骤
    • • 分割任务
      • 执行任务并合并结果
    • 类
    • • ForkJoinTask
      • • RecursiveAction：没有还回结果的任务
        • RecursiveTask：有还回结果的任务
      • ForkJoinPool：ForkJoinTask需要通过ForkJoinPool来执行