Java并发多线程进阶-1

1.synchronized和lock

1.1synchronized

同步代码块格式如下：

synchronized( 需要一个任意的对象){//代码块中放操作共享数据的代码。}

synchronized的缺陷：
synchronized是java中的一个关键字，也就是说是Java语言内置的特性。如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：
1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；
2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。

1.2 lock

Lock接口中每个方法的使用：
lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)、lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。四个获取锁方法的区别：

lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。
由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

lockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。

ReentrantLock:直接使用lock接口的话，我们需要实现很多方法，不太方便，ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法，ReentrantLock，意思是“可重入锁”。

ReentrantReadWriteLock:实现了ReadWriteLock接口，一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

1.3lock和synchronized的区别

1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；
2）synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；
3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；
4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。
5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

2.线程池

JDK5.0 以后的版本都引入了高级并发特性，大多数的特性在java.util.concurrent 包中，是专门用于多线程发编程的，充分利用了现代多处理器和多核心系统的功能以编写大规模并发应用程序。主要包含原子量、并发集合、同步器、可重入锁，并对线程池的构造提供
了强力的支持。线程池的5中创建方式：

1、Single Thread Executor : 只有一个线程的线程池，因此所有提交的任务是顺序执行，
2、Cached Thread Pool : 线程池里有很多线程需要同时执行，老的可用线程将被新的任务触发重新执行，如果线程超过60秒内没执行，那么将被终止并从池中删除，
3、Fixed Thread Pool : 拥有固定线程数的线程池，如果没有任务执行，那么线程会一直等待。在构造函数中的参数4是线程池的大小，你可以随意设置，也可以和cpu的核数量保持一致，获取cpu的核数量int cpuNums = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
4、Scheduled Thread Pool : 用来调度即将执行的任务的线程池，可能是不是直接执行, 每隔多久执行一次策略型的
5、Single Thread Scheduled Pool : 只有一个线程，用来调度任务在指定时间执行

2.1线程池的使用

提交 Runnable ，任务完成后 Future 对象返回 null
调用excute,提交任务, 匿名Runable重写run方法, run方法里是业务逻辑

public class ThreadPoolWithRunable {    public static void main(String[] args) {        //创建一个线程池        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();        for(int i = 1; i < 5; i++){            pool.execute(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    System.out.println("thread name: " + Thread.currentThread().getName());                    try {                        Thread.sleep(1000);                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            });        }        pool.shutdown();    }}

提交 Callable，该方法返回一个 Future 实例表示任务的状态
调用submit提交任务, 匿名Callable,重写call方法, 有返回值, 获取返回值会阻塞,一直要等到线程任务返回结果

public class ThreadPoolWithcallable {     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);                  for(int i = 0; i < 10; i++){            Future<String> submit = pool.submit(new Callable<String>(){                @Override                public String call() throws Exception {                    //System.out.println("a");                    Thread.sleep(5000);                    return "b--"+Thread.currentThread().getName();                }                             });            //从Future中get结果，这个方法是会被阻塞的，一直要等到线程任务返回结果            System.out.println(submit.get());        }             pool.shutdown();    }}

3.BlockingQueue

BlockingQueue也是java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。主要的方法是：put、take一对阻塞存取；add、poll一对非阻塞存取。
插入:
       1)add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则抛出异常,不好
        2)offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.
        3)put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续, 有阻塞, 放不进去就等待
读取：
        4)poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null; 取不到返回null
        5)take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止; 阻塞, 取不到就一直等其他

其他方法：
int remainingCapacity();返回队列剩余的容量，在队列插入和获取的时候，不要瞎搞，数据可能不准, 不能保证数据的准确性
boolean remove(Object o); 从队列移除元素，如果存在，即移除一个或者更多，队列改变了返回true
public boolean contains(Object o); 查看队列是否存在这个元素，存在返回true
int drainTo(Collection<? super E> c); //移除此队列中所有可用的元素,并将它们添加到给定 collection 中。取出放到集合中
int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements); 和上面方法的区别在于，指定了移动的数量; 取出指定个数放到集合


BlockingQueue有四个具体的实现类,常用的两种实现类为：

1、ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列，规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。
2、LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。 LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。

LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue区别：

LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue.