Java -JUC
一、Java JUC簡(jiǎn)介
在 Java 5.0 提供了 java.util.concurrent （簡(jiǎn)稱JUC ）包，在此包中增加了在并發(fā)編程中很常用的實(shí)用工具類，用于定義類似于線程的自定義子系統(tǒng)，包括線程池、異步 IO 和輕量級(jí)任務(wù)框架。提供可調(diào)的、靈活的線程池。還提供了設(shè)計(jì)用于多線程上下文中的 Collection 實(shí)現(xiàn)等。
二、內(nèi)存可見性 、volatile關(guān)鍵字
1. 內(nèi)存可見性
內(nèi)存可見性（Memory Visibility）是指當(dāng)某個(gè)線程正在使用對(duì)象狀態(tài)而另一個(gè)線程在同時(shí)修改該狀態(tài)，需要確保當(dāng)一個(gè)線程修改了對(duì)象狀態(tài)后，其他線程能夠看到發(fā)生的狀態(tài)變化。
可見性錯(cuò)誤是指當(dāng)讀操作與寫操作在不同的線程中執(zhí)行時(shí)，我們無法確保執(zhí)行讀操作的線程能適時(shí)地看到其他線程寫入的值，有時(shí)甚至是根本不可能的事情。
我們可以通過同步來保證對(duì)象被安全地發(fā)布。除此之外我們也可以使用一種更加輕量級(jí)的 volatile變量。
2. volatile 關(guān)鍵字
Java 提供了一種稍弱的同步機(jī)制，即 volatile 變量，用來確保將變量的更新操作通知到其他線程。可以將 volatile 看做一個(gè)輕量級(jí)的鎖，但是又與鎖有些不同：
對(duì)于多線程，不是一種互斥關(guān)系
不能保證變量狀態(tài)的“原子性操作”
- 原子性操作解釋
例如 i++; 這個(gè)操作，它不是一個(gè)原子性操作，在實(shí)際執(zhí)行時(shí)需要三步操作“讀-改-寫”：
int temp = i;
temp = temp + 1;
i = temp;
示例代碼
public class TestVolatile {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo td = new ThreadDemo();
new Thread(td).start();
while(true){
if(td.isFlag()){
System.out.println("------------------");
break;
}
}
}
}
class ThreadDemo implements Runnable {
private volatile boolean flag = false;
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
}
flag = true;
System.out.println("flag=" + isFlag());
}
public boolean isFlag() {
return flag;
}
}
三、CAS算法、原子變量
1. CAS算法
CAS (Compare-And-Swap) 是一種硬件對(duì)并發(fā)的支持，針對(duì)多處理器操作而設(shè)計(jì)的處理器中的一種特殊指令，用于管理對(duì)共享數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問。
CAS 是一種無鎖的非阻塞算法的實(shí)現(xiàn)。
CAS 包含了 3 個(gè)操作數(shù)：需要讀寫的內(nèi)存值 V、進(jìn)行比較的值 A、擬寫入的新值 B
當(dāng)且僅當(dāng) V 的值等于 A 時(shí)，CAS 通過原子方式用新值 B 來更新 V 的值，否則不會(huì)執(zhí)行任何操作。
模擬CAS算法
public class TestCompareAndSwap {
public static void main(String[] args) {
final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int expectedValue = cas.get();
boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int)(Math.random() * 101));
System.out.println(b);
}
}).start();
}
}
}
class CompareAndSwap{
private int value;
//獲取內(nèi)存值
public synchronized int get(){
return value;
}
//比較
public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue){
int oldValue = value;
if(oldValue == expectedValue){
this.value = newValue;
}
return oldValue;
}
//設(shè)置
public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue){
return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue);
}
}
2. 原子變量
類的小工具包，支持在單個(gè)變量上解除鎖的線程安全編程。事實(shí)上，此包中的類可將 volatile 值、字段和數(shù)組元素的概念擴(kuò)展到那些也提供原子條件更新操作的。
類 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference 的實(shí)例各自提供對(duì)相應(yīng)類型單個(gè)變量的訪問和更新。每個(gè)類也為該類型提供適當(dāng)?shù)膶?shí)用工具方法。
AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray 類進(jìn)一步擴(kuò)展了原子操作，對(duì)這些類型的數(shù)組提供了支持。這些類在為其數(shù)組元素提供 volatile 訪問語(yǔ)義方面也引人注目，這對(duì)于普通數(shù)組來說是不受支持的。
核心方法：boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue)
java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用類：
（1）AtomicBoolean 、AtomicInteger 、AtomicLong 、 AtomicReference
（2）AtomicIntegerArray 、AtomicLongArray
（3）AtomicMarkableReference
（4）AtomicReferenceArray
（5）AtomicStampedReference
示例代碼
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class TestAtomicDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(ad).start();
}
}
}
class AtomicDemo implements Runnable{
// private volatile int serialNumber = 0;
private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger(0);
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(getSerialNumber());
}
public int getSerialNumber(){
return serialNumber.getAndIncrement(); // 原子執(zhí)行自增1操作
}
}
四、ConcurrentHashMap 鎖分段機(jī)制
Java 5.0 在 java.util.concurrent 包中提供了多種并發(fā)容器類來改進(jìn)同步容器的性能。
ConcurrentHashMap 同步容器類是Java 5 增加的一個(gè)線程安全的哈希表。對(duì)與多線程的操作，介于 HashMap 與 Hashtable 之間。內(nèi)部采用“鎖分段”機(jī)制替代 Hashtable 的獨(dú)占鎖。進(jìn)而提高性能。
此包還提供了設(shè)計(jì)用于多線程上下文中的 Collection 實(shí)現(xiàn)：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、CopyOnWriteArrayList 和CopyOnWriteArraySet。當(dāng)期望許多線程訪問一個(gè)給定 collection 時(shí)，ConcurrentHashMap 通常優(yōu)于同步的 HashMap，ConcurrentSkipListMap 通常優(yōu)于同步的 TreeMap。當(dāng)期望的讀數(shù)和遍歷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于列表的更新數(shù)時(shí)，CopyOnWriteArrayList 優(yōu)于同步的 ArrayList。
示例代碼
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
/*
* CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet : “寫入并復(fù)制”
* 注意：添加操作多時(shí)，效率低，因?yàn)槊看翁砑訒r(shí)都會(huì)進(jìn)行復(fù)制，開銷非常的大。并發(fā)迭代操作多時(shí)可以選擇。
*/
public class TestCopyOnWriteArrayList {
public static void main(String[] args) {
HelloThread ht = new HelloThread();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(ht).start();
}
}
}
class HelloThread implements Runnable{
// private static List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
static{
list.add("AA");
list.add("BB");
list.add("CC");
}
@Override
public void run() {
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
list.add("AA");
}
}
}
五、CountDownLatch 閉鎖
Java 5.0 在 java.util.concurrent 包中提供了多種并發(fā)容器類來改進(jìn)同步容器的性能。
CountDownLatch 是一個(gè)同步輔助類，在完成一組正在其他線程中執(zhí)行的操作之前，它允許一個(gè)或多個(gè)線程一直等待。
閉鎖可以延遲線程的進(jìn)度直到其到達(dá)終止?fàn)顟B(tài)，閉鎖可以用來確保某些活動(dòng)直到其他活動(dòng)都完成才繼續(xù)執(zhí)行：
（1）確保某個(gè)計(jì)算在其需要的所有資源都被初始化之后才繼續(xù)執(zhí)行;
（2）確保某個(gè)服務(wù)在其依賴的所有其他服務(wù)都已經(jīng)啟動(dòng)之后才啟動(dòng);
（3）等待直到某個(gè)操作所有參與者都準(zhǔn)備就緒再繼續(xù)執(zhí)行。
示例程序
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* CountDownLatch：閉鎖，在完成某些運(yùn)算時(shí)，只有其他所有線程的運(yùn)算全部完成，當(dāng)前運(yùn)算才繼續(xù)執(zhí)行
*/
public class TestCountDownLatch {
public static void main(String[] agrs) {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5); // 5表示有5個(gè)線程
LatchDemo ld = new LatchDemo(latch);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(ld).start();
}
try {
latch.await(); // 等待
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("耗費(fèi)時(shí)間為：" + (end - start) + "ms");
}
}
class LatchDemo implements Runnable {
private CountDownLatch latch;
public LatchDemo(CountDownLatch latch) {
this.latch = latch;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 50000; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(i);
}
}
} finally { // 必須執(zhí)行的操作
latch.countDown();
}
}
}
六、Callable 接口
Java 5.0 在 java.util.concurrent 提供了一個(gè)新的創(chuàng)建執(zhí)行線程的方式：Callable 接口
Callable 接口類似于 Runnable，兩者都是為那些其實(shí)例可能被另一個(gè)線程執(zhí)行的類設(shè)計(jì)的。但是 Runnable 不會(huì)返回結(jié)果，并且無法拋出經(jīng)過檢查的異常。
Callable 需要依賴FutureTask ，F(xiàn)utureTask 也可以用作閉鎖。
示例程序
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* 一、創(chuàng)建執(zhí)行線程的方式三：實(shí)現(xiàn)Callable接口。相較于實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式，方法可以有返回值，并且可以拋出異常
* 二、執(zhí)行Callable方式，需要FutureTask實(shí)現(xiàn)類的支持，用于接受運(yùn)算結(jié)果。FutureTask是Future接口的實(shí)現(xiàn)類
*/
public class TestCallable {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo td = new ThreadDemo();
// 1.執(zhí)行Callable方式，需要FutureTask實(shí)現(xiàn)類的支持，用于接受運(yùn)算結(jié)果
FutureTask<Integer> result = new FutureTask<>(td);
new Thread(result).start();
// 2.接收線程運(yùn)算后的結(jié)果
try {
Integer sum = result.get(); // FutureTask可用于閉鎖
System.out.println(sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class ThreadDemo implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}
}
七、Lock 同步鎖、Condition 控制線程通信、線程按序交替
1. 顯示鎖 Lock
在 Java 5.0 之前，協(xié)調(diào)共享對(duì)象的訪問時(shí)可以使用的機(jī)制只有 synchronized 和 volatile 。Java 5.0 后增加了一些新的機(jī)制，但并不是一種替代內(nèi)置鎖的方法，而是當(dāng)內(nèi)置鎖不適用時(shí)，作為一種可選擇的高級(jí)功能。
ReentrantLock 實(shí)現(xiàn)了 Lock 接口，并提供了與synchronized 相同的互斥性和內(nèi)存可見性。但相較于synchronized 提供了更高的處理鎖的靈活性。
示例代碼
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/*
* 一、用于解決多線程安全問題的方式：
*
* synchronized:隱式鎖
* 1. 同步代碼塊
* 2. 同步方法
*
* jdk 1.5 后：
* 3. 同步鎖 Lock
* 注意：是一個(gè)顯示鎖，需要通過 lock() 方法上鎖，必須通過 unlock() 方法進(jìn)行釋放鎖
*/
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new Thread(ticket, "1號(hào)窗口").start();
new Thread(ticket, "2號(hào)窗口").start();
new Thread(ticket, "3號(hào)窗口").start();
}
}
class Ticket implements Runnable{
private int tick = 100;
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
lock.lock(); //上鎖
try{
if(tick > 0){
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票，余票為：" + --tick);
}
}finally{
lock.unlock(); //釋放鎖
}
}
}
}
2. Condition 控制線程通信
Condition 接口描述了可能會(huì)與鎖有關(guān)聯(lián)的條件變量。這些變量在用法上與使用 Object.wait 訪問的隱式監(jiān)視器類似，但提供了更強(qiáng)大的功能。需要特別指出的是，單個(gè) Lock 可能與多個(gè) Condition 對(duì)象關(guān)聯(lián)。為了避免兼容性問題，Condition 方法的名稱與對(duì)應(yīng)的 Object 版本中的不同。
在 Condition 對(duì)象中，與 wait、notify 和 notifyAll 方法對(duì)應(yīng)的分別是await、signal 和 signalAll。
Condition 實(shí)例實(shí)質(zhì)上被綁定到一個(gè)鎖上。要為特定 Lock 實(shí)例獲得Condition 實(shí)例，請(qǐng)使用其 newCondition() 方法。
3. 線程按序交替
Lock和Condition結(jié)合應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)線程按序交替。
案例：
編寫一個(gè)程序，開啟 3 個(gè)線程，這三個(gè)線程的 ID 分別為A、B、C，每個(gè)線程將自己的 ID 在屏幕上打印 10 遍，要求輸出的結(jié)果必須按順序顯示。如：ABCABCABC…… 依次遞歸。
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestABCAlternate {
public static void main(String[] agrs) {
AlternateDemo ad = new AlternateDemo();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
ad.loopA();
}
}
}, "A").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
ad.loopB();
}
}
}, "B").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
ad.loopC();
}
}
}, "C").start();
}
}
class AlternateDemo {
private int number = 1; // 當(dāng)前正在執(zhí)行的線程標(biāo)記
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition1 = lock.newCondition();
private Condition condition2 = lock.newCondition();
private Condition condition3 = lock.newCondition();
public void loopA() {
lock.lock();
try {
// 1.判斷
if (number != 1) {
condition1.await();
}
// 2.打印
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
// 3.喚醒
number = 2;
condition2.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void loopB() {
lock.lock();
try {
if (number != 2) {
try {
condition2.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
number = 3;
condition3.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void loopC() {
lock.lock();
try {
if (number != 3) {
try {
condition3.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
number = 1;
condition1.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
八、ReadWriteLock 讀寫鎖
ReadWriteLock 維護(hù)了一對(duì)相關(guān)的鎖，一個(gè)用于只讀操作，另一個(gè)用于寫入操作。只要沒有 writer，讀取鎖可以由多個(gè) reader 線程同時(shí)保持。寫入鎖是獨(dú)占的。
ReadWriteLock 讀取操作通常不會(huì)改變共享資源，但執(zhí)行寫入操作時(shí)，必須獨(dú)占方式來獲取鎖。對(duì)于讀取操作占多數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。ReadWriteLock 能提供比獨(dú)占鎖更高的并發(fā)性。而對(duì)于只讀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含的不變性可以完全不需要考慮加鎖操作。
示例代碼
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/*
* 1. ReadWriteLock : 讀寫鎖
*
* 寫寫/讀寫 需要“互斥”
* 讀讀 不需要互斥
*
*/
public class TestReadWriteLock {
public static void main(String[] args) {
ReadWriteLockDemo rw = new ReadWriteLockDemo();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
rw.set((int)(Math.random() * 101));
}
}, "Write:").start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
rw.get();
}
}).start();
}
}
}
class ReadWriteLockDemo{
private int number = 0;
private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
//讀
public void get(){
lock.readLock().lock(); //上鎖
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
}finally{
lock.readLock().unlock(); //釋放鎖
}
}
//寫
public void set(int number){
lock.writeLock().lock();
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
this.number = number;
}finally{
lock.writeLock().unlock();
}
}
}
九、線程八鎖
一個(gè)對(duì)象里面如果有多個(gè)synchronized方法，某一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，只要一個(gè)線程去調(diào)用其中的一個(gè)synchronized方法了，其它的線程都只能等待，換句話說，某一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，只能有唯一一個(gè)線程去訪問這些synchronized方法。
鎖的是當(dāng)前對(duì)象this，被鎖定后，其它的線程都不能進(jìn)入到當(dāng)前對(duì)象的其它的synchronized方法。
加個(gè)普通方法后發(fā)現(xiàn)和同步鎖無關(guān)。
換成兩個(gè)對(duì)象后，不是同一把鎖了，情況立刻變化。
都換成靜態(tài)同步方法后，情況又變化。
總結(jié)：
所有的非靜態(tài)同步方法用的都是同一把鎖——實(shí)例對(duì)象本身，也就是說如果一個(gè)實(shí)例對(duì)象的非靜態(tài)同步方法獲取鎖后，該實(shí)例對(duì)象的其他非靜態(tài)同步方法必須等待獲取鎖的方法釋放鎖后才能獲取鎖，可是別的實(shí)例對(duì)象的非靜態(tài)同步方法因?yàn)楦搶?shí)例對(duì)象的非靜態(tài)同步方法用的是不同的鎖，所以毋須等待該實(shí)例對(duì)象已獲取鎖的非靜態(tài)同步方法釋放鎖就可以獲取他們自己的鎖。
所有的靜態(tài)同步方法用的也是同一把鎖——類對(duì)象本身，這兩把鎖是兩個(gè)不同的對(duì)象，所以靜態(tài)同步方法與非靜態(tài)同步方法之間是不會(huì)有競(jìng)態(tài)條件的。但是一旦一個(gè)靜態(tài)同步方法獲取鎖后，其他的靜態(tài)同步方法都必須等待該方法釋放鎖后才能獲取鎖，而不管是同一個(gè)實(shí)例對(duì)象的靜態(tài)同步方法之間，還是不同的實(shí)例對(duì)象的靜態(tài)同步方法之間，只要它們同一個(gè)類的實(shí)例對(duì)象！
十、線程池
第四種獲取線程的方法：線程池，一個(gè) ExecutorService，它使用可能的幾個(gè)池線程之一執(zhí)行每個(gè)提交的任務(wù)，通常使用 Executors 工廠方法配置。
線程池可以解決兩個(gè)不同問題：由于減少了每個(gè)任務(wù)調(diào)用的開銷，它們通常可以在執(zhí)行大量異步任務(wù)時(shí)提供增強(qiáng)的性能，并且還可以提供綁定和管理資源（包括執(zhí)行任務(wù)集時(shí)使用的線程）的方法。每個(gè) ThreadPoolExecutor 還維護(hù)著一些基本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如完成的任務(wù)數(shù)。
為了便于跨大量上下文使用，此類提供了很多可調(diào)整的參數(shù)和擴(kuò)展鉤子 (hook)。但是，強(qiáng)烈建議程序員使用較為方便的 Executors 工廠方法 ：
（1）Executors.newCachedThreadPool()（無界線程池，可以進(jìn)行自動(dòng)線程回收）
（2）Executors.newFixedThreadPool(int)（固定大小線程池）
（3）Executors.newSingleThreadExecutor()（單個(gè)后臺(tái)線程）
它們均為大多數(shù)使用場(chǎng)景預(yù)定義了設(shè)置。
示例代碼
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/*
* 一、線程池：提供了一個(gè)線程隊(duì)列，隊(duì)列中保存著所有等待狀態(tài)的線程。避免了創(chuàng)建與銷毀額外開銷，提高了響應(yīng)的速度。
*
* 二、線程池的體系結(jié)構(gòu)：
* java.util.concurrent.Executor : 負(fù)責(zé)線程的使用與調(diào)度的根接口
* |--**ExecutorService 子接口: 線程池的主要接口
* |--ThreadPoolExecutor 線程池的實(shí)現(xiàn)類
* |--ScheduledExecutorService 子接口：負(fù)責(zé)線程的調(diào)度
* |--ScheduledThreadPoolExecutor ：繼承 ThreadPoolExecutor， 實(shí)現(xiàn) ScheduledExecutorService
*
* 三、工具類 : Executors
* ExecutorService newFixedThreadPool() : 創(chuàng)建固定大小的線程池
* ExecutorService newCachedThreadPool() : 緩存線程池，線程池的數(shù)量不固定，可以根據(jù)需求自動(dòng)的更改數(shù)量。
* ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 創(chuàng)建單個(gè)線程池。線程池中只有一個(gè)線程
*
* ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 創(chuàng)建固定大小的線程，可以延遲或定時(shí)的執(zhí)行任務(wù)。
*/
public class TestThreadPool {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1. 創(chuàng)建線程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
List<Future<Integer>> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Future<Integer> future = pool.submit(new Callable<Integer>(){
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}
});
list.add(future);
}
pool.shutdown();
for (Future<Integer> future : list) {
System.out.println(future.get());
}
/*ThreadPoolDemo tpd = new ThreadPoolDemo();
//2. 為線程池中的線程分配任務(wù)
for (int i = 0; i < 10; i++) {
pool.submit(tpd);
}
//3. 關(guān)閉線程池
pool.shutdown();*/
}
// new Thread(tpd).start();
// new Thread(tpd).start();
}
class ThreadPoolDemo implements Runnable{
private int i = 0;
@Override
public void run() {
while(i <= 100){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i++);
}
}
}
十一、線程調(diào)度
1. ScheduledExecutorService
一個(gè) ExecutorService，可安排在給定的延遲后運(yùn)行或定期執(zhí)行的命令。
示例代碼
public class TestScheduledThreadPool {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Future<Integer> result = pool.schedule(new Callable<Integer>(){
@Override
public Integer call() throws Exception {
int num = new Random().nextInt(100);//生成隨機(jī)數(shù)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + num);
return num;
}
}, 1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println(result.get());
}
pool.shutdown();
}
}
十二、ForkJoinPool 分支/合并框架 工作竊取
1. Fork/Join 框架
Fork/Join 框架：就是在必要的情況下，將一個(gè)大任務(wù)，進(jìn)行拆分(fork)成若干個(gè)小任務(wù)（拆到不可再拆時(shí)），再將一個(gè)個(gè)的小任務(wù)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行 join 匯總。
2. Fork/Join 框架與線程池的區(qū)別
采用 “工作竊取”模式（work-stealing）：
當(dāng)執(zhí)行新的任務(wù)時(shí)它可以將其拆分分成更小的任務(wù)執(zhí)行，并將小任務(wù)加到線程隊(duì)列中， 然后再?gòu)囊粋€(gè)隨機(jī)線程的隊(duì)列中偷一個(gè)并把它放在自己的隊(duì)列中。
相對(duì)于一般的線程池實(shí)現(xiàn)，fork/join框架的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)其中包含的任務(wù)的處理方式上.在一般的線程池中，如果一個(gè)線程正在執(zhí)行的任務(wù)由于某些原因無法繼續(xù)運(yùn)行，那么該線程會(huì)處于等待狀態(tài)。而在fork/join框架實(shí)現(xiàn)中，如果某個(gè)子問題由于等待另外一個(gè)子問題的完成而無法繼續(xù)運(yùn)行。那么處理該子問題的線程會(huì)主動(dòng)尋找其他尚未運(yùn)行的子問題來執(zhí)行.這種方式減少了線程的等待時(shí)間，提高了性能。
示例代碼
public class TestForkJoinPool {
public static void main(String[] args) {
Instant start = Instant.now();
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinSumCalculate(0L, 50000000000L);
Long sum = pool.invoke(task);
System.out.println(sum);
Instant end = Instant.now();
System.out.println("耗費(fèi)時(shí)間為：" + Duration.between(start, end).toMillis());//166-1996-10590
}
//普通串行計(jì)算
@Test
public void test1(){
Instant start = Instant.now();
long sum = 0L;
for (long i = 0L; i <= 50000000000L; i++) {
sum += i;
}
System.out.println(sum);
Instant end = Instant.now();
System.out.println("耗費(fèi)時(shí)間為：" + Duration.between(start, end).toMillis());//35-3142-15704
}
//java8 新特性
@Test
public void test2(){
Instant start = Instant.now();
Long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 50000000000L)
.parallel()
.reduce(0L, Long::sum);
System.out.println(sum);
Instant end = Instant.now();
System.out.println("耗費(fèi)時(shí)間為：" + Duration.between(start, end).toMillis());//1536-8118
}
}
class ForkJoinSumCalculate extends RecursiveTask<Long>{
/**
*
*/
private static final long serialVersionUID = -259195479995561737L;
private long start;
private long end;
private static final long THURSHOLD = 10000L; //臨界值
public ForkJoinSumCalculate(long start, long end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Long compute() {
long length = end - start;
if(length <= THURSHOLD){
long sum = 0L;
for (long i = start; i <= end; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}else{
long middle = (start + end) / 2;
ForkJoinSumCalculate left = new ForkJoinSumCalculate(start, middle);
left.fork(); //進(jìn)行拆分，同時(shí)壓入線程隊(duì)列
ForkJoinSumCalculate right = new ForkJoinSumCalculate(middle+1, end);
right.fork(); //
return left.join() + right.join();
}
}
}
原文鏈接：
https://blog.csdn.net/qq_40121502/article/details/88219548