JDK下Concurrent包部分介绍

旧城等待， 2023-02-12 08:23 5阅读 0赞

### Executor ###

**       Executor接口是所有线程执行类的父接口，这个接口可以建立线程池，然后执行线程。**

Executor框架的最核心的类是ThreadPoolExecutor，它是线程池的实现类，创建ThreadPoolExecutor一般使用Executors工厂模式创建，Executors类提供了一系列工厂方法用于创先线程池：

*  public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)创建固定数目线程的线程池，表示最多创建nThreads个线程，如果传入的任务数大于nThreads时不会创建新的线程，而是阻塞等待有空闲线程执行。
 *  public static ExecutorService newCachedThreadPool()创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60秒钟未被使用的线程。
 *  public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()创建一个单线程化的Executor。
 *  public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。

**常用方法：**

*  shutDown():关闭执行器，在关闭前允许执行以前提交的任务执行器执行完。调用shutDown()后，再发送任务给Executor将会被拒绝，抛出RejectExecutionException异常。
 *  shutdownNow() :立即关闭执行器，阻止等待任务启动，并试图停止当前正在执行的任务。返回等待执行的任务列表。
 *  isShutdown():调用shutDown()后，返回true。
 *  isTerminated():调用shutDown()后，并且执行器完成了关闭过程，返回true。
 *  getPoolSize():获取当前线程池的线程数量
 *  getActiveCount():获取线程池中活动线程的数量
 *  getCompleteCount():获取线程池中完成的任务数。

### ExecutorService ###

ExecutorService可以帮助我们建立线程池。

### BlockingQueue ###

阻塞队列跟信号量差不多，比如生产者消费者问题中，如果不用阻塞队列，采用非阻塞队列存放产品的话，需要用synchronized来对produce()和consume()操作进行同步，而采用阻塞队列就不需要这样了，它自身就带同步功能，当空时自然不能取，满时自然不能继续生产，这就是BlockingQueue的作用。

阻塞队列使用最经典的场景就是socket客户端数据的读取和解析，读取数据的线程不断将数据放入队列，然后解析线程不断从队列取数据解析。还有其他类似的场景，只要符合生产者-消费者模型的都可以使用阻塞队列。

### Semphore ###

信号量Semaphore是一个计数信号量，用来保护一个或多个共享资源的访问，是Java Concurrent包下提供的另一种同步方式，**就像synchronized一样的呢，它就是替代synchronized的**。 Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

### Future ###

可以得到Callable接口与Runnable接口执行的返回值，也可以调用cancel方法取消线程的执行。

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

也就是说Future提供了三种功能：

1）判断任务是否完成；

2）能够中断任务；

3）能够获取任务执行结果。

**因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。**

### Callable ###

Callable接口与Runnable接口实现的功能都是一样的，不过它有返回值的，我们可以知道线程是否执行完毕呢。通常与Future，FutureTask连着用。

### ThreadPoolExecutor ###

CylicBarrier

ThreadLocal

### CountDownLatch ###

CountDownLatch是Java Concurrent包下提供的同步辅助类。在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许线程一直等待。

和Semaphore类似，它使用一个整数进行初始化，Semaphore中的计算表示可以同步访问共享数据的线程数，CountDownLatch中的计算表示线程要等待的操作数数目。

CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

**操作方法**

*  构造函数CountDownLatch(int count)，count表示要等待的操作数的数目。
 *  await()方法，阻塞等待，需要其他线程完成期待的操作，直到count为0。
 *  countDown()方法，当某一个操作完成后，调用此方法，count数减一。

**下面对上面说的三个辅助类进行一个总结：**

1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

2）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

### ThreadFactory ###

**    ThreadFactory是一个接口，就是一个工厂模式的典型。**

*  **线程工厂（ThreadFactory接口）**
    
    在创建线程的时候，我们当然也能使用工厂模式来生产Thread，ThreadFactory是用来实现创建线程的工厂模式接口，其实它只有一个方法Thread newThread(Runnable r)，所以这个接口没多大用，可以自己编写新接口。
    
    使用ThreadFactory工厂这样就能替代默认的new Thread，而且在自定义工厂里面，我们能创建自定义化的Thread，并且计数，或则限制创建Thread的数量，给每个Thread设置对应的好听的名字，或则其他的很多很多事情。
 *  **ThreadFactory在并发中的使用**
    
    在Java中使用ThreadFactory最多应该就是Executor框架和Fork\\/Join框架了，使用ThreadFactory创建各种线程池中的线程。在Executor框架中，使用Executors创建线程池执行器的时候，也可以传入ThreadFactory对象，执行器将会使用该ThreadFactory对象来创建线程。
    
    **如：newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory)**

### Condition(代替同步锁synchronized ) ###

发包下的提供Lock锁，Lock可以更好的解决线程同步问题，使之更面向对象，并且ReadWriteLock在处理同步时更强大，那么同样，线程间仅仅互斥是不够的，还需要通信，本篇的内容是基于上篇之上，使用Lock如何处理线程通信。

那么引入本篇的主角，Condition，Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。

在Condition中，用await()替换wait()，用signal()替换notify()，用signalAll()替换notifyAll()，传统线程的通信方式，Condition都可以实现，这里注意，Condition是被绑定到Lock上的，要创建一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。

Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition， 使用synchronized\\/wait()只有一个阻塞队列，notifyAll会唤起所有阻塞队列下的线程，而使用lock\\/condition，可以实现多个阻塞队列，signalAll只会唤起某个阻塞队列下的阻塞线程。

### ReentrantLock（可重入锁） ###

可重入锁与synchronized比较？

由于ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁，相比Synchronized，ReentrantLock类提供了一些高级功能，主要有以下3项：

1.等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。

**                  2.公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁，Synchronized锁非公平锁，ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁，可以通过参数true设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。**

**    3.锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象。**

### ThreadLocal ###

**                 ** 线程私有变量，就是我们在建立类的时候可以把成员变量声明为线程私有的， 最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决 数据库连接、Session管理等。 ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

**                 ** **准确的说，应该是ThreadLocal类型的变量内部的注册表（Map<Thread,T>）发生了变化，但ThreadLocal类型的变量本身的确是一个，这才是本质！**

**                 ** **虽然ThreadLocal变量只有一个，各个线程共享，但是ThreadLocal内部维护一个Map<Thread,T>，通过线程Id每个线程都维护唯一的一个变量。**