并发编程高级篇一----JDK多任务执行框架,Concurrent.util工具类以及锁的高级深化

1.Jdk的多任务执行框架

JDK提供了一套线程框架Executor来帮助开发者有效的进行线程控制，Executors扮演线程工厂的角色，其创建线程的方法如下

1. newFixedThreadPool() 返回固定数量的线程池，该方法的线程数始终不变。若线程空闲则立即执行 否则暂缓到队列中
2. newSingleThreadPool() 创建一个线程池，若线程空闲则立即执行 否则暂缓到队列中
3. newCachedThreadPool() 返回一个可根据实际情况调整线程个数的线程池 ，若线程空闲则立即执行 否则暂缓到队列中
4. newScheduledThreadPool() 返回一个ScheduledExecutorService对象，但该线程可以执行线程的数量(schedule 排定/安排/目录)

        ScheduledExecutorService scheduler = 
        Executors.newScheduledThreadPool(10);
        
        //command 就是一个Thread
        ScheduledFuture<?> scheduledTask =
         scheduler.scheduleWithFixedDelay(command,5,1, TimeUnit.SECONDS);

若Executors工厂类无法满足我们的需求，可以自己去创建自定义的线程池。自定义线程池的构造方法如下

    
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程数
                          int maximumPoolSize,//最大线程数
                          long keepAliveTime,//线程的空闲时间
                          TimeUnit unit,//给定单元粒度的时间段 
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,//有界、无界队列
                          RejectedExecutoionHandler handler//任务拒绝策略
                          ){.....}

使用什么队列对该构造方法来说比较关键

1. 使用有界队列 如有任务需要执行 如果实际线程数<corePoolSize，则创建线程

    如果实际线程数>corePoolSize，则将任务添加到缓存队列
    如果缓存队列已满 ，总线程<maximumPoolSize, 则创建线程
                     总线程>maximumPoolSize, 则执行拒绝策略

1. 使用无界队列LinkedBlockingQueue 除非系统资源耗尽 否则不会出现入队失败

    如有任务需要执行 如果实际线程数<corePoolSize，则创建线程
                   如果实际线程数>corePoolSize，则将任务添加到缓存队列，
                                               直到资源耗尽 

BlockingQueue<Runnable> queue =
                    //new LinkedBlockingQueue<Runnable>();//无界队列
                    new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10);//有界队列
            ExecutorService executor  = new ThreadPoolExecutor(
                    5,         //core
                    10,     //max
                    120L,     //120s
                    TimeUnit.SECONDS,
                    queue);

JDK的拒绝策略

1. AbortPolicy:直接抛出异常 系统正常工作
2. CallerRunsPolicy：只要线程池未被关闭 尝试运行被丢弃的任务
3. DiscardOldestPolicy:丢失最老的请求 尝试提交当前任务
4. DiscardPolicy：丢弃无法处理的任务不给予处理

JDK提供的拒绝策略不友好，可以自定义拒绝策略，实现RejectedExecutionHandler接口（添加日志等等）

    public class MyRejected implements RejectedExecutionHandler {
    
        public MyRejected(){}

        @Override
        public void rejectedExecution(Runnable r, 
        ThreadPoolExecutor executor) {
            System.out.println("自定义处理");
            System.out.println("当前被拒绝的任务为"+r.toString());
        }
    }

---

2.Concurrent.util工具类详解

CyclicBarrier
假设每一个线程代表一个运动员，当运动员都准备好了，才能一起出发。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

CountDownLatch
经常用于监听某些初始化操作，当初始化执行完毕以后，通知主线程继续工作

final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

Callable 和Future使用
Futrue模式费用适合在处理耗时很长的业务逻辑进行使用，可以有效的减小系统的影响，
提高系统的吞吐量

    public class UseFuture implements Callable<String>{
        private String para;
        
        public UseFuture(String para){
            this.para = para;
        }
        
        /**
         * 这里是真实的业务逻辑，其执行可能很慢
         */
        @Override
        public String call() throws Exception {
            //模拟执行耗时
            Thread.sleep(5000);
            String result = this.para + "处理完成";
            return result;
        }
        
        //主控制函数
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            String queryStr = "query";
            //构造FutureTask，并且传入需要真正进行业务逻辑处理的类,
            //该类一定是实现了Callable接口的类
            FutureTask<String> future = 
            new FutureTask<String>(new UseFuture(queryStr));
            
            FutureTask<String> future2 = 
            new FutureTask<String>(new UseFuture(queryStr));
            //创建一个固定线程的线程池且线程数为1,
            ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
            //这里提交任务future,则开启线程执行RealData的call()方法执行
            //submit和execute的区别： 
            //第一点是submit可以传入实现Callable接口的实例对象，
            // 第二点是submit方法有返回值
            
            Future f1 = executor.submit(future);        
            //单独启动一个线程去执行的
            Future f2 = executor.submit(future2);
            System.out.println("请求完毕");
            
            try {
                //这里可以做额外的数据操作，也就是主程序执行其他业务逻辑
                System.out.println("处理实际的业务逻辑...");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //调用获取数据方法,如果call()方法没有执行完成,则依然会进行等待
            System.out.println("数据：" + future.get());
            System.out.println("数据：" + future2.get());
            
            executor.shutdown();
        }
    
    }

Semaphore信号量
可以控制系统的流量，拿到线程的信号量则访问否则等待
通过acquire和release来获取和释放线程

 final Semaphore semp = new Semaphore(5);

---

3.锁的高级深化

Lock and Condition
使用synchronized关键字可以实现线程间的同步互斥工作

使用Lock对象也可以实现同步互斥

如果多个线程之间需要实现协作 使用Object的wait和nofity,notifyAll

在使用Lock的时候可以使用一个新的等待/通知的类Condition 只针对一个具体的锁

    public class UseCondition {

        private Lock lock = new ReentrantLock();
        private Condition condition = lock.newCondition();
        
        public void method1(){
            try {
                lock.lock();
                System.out.println("当前线程：" + 
    Thread.currentThread().getName() + "进入等待状态..");
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("当前线程：" + 
    Thread.currentThread().getName() + "释放锁..");
                condition.await();    // Object wait 
                System.out.println("当前线程：" + 
    Thread.currentThread().getName() +"继续执行...");
                condition.signal();        //Object notify
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

ReentrantLock重入锁

    private Lock lock = new ReentrantLock(boolean isFair);//是否为公平锁

ReentrantReadWriteLock读写锁
核心是实现读写分离 在都多写少的情况下 性能高于重入锁

public class UseReentrantReadWriteLock {

    private ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private ReadLock readLock = rwLock.readLock();
    private WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();
    
    public void read(){
        try {
            readLock.lock();
            System.out.println("当前线程:" + 
Thread.currentThread().getName() + "进入...");
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println("当前线程:" + 
Thread.currentThread().getName() + "退出...");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
    }
    
    public void write(){
        try {
            writeLock.lock();
            System.out.println("当前线程:" + 
Thread.currentThread().getName() + "进入...");
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println("当前线程:" + 
Thread.currentThread().getName() + "退出...");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}

锁的优化

1. 避免死锁
2. 减少锁的持有时间
3. 减少锁的粒度
4. 锁的分离
5. 尽量使用无锁的操作 比如原子类操作