容器:
1. Copy-On-Write容器
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。java中的容器为CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。在并发场景中使用,【用于读多写少的并发场景】
【http://ifeve.com/java-copy-on-write/】
2.ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap使用的是锁分段技术,使得线程安全,还使用啥哈希,再哈希算法(高低位都参与哈希算法),高效读取操作(不使用锁)。
【http://www.infoq.com/cn/articles/ConcurrentHashMap】
3.ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是一个基于链接节点的无界线程安全队列。【采用wait-free算法实现】
【http://ifeve.com/concurrentlinkedqueue/】
【http://ifeve.com/talk-concurrency/】2016年4月28日,星期四
很好的学习网站
Volatile
Volatile是轻量级的synchronized,它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时,另外一个线程能读到这个修改的值。它在某些情况下比synchronized的开销更小。
如果一个字段被声明成volatile,java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。
实现原理:
Java代码: instance = new Singleton();//instance是volatile变量
汇编代码: 0x01a3de1d: movb $0x0,0x1104800(%esi);0x01a3de24: lock addl $0x0,(%esp);
- 将当前处理器缓存行的数据会写回到系统内存。
- 这个写回内存的操作会引起在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。
Java SE1.6--Synchronized
引入的偏向锁和轻量级锁,以及锁的存储结构和升级过程;
- 对于同步方法,锁是当前实例对象。
- 对于静态同步方法,锁是当前对象的Class对象。
- 对于同步方法块,锁是Synchonized括号里配置的对象。
Java对象头里的Mark Word里默认存储对象的HashCode,分代年龄和锁标记位。
在Java SE1.6里锁一共有四种状态,无锁状态,偏向锁状态,轻量级锁状态和重量级锁状态,它会随着竞争情况逐渐升级。
锁
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优点
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缺点
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适用场景
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偏向锁
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加锁和解锁不需要额外的消耗,和执行非同步方法比仅存在纳秒级的差距。
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如果线程间存在锁竞争,会带来额外的锁撤销的消耗。
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适用于只有一个线程访问同步块场景。
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轻量级锁
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竞争的线程不会阻塞,提高了程序的响应速度。
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如果始终得不到锁竞争的线程使用自旋会消耗CPU。
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追求响应时间。
同步块执行速度非常快。
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重量级锁
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线程竞争不使用自旋,不会消耗CPU。
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线程阻塞,响应时间缓慢。
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追求吞吐量。
同步块执行速度较长。
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Java线程池
线程池的创建
我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池。
1 |
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,
maximumPoolSize, |
2 |
keepAliveTime,
milliseconds,runnableTaskQueue, threadFactory,handler); |
创建一个线程池需要输入几个参数:
- corePoolSize(线程池的基本大小):当提交一个任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,等到需要执行的任务数大于线程池基本大小时就不再创建。如果调用了线程池的prestartAllCoreThreads方法,线程池会提前创建并启动所有基本线程。
- runnableTaskQueue(任务队列):用于保存等待执行的任务的阻塞队列。可以选择以下几个阻塞队列。
- ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
- LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。
- SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue,静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。
- PriorityBlockingQueue:一个具有优先级得无限阻塞队列。
- maximumPoolSize(线程池最大大小):线程池允许创建的最大线程数。如果队列满了,并且已创建的线程数小于最大线程数,则线程池会再创建新的线程执行任务。值得注意的是如果使用了无界的任务队列这个参数就没什么效果。
- ThreadFactory:用于设置创建线程的工厂,可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字,Debug和定位问题时非常又帮助。
RejectedExecutionHandler(饱和策略):当队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy,表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略。n 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。
- 当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
- keepAliveTime(线程活动保持时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。所以如果任务很多,并且每个任务执行的时间比较短,可以调大这个时间,提高线程的利用率。
- TimeUnit(线程活动保持时间的单位):可选的单位有天(DAYS),小时(HOURS),分钟(MINUTES),毫秒(MILLISECONDS),微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。
向线程池提交任务
我们可以使用execute提交的任务,但是execute方法没有返回值,所以无法判断任务知否被线程池执行成功。通过以下代码可知execute方法输入的任务是一个Runnable类的实例。
01 |
threadsPool.execute( new Runnable()
{ |
我们也可以使用submit 方法来提交任务,它会返回一个future,那么我们可以通过这个future来判断任务是否执行成功,通过future的get方法来获取返回值,get方法会阻塞住直到任务完成,而使用get(long timeout, TimeUnit unit)方法则会阻塞一段时间后立即返回,这时有可能任务没有执行完。
03 |
Object
s = future.get(); |
05 |
} catch (InterruptedException
e) { |
09 |
} catch (ExecutionException
e) { |
线程池的关闭
我们可以通过调用线程池的shutdown或shutdownNow方法来关闭线程池,但是它们的实现原理不同,shutdown的原理是只是将线程池的状态设置成SHUTDOWN状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。shutdownNow的原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用线程的interrupt方法来中断线程,所以无法响应中断的任务可能永远无法终止。shutdownNow会首先将线程池的状态设置成STOP,然后尝试停止所有的正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表。
只要调用了这两个关闭方法的其中一个,isShutdown方法就会返回true。当所有的任务都已关闭后,才表示线程池关闭成功,这时调用isTerminaed方法会返回true。至于我们应该调用哪一种方法来关闭线程池,应该由提交到线程池的任务特性决定,通常调用shutdown来关闭线程池,如果任务不一定要执行完,则可以调用shutdownNow。
线程池的监控
通过线程池提供的参数进行监控。线程池里有一些属性在监控线程池的时候可以使用
- taskCount:线程池需要执行的任务数量。
- completedTaskCount:线程池在运行过程中已完成的任务数量。小于或等于taskCount。
- largestPoolSize:线程池曾经创建过的最大线程数量。通过这个数据可以知道线程池是否满过。如等于线程池的最大大小,则表示线程池曾经满了。
- getPoolSize:线程池的线程数量。如果线程池不销毁的话,池里的线程不会自动销毁,所以这个大小只增不减。
- getActiveCount:获取活动的线程数。
原子操作
原子(atom)本意是“不能被进一步分割的最小粒子”,而原子操作(atomic operation)意为”不可被中断的一个或一系列操作” 。在多处理器上实现原子操作就变得有点复杂.
使用循环CAS【知道CAS成功】,或者使用锁机制来实现。
- ABA问题
- 循环时间长开销大
- 只能保证一个共享变量的原子操作【AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性,你可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。】
Java中的阻塞队列
阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。
阻塞队列提供了四种处理方法:
方法\处理方式 |
抛出异常 |
返回特殊值 |
一直阻塞 |
超时退出 |
插入方法 |
add(e) |
offer(e) |
put(e) |
offer(e,time,unit) |
移除方法 |
remove() |
poll() |
take() |
poll(time,unit) |
检查方法 |
element() |
peek() |
不可用 |
不可用 |
JDK7提供了7个阻塞队列。分别是
- ArrayBlockingQueue :一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
- LinkedBlockingQueue :一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
- PriorityBlockingQueue :一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
- DelayQueue:一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
- SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。
- LinkedTransferQueue:一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
- LinkedBlockingDeque:一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
杂记:java 并发 的东东
原文:http://blog.csdn.net/xiaohangblog/article/details/51280162