多线程高级
# 多线程高级
# 线程状态
# 线程池
# 创建线程池
创建一关默认的线程池，默认为空，(空参构造方法) 默认数量最多可以容纳 int 的最大值个线程
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(5);
带参构造为该线程池指定数量的线程池，并不是线程池创建就拥有指定数量的线程，而是该线程池可以拥有线程的上限
Executors 类为创建线程池对象类
ExecutorService 类为控制线程池类
# 提交 submit
把线程提交给线程池处理
# 销毁 shutdown
关闭线程池
executorService.shutdown();
# ThreadPoolExecutor 自定义线程池
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2,5,2, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
共有 7 个参数
- 核心线程数量 int 不能小于 0
- 最大线程数 int 不能小于等于 0. 并且大于等于核心数
- 空闲线程最大存活时间 int 不能小于 0
- 时间单位 Enum TimeUnit 中的常量
- 任务队列 传递一个阻塞队列 不能为 null 如果 submit 的线程过多则会缓存到队列中
- 创建线程工程 我们使用默认的线程池创建 Executors.defaultThreadFactory () 不能为 null
- 任务的拒绝策略 (即超出最大线程数如何处理) 我们使用 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy () 超出则拒绝 不能为 null 当 submit 线程数量超出了最大线程数 + 任务队列边界时 触发 拒绝策略
- ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出 RejectedExecutionException 异常。默认的 cl
- ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy: 丢弃任务 但不抛出异常 不太推荐使用
- ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy: 抛弃队列中等待最久的任务 然后把当前任务加入队列中
- ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy: 调度任务的 run () 方法绕过线程池直接执行
# Volatile
- 堆内存是唯一的，每一个线程都有自己的线程栈
- 每个线程在使用堆里面变量的时候，都会先拷贝一个变量的副本中.
- 在线程中，每一次使用都是从变量副本中获取
如果 A 线程 修改了堆中共享的变量值，其他线程不一定能及时的使用最新的值
使用 Volatile 关键字可以解决这个问题，强制线程每次使用时，都会先去看一下共享区域中最新值
只需要共享数据前面加上 Volatile 关键字
Volatile int count = 100;
# 使用 Synchronized 同步代码块
使用 Synchronized 同步代码块，也可以解决此问题
- 线程获取锁
- 清空变量副本
- 拷贝共享变量中最新的值到副本中
- 执行代码
- 将修改后变量副本中的值赋值给共享数据
- 释放锁
# 原子性
原子性指的是在一次或多次操作中，要么所有的操作全部执行并且不会受到任何因素而中断，要么所有的操作都不执行，多个操作是一个不可以分割的整体
我们可以使用 Synchronized 锁 来强制协议统一共享数据的唯一性
而 Volatile 只是让线程在执行时检测在共享数据中检测最新的值并同步 副本中
# 原子类 Atomic
JDK1.5 提供了一个原子类 Atomic 该类下的的实现类都可以实现原子性，方便程序员在多线程环境下，无锁的进行原子操作。原子变量的底层使用了处理器提供的原子指令，但是不同的 CPU 架构可能提供的原子指令不一样，也有可能需要某种形式的内部锁，所以该方法不能绝对保证线程不被阻塞。
# AtomicInteger
- AtomicInteger (): 空参构造方法 默认为 0
- AtomicInteger (int initialValue): 带参构造方法 指定值原子型
- get (): 获取值
- getAndIncrement (): 以原子方式加 + 1 并且返回自增前的值
- incrementAndGet (): 以原子方式加 + 1 并且返回自增后的值
- addAndGet (int data): 以原子方式 与指定值相加 并返回结果
- getAndSet (int value): 以原子方式 设置原子型为指定值 并返回旧的值
原理:
自旋锁 + CAS 算法
CAS 算法：有 3 个操作数 (内存值 V , 旧的预期值 A , 要修改的值 B)
当旧的预期 A == 内存值 此时修改成功 将 V 改为 B
当旧的预期 A != 内存值 修改失败 不做任何操作
并重新获取现在的最新值 (这个动作称为自旋)
# Synchronized 与 CAS 的区别 (乐观锁和悲观锁)
相同点：在多线程区块下，都可以保证共享数据的安全性
不同点:
- Synchronized 总是从最坏的角度出发，认为每次获取数据的时候，别人都有可能修改。所以在每次操作共享数据之前，都会上锁.(悲观锁)
- CAS 是乐观的角度出发，假设每次获取数据别人都不会修改，所以不会上锁。只不过在修改共享数据的时候，会去检查一下，别人有没有修改过这个数据. (乐观锁) 如果别人修改过，那么再次获取最新的值 如果别人没有修改过，那么直接修改共享数据的值
# Hashtable
在多线程下使用 HashMap 不是线程安全的，在多线程并发的环境下，可能会产生死锁等问题。
- Hashtable 采用悲观锁 Synchronized 的形式保证数据的安全性
- 只有有线程访问，会将整张表全部锁起来，所以 Hashtable 效率低下
- 底层原理与 hashmap 一样也是数组 + 链表实现，其他无异
# ConcurrentHashMap
如果 map 集合要使用多线程我们可以使用 ConcurrentHashMap, 它线程安全，效率较高
Hashtable 已经被淘汰了
# JDK1.7 原理
- 创建一个默认长度为 16, 默认加载因 位 0.75 的数组 数组名为 Segmewnt 无法扩容
- 再创建一个长度为 2 的小数组 (数组名为 HashEntey) 把地址值赋值给 Segmewnt 数组中的索引 0 (模板) 其他索引都为 null
- 根据键的哈希值计算出 Segmewnt 数组索引
- 如果此索引为空 就会创建一个长度默认为 2 的数组 并把这个小数组的地址值 赋值给 该索引
- 再次利用键的哈希值计算出在 小数组 应存入的索引 (二次哈希)
- 如果为空，则直接添加 如非空则 equals 比较 不同则存入 (链表形式挂载在新元素下面)
- 小数组的加载因 同样为 0.75 当超过了 2*0.75=1.5 强转为 int=1 会自动扩容 2 倍
- Segmewnt 数组无法扩容 (恒定为 16) 因为只有 HashEntey 小数组在扩容
- ConcurrentHashMap 通过 Segmewnt 索引 来加锁 (悲观锁 Synchronized) 所以在 JDK1.7 默认情况下，最多允许 16 个线程同时访问
# JDK1.8 原理
底层结构：哈希表 (数组 链表 红黑树结合体)
结合 CAS 机制 + Synchronized 同步代码块形式来保证线程安全
- 如果使用空参构造方法创建 ConcurrentHashMap, 则什么事情都不做。只有在第一次添加元素时候创建哈希表
- 计算出当前元素应存入的索引
- 如果该索引为为 null, 则利用 CAS 算法，将本结点添加到数组中
- 如果该索引不为 null, 则利用 Volatile 关键字获取当前位置最新的结点地址，挂载到它的下面，变成链表
- 当链表长度大于等于 8 时，自动转成红黑树
- 以链表或红黑树头结点为锁对象，配合悲观锁 (Synchronized) 保证多线程数据的安全性
# CountDownLatch
让某一条线程等待其他线程执行完毕之后在执行.
- CountDownLatch (int count): 带参构造方法 传递线程数，表示等待线程数 定义一个计数器
- await (): 让线程等待 等待其他线程执行完毕后才执行 计数器为 0 执行
- countDown (): 当前线程执行完毕 将计数器 - 1
# Semaphore
可以控制访问特定资源的线程数量 在线程类中创建并使用
- Semaphore (int permits): 带参构造方法 最多允许多少条线程同时执行
- acquire (): 获取通信证
- release (): 归还通信证