java 多线程(2)——并发包

1 java并发包介绍

JDK5.0 以后的版本都引入了高级并发特性，大多数的特性在java.util.concurrent 包中，是专门用于多线程发编程的，充分利用了现代多处理器和多核心系统的功能以编写大规模并发应用程序。主要包含原子量、并发集合、同步器、可重入锁，并对线程池的构造提供了强力的支持。

2 线程池

线程池的5中创建方式
1. Single Thread Executor: 只有一个线程的线程池，因此所有提交的任务是顺序执行，代码：Executors.newSingleThreadExecutor()
2. Cached Thread Pool : 线程池里有很多线程需要同时执行，老的可用线程将被新的任务触发重新执行，如果线程超过60秒内没执行，那么将被终止并从池中删除.代码：Executors.newCachedThreadPool()
3. Fixed Thread Pool : 拥有固定线程数的线程池，如果没有任务执行，那么线程会一直等待，代码Executors.newFixedThreadPool(4),在构造函数中的参数4是线程池的大小，可以随意设置，也可以和cpu的数量保持一致，获取cpu的数量int cpuNums = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
4. Scheduled Thread Pool : 用来调度即将执行的任务的线程池。代码：Executors.newScheduledThreadPool()
5. Single Thread Scheduled Pool : 只有一个线程，用来调度执行将来的任务，代码：Executors.newSingleThreadScheduledExecutor()

3 线程池的使用

3.1 提交 Runnable

任务完成后 Future 对象返回 null

package mythreadpool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;


public class ThreadPoolWithRunnable {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            pool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("thread name: "+ Thread.currentThread().getName());
                    try{
                        Thread.sleep(1000);
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }

        pool.shutdown();

    }
}

3.2 提交 Callable

该方法返回一个 Future 实例表示任务的状态

package mythreadpool;

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolCallable {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService pool= Executors.newFixedThreadPool(4);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Future submit=pool.submit(new Callable(){

                @Override
                public String call() throws Exception {
                    Thread.sleep(5000);
                    return "b--"+Thread.currentThread().getName();
                }
            });

            //从 Future 中get结果，这个方法是会被阻塞的，一直到等到线程任务返回结果
            System.out.println(submit.get());

        }

        pool.shutdown();
    }
}

3.3 callable 和 runnable 的区别

• runnable 的 call 方法可以返回结果，所以主线程无法获得任务线程的返回值；
• callable 的call 方法可以返回结果，但是主线程在获取结果是被阻塞，需要等待任务线程返回才能拿到结果

4 消息队列

BlockingQueue也是java.util.concurrent下的主要用来控制线程同步的工具。主要的方法是：put、take一对阻塞存取；add、poll一对非阻塞存取。

4.1 插入

1. add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则抛出；
2. offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.
3. put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续.

4.2 读取

1. poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null
2. take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止

4.3 其他方法

1. int remainingCapacity();返回队列剩余的容量，在队列插入和获取的时候，不要瞎搞，数据可能不准；
2. boolean remove(Object o); 从队列移除元素，如果存在，即移除一个或者更多，队列改 变了返回true
   3.public boolean contains(Object o); 查看队列是否存在这个元素，存在返回true
   4.int drainTo(Collection c); 传入的集合中的元素，如果在队列中存在，那么将 队列中的元素移动到集合中
3. int drainTo(Collection c, int maxElements); 和上面方法的区别在于，制定了移动的数量

4.4 BlockingQueue有四个具体的实现类,常用的2种实现类

1. ArrayBlockingQueue：一个由数组支持的有界阻塞队列，规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。
2. LinkedBlockingQueue：大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的。LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE,其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。
3. LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue区别:LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue.

package producer;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Producer implements Runnable{

    BlockingQueue queue;

    public Producer(BlockingQueue queue){
        this.queue=queue;
    }


    @Override
    public void run() {
        try{
            System.out.println("made a product, name is:"+
            Thread.currentThread().getName());
            String temp = "A Product,生产线程"+
                    Thread.currentThread().getName();
            queue.put(temp); //如果队列满，会阻塞当前线程
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package producer;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class Consumer implements  Runnable{

    BlockingQueue queue;

    public Consumer(BlockingQueue queue){
        this.queue=queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        try{
            String consumer=Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(consumer);
            String temp=queue.take();//如果队列为空，会阻塞当前线程
            System.out.println(consumer+" get a product :"+temp);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package producer;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class TestConsumer {
    public static void main(String[] args){
        BlockingQueue queue=new LinkedBlockingQueue<>(2);

        Consumer consumer=new Consumer(queue);
        Producer producer=new Producer(queue);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(producer,"Producer"+(i+1)).start();

        }

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(consumer,"Consumer"+(i+1)).start();

        }

        new Thread(producer,"Producer"+(5)).start();
    }
}