《Java高并发程序设计》读书笔记（第三章）

同步控制

synchronized关键字是最简单的一种同步控制方法，它决定了一个线程能否访问临界区资源。

synchronized的功能扩展：重入锁

重入锁可完全代替synchronized关键字，通过java.util.concurrent.locks.ReentrantLock类来实现，如果同一个线程多次获得锁，那么在释放锁 的时候，也必须释放相同次数，如果释放的次数多，那就会得到java.lang,IllegalMonitorStateException异常，反则次数少了就相当于这个线程还持有锁，其他线程无法进入临界区。

• 中断响应
  对synchronized来说，如果一个线程在等待锁，那么只能有两种可能，一种是继续等待，另一种是获得锁执行。
  而使用重入锁，会提供另外一种可能就是线程可以中断，在等待过程中可以随时取消对锁的需求。
• 锁申请等待限时
  除了等待外部通知，还可以通过限时等待来避免死锁。tryLock()；
• 公平锁
  按照时间顺序，先来的先得。他最大的特点就是不会产生饥饿现象。
  构造函数：

public ReentrantLock(boolean fair)

fair为true表示锁是公平的，因为实现公平锁就要系统维护一个有序队列，所以公平锁实现成本较高，性能低下，非必要条件下不会使用它。
非公平锁：一个线程会倾向于再次获取已持有的锁，这种分配方式高效但不公平。

ReentrantLock的重要方法：

lock()：获得锁，若锁被占用则等待
lockInterruptibly():获得锁，但优先响应中断
tryLock()：尝试获得锁成功返回true，失败返回false，该方法不等待，立即返回
tryLock(long time,TimeUnit nuit)：在给定时间内尝试获得锁
unlock():释放锁

重入锁的三个要素：
1.原子状态。使用CAS操作来存储当前锁的状态，判断锁是否被别的线程持有
2.等待队列。所有没有请求到锁的线程都会进入等待队列，释放锁后系统从等待队列中唤醒一个线程继续工作。
3.阻塞原语park()和unpark()。挂起和恢复线程。没有得到锁的将会被挂起。

condition条件

1.await()：使当前线程等待，同时释放当前锁，其他线程中使用singal()或者是singalAll()方法时，线程会重新获得锁并继续执行。线程被中断时跳出等待。类似于Object.wait();
2.awaitUninterruptibly()：与await()类似，但不会在等待过程中响应中断
3.singal()：唤醒一个等待中的线程，singalAll()唤醒所有，类似于Object.notify();

信号量Semaphore

信号量是对锁的扩展，无论是内部锁synchronized还是重入锁ReentrantLock，一次都只允许一个线程访问一个资源，而信号量却可以指定多个线程，同时访问某一个资源。

public Semaphore(int permits)
public Semaphore(int permits,boolean fair)//第二个参数指定是否公平

信号量的准入数，即同时能申请多少个许可。就是相当于同时有多少个线程可以访问某一个资源。
申请信号量使用acquire()操作，离开时务必使用release()释放信号量。

ReadWriteLock读写锁

读写分离锁可以有效地帮助减少锁竞争，提升系统性能。读写锁允许多个线程同时读，使线程们真正并行，但由于数据完整性，写写操作和读写操作之间依然需要互相等待和持有锁。
读读不互斥：读读之间不阻塞
读写互斥：读阻塞写，写阻塞读
写写互斥：写写阻塞

倒计时器 CountDownLatch

它可以让某一个线程等待直到倒计时结束再执行。

循环栅栏 CyclicBarrier

阻止线程继续执行，要求线程在栅栏处等待，

public CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction)
parties表示计数总数，barrierAction表示计数器一次计数完成后，系统会执行的动作。

CyclicBarrier会抛出的两个异常：
InterruptedException：等待过程中线程被中断。
BrokenBarrierException：当前的CyclicBarrier已经破损，系统无法等待所有线程到齐。

线程阻塞工具类 LockSupport

它可以在线程内任意位置让线程阻塞。
park(）方法可以阻塞当前线程。
LockSupport类使用类似信号量机制，为每个线程都准备了一个许可，如果许可可用，那么park()函数就会立刻返回并消费这个许可，如果许可不可用，就会阻塞。unpark()将许可变为可用。
unpark()操作在park()操作之前，它也可以使得下一次的park()操作立即返回。

线程复用：线程池

在使用线程池后，创建线程变成了从线程池中获得空闲线程，关闭线程变成了向线程池中归还线程。
1.固定大小的线程池

ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个内有5个线程的线程池

2.计划任务
根据时间对需要的线程进行调度
newScheduledThreadPool()
schedule()：在给定时间对任务进行一次调度。
scheduleAtFixedRate():对任务进行周期性的调度，任务开始于给定的初始延时，后续任务按给定周期进行：后续第一个在initialDelay+period时进行，第二个在initialDelay+2*period时进行，以此类推。
scheduleWithFixedDelay():按给定时间差进行

核心线程池的内部实现

newFixedThreadPool()、new SingleThreadExecutor()、newCachedThreadPool()内部均使用了ThreadPoolExecutor实现，他们都是ThreadPoolExecutor类的封装。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//线程池中线程数量
                          int maximumPoolSize,//最大线程数量
                          long keepAliveTime,//线程池数量超过corePoolSize时，多余空闲线程的寻获时间
                          TimeUnit unit,//keepAliveTime的单位
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,//任务队列，被提交但尚未被执行的任务  
                          ThreadFactory threadFactory,//线程工厂
                          RejectedExecutionHandler handler//拒绝策略，任务太多处理不过来的时候如何拒绝任务)

workQueue：指被提交但未被执行的任务队列，他是一个BlockingQueue接口的对象，用于存放Runnable对象。
分为以下几种：
1.直接提交的队列：由SynchronousQueue对象提供，没有容量，每一个插入操作都要等待一个删除操作，提交的任务不会真实的保存，而总是将新的任务交给线程执行，如果没有空闲进程则会创建新的进程，进程数量达到最大，那么会执行决绝策略。
2.有界的任务队列：使用ArrayBlockingQueue实现
3.无界的任务队列：通过LinkedBlockingQueue类实现
4.优先任务队列：通过PriorityBlockingQueue实现，可以控制任务的执行先后顺序

这里可以说明ThreadPoolExecutor的任务调度逻辑