并发编程复习笔记

阻塞队列：

1. 自从Java 1.5之后，在java.util.concurrent包下提供了若干个阻塞队列，主要有以下几个：

    1). ArrayBlockingQueue：基于数组实现的一个阻塞队列，在创建ArrayBlockingQueue对象时必须制定容量大小。并且可以指定公平性与非公平性，默认情况下为非公平的，即不保证等待时间

         最长的队列最优先能够访问队列。

　 2). LinkedBlockingQueue：基于链表实现的一个阻塞队列，在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小，则默认大小为Integer.MAX_VALUE。

　 3). PriorityBlockingQueue：以上2种队列都是先进先出队列，而PriorityBlockingQueue却不是，它会按照元素的优先级对元素进行排序，按照优先级顺序出队，每次出队的元素都是优先级最高的元素。

         注意，此阻塞队列为无界阻塞队列，即容量没有上限（通过源码就可以知道，它没有容器满的信号标志），前面2种都是有界队列。

　 4). DelayQueue：基于PriorityQueue，一种延时阻塞队列，DelayQueue中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue也是一个无界队列，因此往队列中插入数据的操作

         (生产者)永远不会被阻塞，而只有获取数据的操作（消费者）才会被阻塞。

2. 阻塞队列中的方法 VS 非阻塞队列中的方法

    1). 非阻塞队列中的几个主要方法：

　　   add(E e):将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则会抛出异常；

　　   remove()：移除队首元素，若移除成功，则返回true；如果移除失败（队列为空），则会抛出异常；

　　   offer(E e)：将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则返回false；

　　   poll()：移除并获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null；

　　   peek()：获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null

 　  对于非阻塞队列，一般情况下建议使用offer、poll和peek三个方法，不建议使用add和remove方法。因为使用offer、poll和peek三个方法可以通过返回值判断操作成功与否，而使用add和remove方法却不能达到

      这样的效果。注意，非阻塞队列中的方法都没有进行同步措施。

   2). 阻塞队列中的几个主要方法：

   　　阻塞队列包括了非阻塞队列中的大部分方法，上面列举的5个方法在阻塞队列中都存在，但是要注意这5个方法在阻塞队列中都进行了同步措施。除此之外，阻塞队列提供了另外4个非常有用的方法：

   　　put(E e)：put方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待；

   　　take()：take方法用来从队首取元素，如果队列为空，则等待；

   　　offer(E e,long timeout, TimeUnit unit)：offer方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果还没有插入成功，则返回false；否则返回true；

   　　poll(long timeout, TimeUnit unit)：poll方法用来从队首取元素，如果队列空，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果取到，则返回null；否则返回取得的元素；

3. 阻塞队列的实现原理

    从put方法的实现可以看出，它先获取了锁，并且获取的是可中断锁，然后判断当前元素个数是否等于数组的长度，如果相等，则调用notFull.await()进行等待，如果捕获到中断异常，则唤醒线程并抛出异常。

　 当被其他线程唤醒时，通过insert(e)方法插入元素，最后解锁。

   　　

　　

CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三个辅助类进行一个总结：

1. CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

　 CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；另外，CountDownLatch是不能

    够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

2. Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

　　

　　

Callable、Future和FutureTask

1. 在前面的文章中我们讲述了创建线程的2种方式，一种是直接继承Thread，另外一种就是实现Runnable接口。这2种方式都有一个缺陷就是：在执行完任务之后无法获取执行结果。如果需要获取执行结果，就

    必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果，这样使用起来就比较麻烦。而自从Java 1.5开始，就提供了Callable和Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果。

2. Callable与Runnable

    1). java.lang.Runnable是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法。由于run()方法返回值为void类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果。

    2). Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做call()。可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的V类型。

   　　那么怎么使用Callable呢？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本：         

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);

　　第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。

　　暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。

　　一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法很少使用。

3. Future：Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。Future类位于

    java.util.concurrent包下，它是一个接口。Future提供了三种功能：

　 1). 判断任务是否完成；

　 2). 能够中断任务；

　 3). 能够获取任务执行结果。

　 因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

4. FutureTask：RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

    事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

 

 

1. 从这三个方法的文字描述可以知道以下几点信息：

　 1). wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，并且为final方法，无法被重写。

　 2). 调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）

　 3). 调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；

　 4). 调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程；

　 有朋友可能会有疑问：为何这三个不是Thread类声明中的方法，而是Object类中声明的方法（当然由于Thread类继承了Object类，所以Thread也可以调用者三个方法）？其实这个问题很简单，由于每个对象

    都拥有monitor（即锁），所以让当前线程等待某个对象的锁，当然应该通过这个对象来操作了。而不是用当前线程来操作，因为当前线程可能会等待多个线程的锁，如果通过线程来操作，就非常复杂了。

2. 举个简单的例子：假如有三个线程Thread1、Thread2和Thread3都在等待对象objectA的monitor，此时Thread4拥有对象objectA的monitor，当在Thread4中调用objectA.notify()方法之后，Thread1、

    Thread2和Thread3只有一个能被唤醒。注意，被唤醒不等于立刻就获取了objectA的monitor。假若在Thread4中调用objectA.notifyAll()方法，则Thread1、Thread2和Thread3三个线程都会被唤醒，至于

    哪个线程接下来能够获取到objectA的monitor就具体依赖于操作系统的调度了。

    上面尤其要注意一点，一个线程被唤醒不代表立即获取了对象的monitor，只有等调用完notify()或者notifyAll()并退出synchronized块，释放对象锁后，其余线程才可获得锁执行。

3. Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全

    和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。

    1). Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法；

    2). Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition() 

    3). 调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用

   　　 Conditon中的await()对应Object的wait()；

   　　 Condition中的signal()对应Object的notify()；

   　　 Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。