关于一些基础的Java问题的解答（六）

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26. ThreadPool用法与优势

ThreadPool即线程池，它是JDK1.5引入的Concurrent包中用于处理并发编程的工具。使用线程池有如下好处：

1. 降低资源消耗：通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗
   
2. 提高响应速度：当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行
   
3. 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控
   

线程池的创建方法如下：

通过ThreadPoolExecutor创建：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, handler);

该构造函数具有重载，最后两个参数史可选的，各参数的含义如下：

1. corePoolSize（基本线程池大小）：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基本线程池大小时就不再创建。线程池有一个prestartAllCoreThreads方法用来提前创建并启动所有基本线程
   
2. maximumPoolSize（最大线程池大小）：线程池允许创建的最大线程数，必须大于基本线程池大小。线程池中含有一个任务阻塞队列，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
   
3. 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
   
4. unit（线程活动保持时间的单位）：前一个参数的时间单位
   
5. workQueue（工作队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列，如果当任务提交时基本线程池中已没有空闲线程，则任务会被放入工作队列等待
6. threadFactory（线程工厂，可选参数）：创建一个新线程时会调用其newThread方法，可以初始化一些信息
7. handler（饱和处理器）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么就会使用处理器处理提交的新任务。ThreadPoolExecutor内部提供了一些handler的静态实现类：

• AbortPolicy：直接抛出异常RejectedExecutionException
  
• CallerRunsPolicy：使用调用者所在线程来运行任务
  
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列头的任务，并执行当前任务
  
• DiscardPolicy：什么也不做，放弃掉该任务
  

除了自定义线程池，我们还可以使用Executors类中提供的实现好的线程池：

// 为每个任务创建一个新线程或回收利用旧线程的线程池
		ExecutorService service1 = Executors.newCachedThreadPool();
		// 创建指定数目线程的线程池
		ExecutorService service2 = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);
		// 线程数量固定为1的线程池，拥有无界的工作队列
		ExecutorService service3 = Executors.newSingleThreadExecutor();

以上三种线程池为比较常用的线程池，其余的不再探讨。

线程池的用法如下：

		// 传入一个Runnable接口处理任务
		executor.execute(runnable);
		// 传入一个Callable接口处理任务，返回Future对象代表任务返回值
		Future<Object> result = executor.submit(callable);
		// 使用get方法获取具体内容
		result.get();
		// 关闭线程池，中断空闲线程
		executor.shutdown();
		// 关闭线程池，中断所有线程
		executor.shutdownNow();

综上，线程池的工作流程为：

27. Concurrent包里的工具：ArrayBlockingQueue、CountDownLatch等等

JDK1.2引入的容器类库为了效率问题所以是不同步的，要同步容器类我们只能自己实现或指望Collections类提供的各种static同步方法。但在JDK1.5中引入的Concurrent包中，Java为我们提供了许多线程安全的免锁容器，主要使用的有以下几种：

1. CopyOnWriteArrayList：写时拷贝列表，对容器的写入操作将导致创建整个底层数组的副本，而原数组保存在原地，使得当数组在被修改时，读取可以安全的执行。修改完成时，一个原子性的操作会把新数组换入，使得新的读取操作可以看到修改
2. CopyOnWriteArraySet：与CopyOnWriteArrayList类似的集合
3. ConcurrentHashMap：详见问题11
4. ConcurrentLinkedQueue：一个线程安全的队列
5. DelayQueue：延迟队列，是一个无界阻塞队列，对于放入的元素实现延迟接口，设定延迟时间，元素只有过了延迟时间后才能被取走
6. LinkedBlockingQueue：阻塞队列，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
   
7. PriorityBlockingQueue：优先级阻塞队列，与优先级队列相似，具有阻塞的特点
   
8. 
   

除了容器外，Concurrent还为我们提供了各种用于同步的辅助类，常见的有以下几种：

1. Atomic类，原子类，各种包装类型的同步类，可以使用compareAndSet形式的方法来更新变量
   
2. CountDownLatch：一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。其构造方法可以指定计数次数，当其countDown方法被调用时次数减一，而调用awaint方法（可以设置超时）会使当前线程一直被阻塞，直到计时器的值为0
   
3. CyclicBarrier：回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。其构造方法可以指定线程数，还可以传入Runnable表示所有线程到达状态后要执行的内容。线程调用其await方法时表示线程已到达指定状态并被阻塞，当有所有线程都到达状态时，线程才可以继续往下执行。调用其reset方法可以重复使用。
   
4. Exchanger：用于两个线程交换数据的辅助类，调用exchange方法后线程会被阻塞知道另一个线程调用exchange方法（可以设置超时）
   
5. ReadWriteLock：读写锁允许我们拥有多个读者，对向数据结构相对不频繁的写入但频繁读取做了优化。我们分别可以调用readLock和writeLock方法获取读锁和写锁，使用lock和unlock方法来加锁和解锁。
6. Semaphore：信号量，可以控同时访问的线程个数（通过构造函数设置），通过 acquire方法 获取一个许可，如果没有就等待，而 release方法 释放一个许可。
   

28. wait()和sleep()的区别

wait是Object类的方法，只有当线程拥有调用对象的锁的时候才可以调用该方法，否则会抛出IllegalMonitorStateException。wait方法的作用是阻塞当前线程并让出调用对象的锁，直到别的线程使用notify或notifyAll唤醒，或经过特定时间，或被别的线程中断才继续工作。

sleep是Thread类的静态方法，他可以让当前线程休眠一段时间，直到经过特定休眠时间，或被别的线程中的才继续工作。

29. foreach与正常for循环效率对比

for的写法都比较熟悉就不提了。

foreach语句是JDK1.5的新特征之一，在遍历数组、集合方面，foreach为开发人员提供了极大的方便。foreach语句是for语句的特殊简化版本，但是foreach语句并不能完全取代for语句，然而，任何的foreach语句都可以改写为for语句版本。foreach并不是一个关键字，习惯上将这种特殊的for语句格式称之为“foreach”语句。可以使用foreach的对象必须实现Iterator 接口。

一般而言，只是遍历的话我们可以使用foreach，如果要涉及对数组或容器的操作就只能使用for循环了。

30. Java IO与NIO

Java NIO（Java new IO），是jdk1.4 里提供的新api ，为所有的原始类型提供缓存支持。

Java IO是面向流的而Java NIO是面向缓冲的，由于博主对Java NIO了解不多，故此问题先搁置在此。