Java多線程和並發總結

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Java多線程和高並發總結

 

• wait/notify必須存在於synchronized塊中。

• volatile
  多線程的記憶體模型：main memory（主存）、working memory（線程棧），在處理資料時，線程會把值從主存load到本地棧，完成操作後再save回去(volatile關鍵詞的作用：每次針對該變數的操作都激發一次load and save)

• Thread類最佳實務： 寫的時候最好要設定線程名稱 Thread.name，並設定線程組 ThreadGroup，目的是方便管理。在出現問題的時候，列印線程棧 (jstack -pid) 一眼就可以看出是哪個線程出的問題，這個線程是幹什麼的。

• 如何擷取線程中異常
  Thread t = new Thread(task);
  t.setUncaughtException(new UncaughtExceptionHandler(){...});
  t.start();
  不能用try,catch來擷取線程中的異常

• Future和FutureTask
  Future是介面，FutureTask是類

  Future表示一個非同步計算的結果. 非同步計算是在其他線程進行的, 因此非同步計算的結果, 有可能有值, 也有可能沒有值. 於是, Future就提供了一些方法來處理這種未知狀態:
  a. isDone() 非同步任務是否完成, 即否有結果
  b. get() 擷取非同步任務結果, 如果非同步任務未完成, 此方法會一直阻塞, 直到非同步方法呼叫完成 或 任務被取消 (調用了cancel()方法)
  c. cancel() 取消非同步任務, 如果非同步任務已經完成, 那麼取消失敗(即cancel()方法返回false)
  d. isCancelled() 查詢非同步任務是否已被取消

  FutureTask就是一個可取消的非同步任務，FutureTask實現了兩個介面，Runnable和Future，所以它既可以作為Runnable被線程執行，又可以作為Future得到Callable的傳回值，那麼這個組合的使用有什麼好處呢？假設有一個很耗時的傳回值需要計算，並且這個傳回值不是立刻需要的話，那麼就可以使用這個組合，用另一個線程去計算傳回值，而當前線程在使用這個傳回值之前可以做其它的操作，等到需要這個傳回值時，再通過Future得到

  //1FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Object>(callable);  new Thread(future).start();  //這裡可以做其他事情  future.get();//阻塞獲得結果  //2public void function() {    // 1. init services    final ExecutorService executorService = ...    // 2. make task    FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {        @Override        public String call() throws Exception {            String result = "";            //do something;            return result;        }    });    // 3. submit task    executorService.submit(futureTask);    // 4. get result    String result = futureTask.get();    // 5. do something with result    // ...}

• ThreadLocal類
  用處：儲存線程的獨立變數。對一個線程類（繼承自Thread) 當使用ThreadLocal維護變數時，ThreadLocal為每個使用該變數的線程提供獨立的變數副本，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其它線程所對應的副本。常用於使用者登入控制，如記錄session資訊。

  實現：每個Thread都持有一個TreadLocalMap類型的變數（該類是一個輕量級的Map，功能與map一樣，區別是桶裡放的是entry而不是entry的鏈表。功能還是一個map。）以本身為key，以目標為value。 主要方法是get()和set(T a)，set之後在map裡維護一個threadLocal -> a，get時將a返回。ThreadLocal是一個特殊的容器。

• 並發包：原子類、鎖類、容器類、管理類總結
  並發包總結1
  並發包總結2

• cas和aba
  CAS：對於記憶體中的某一個值V，提供一箇舊值A和一個新值B。如果提供的舊值V和A相等就把B寫入V。這個過程是原子性的。
  CAS執行結果要麼成功要麼失敗，對於失敗的情形下一班採用不斷重試。或者放棄。
  ABA：如果另一個線程修改V值假設原來是A，先修改成B，再修改回成A。當前線程的CAS操作無法分辨當前V值是否發生過變化。
  如何解決ABA問題？ 通常是使用版本戳來解決這個問題，避免並發中的問題。 CAS是一種樂觀鎖技術

• 重排序/happens before 
  JMM中，如果一個操作執行的結果需要對另一個操作可見，那麼這兩個操作之間必須存在happens-before關係。
  happen-before原則是JMM中非常重要的原則，它是判斷資料是否存在競爭、線程是否安全的主要依據，保證了多線程環境下的可見度。
  happen-before原則解決了重排序帶來的多線程運行問題。
  如果兩個操作之間具有happens-before 關係，那麼前一個操作的結果就會對後面一個操作可見。

  happens-before原則規則：

  1. 程式次序規則：一個線程內，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作；
  2. 鎖定規則：一個unLock操作先行發生於後面對同一個鎖額lock操作；
  3. volatile變數規則：對一個變數的寫操作先行發生於後面對這個變數的讀操作；
  4. 路由規則：如果操作A先行發生於操作B，而操作B又先行發生於操作C，則可以得出操作A先行發生於操作C；
  5. 線程啟動規則：Thread對象的start()方法先行發生於此線程的每個一個動作；
  6. 線程中斷規則：對線程interrupt()方法的調用先行發生於被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生；
  7. 線程終結規則：線程中所有的操作都先行發生於線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的傳回值手段檢測到線程已經終止執行；
  8. 對象終結規則：一個對象的初始化完成先行發生於他的finalize()方法的開始；

• 線程池
  Java通過Executors提供四種線程池，分別為：
  （緩衝、固定、定時、單例）

  1. newCachedThreadPool建立一個可緩衝線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則建立線程。
  2. newFixedThreadPool 建立一個定長線程池，可控制線程最大並發數，超出的線程會在隊列中等待。
  3. newScheduledThreadPool 建立一個定長線程池，支援定時及週期性任務執行。（定時任務建議用這個，不要用TimerTask,因為：異常退出所有任務）
  4. newSingleThreadExecutor 建立一個單線程化的線程池，它只會用唯一的背景工作執行緒來執行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優先順序)執行。

• 參考文獻
  文獻1-並發多線程
  文獻2-並發編程指南
  文獻3-AQS
  文獻4-concurrentHashMap

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