學習筆記：java並發編程學習之初識Concurrent

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一、初識Concurrent

第一次看見concurrent的使用是在同事寫的一個抽取系統代碼裡，當時這部分代碼沒有完成，有許多的問題，另一個同事接手了這部分代碼的功能開發，由於他沒有多線程開發的經驗，所以我就一起幫著分析。最開始看到這個時很煩燥啊，因為自己接觸java時間很短，連synchronized都不知道怎麼用呢，突然發現有這麼個複雜的東西。當時就只好開始學習吧，畢竟是使用嘛，第一目的就是瞭解清楚這玩意的各個類與方法都幹嘛用的，然後看了看同事的代碼大概也就清楚了。感覺這和大部分人一樣，能用就行。

下面是一段其中的應用

public class VoiceExtractRunnable implements Runnable {     @Override    public void run() {        // 建立線程池        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();        // 聲明儲存各任務（線程）執行結果的集合        List<Future<VoiceExtractExpertInRuleVO>> futures = new ArrayList<Future<VoiceExtractExpertInRuleVO>>(                rules.size());        // 迴圈提交任務        for (VoiceExtractExpertInRuleVO ruleVO : rules) {            ruleVO.setExtractParamVO(vo);            futures.add(service.submit(new VoiceRuleCallable(ruleVO)));        }        for (Future<VoiceExtractExpertInRuleVO> f : futures) {            try {                VoiceExtractExpertInRuleVO r = f.get();                returnRules.add(r); // 擷取任務執行完成後的返回結果            } catch (Exception e) {                logger.error("", e);            }        }        // 所有任務都執行完畢後，關閉線程池        service.shutdown();    }}

看完這個代碼（省略了大部分的商務邏輯代碼）就能感覺到一個優點，就是線程的執行和結果擷取是可以非同步，這樣對於開發來說確實是有很大的協助。代碼結構也比較清晰。

但這個時候我主要還是在能用就行的階段，而且也並不關心concurrent裡到底有多少重要的代碼。最近在學習JAVA的基礎知識，看到安全執行緒的時候Concurrent開始進入我的視野，這時我才知道它原來是這麼豐富，所以才開始一點點的瞭解。這個過程中也一直感覺到寫這些代碼的工程師確實厲害，能在實踐的過程中總結出這麼好的代碼，供廣大的開發們使用。

二、主要的類

Executor ：具體Runnable任務的執行者。ExecutorService ：一個線程池管理者，其實作類別有多種，我會介紹一部分。我們能把Runnable,Callable提交到池中讓其調度。Semaphore ：一個計數訊號量ReentrantLock ：一個可重新進入的互斥鎖定 Lock，功能類似synchronized，但要強大的多。Future ：是與Runnable,Callable進行互動的介面，比如一個線程執行結束後取返回的結果等等，還提供了cancel終止線程。BlockingQueue ：阻塞隊列。CompletionService : ExecutorService的擴充，可以獲得線程執行結果的CountDownLatch ：一個同步輔助類，在完成一組正在其他線程中執行的操作之前，它允許一個或多個線程一直等待。 CyclicBarrier ：一個同步輔助類，它允許一組線程互相等待，直到到達某個公用屏障點 Future ：Future 表示非同步計算的結果。ScheduledExecutorService ：一個 ExecutorService，可安排在給定的延遲後運行或定期執行的命令。

上面是一些常用類，參考這個文章，寫的比較清楚：http://www.cnblogs.com/aurawing/articles/1887056.html

我個人看了代碼後對下面的這些類印象比較深刻：

ConcurrentHashMap:支援並發的hashMapAbstractQueuedSynchronizer:提供了同步鎖的基礎功能實現，包含獨佔鎖和共用鎖定

 對於ConcurrentHashMap這個類是一種適應於並發情境下的hashMap，是建立在分離鎖基礎上。其內部結構可以劃分為N個段，每個段都有自己的並發鎖，這樣寫入時可以寫入不同的段中，從而提高了並發的效能。

參考：http://blog.csdn.net/fw0124/article/details/43308193

AbstractQueuedSynchronizer是Concurrent包中對鎖的關鍵抽象實現，主要是提供了一個state欄位用於控制並發，通過控制state的原子狀態從而保證多線程時的鎖機制。這個類是抽象類別，很多的情境實現需要在特定的子類中實現。

參考：

http://www.infoq.com/cn/articles/jdk1.8-abstractqueuedsynchronizer

http://www.infoq.com/cn/articles/java8-abstractqueuedsynchronizer

三、學習到的一些知識點

這幾天在看原始碼中也不斷的在網上尋找各種資料，還是學到了不少東西。

 分拆鎖(lock spliting)就是若原先的程式中多處邏輯都採用同一個鎖，但各個邏輯之間又相互獨立，就可以拆(Spliting)為使用多個鎖，每個鎖守護不同的邏輯。

分拆鎖有時候可以被擴充，分成可大可小加鎖塊的集合，並且它們歸屬於相互獨立的對象，這樣的情況就是分離鎖(lock striping)。（摘自《Java並發編程實踐》）

 

對於分離鎖有個更好些的解釋：分拆鎖有時候可以被擴充，分成若干加鎖塊的集合，並且它們歸屬於相互獨立的對象，這樣的情況就是分離鎖。例如，ConcurrentHashMap 的實現使用了一個包含 16 個鎖的數組，每一個鎖都守護 HashMap 的 1/16 。假設 Hash 值均勻分布，這將會把對於鎖的請求減少到約為原來的 1/16 。這項技術使得 ConcurrentHashMap 能夠支援 16 個的並發 Writer 。當多處理器系統的大負荷訪問需要更好的並發性時，鎖的數量還可以增加。——摘自developerworks

 

sun.misc.Unsafe 是一個封裝了很多底層操作的類，但是網上沒找到太多的資料，但在Concurrent包中用的比較多，最為關鍵的是其提供的方法compareAndSwap之類的方法是原子的，可以不用自己加鎖。看了Concurrent包中的鎖主要是通過這個方法來實現的鎖狀態管理。

但網上也提到他可以操作記憶體，也難怪叫Unsafe這名，如果在java代碼裡隨便用的話那Java不就變成和C++差不多了，呵呵。所以除了在JDK裡的單元，自己寫的代碼中不能直接使用這個類。

 

volatile關鍵字：這個關鍵字是要求多線程環境下訪問受volatile修改的共用資料時具有可見度。

 

我確實不知道怎麼解釋它，推薦兩篇不錯的文章：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

 四、小感慨

在看著Concurrent包裡的代碼時，確實對一些精秒的設計很感歎，比如鎖的設計，一種抽象與實現結合的良好設計。裡面的許多小細節都體現了技術的功底，反想自己為什麼設計不出這樣的代碼。

我感覺兩方面：

1、沒有實際的問題要去解決

比如Concurrent這裡面的代碼針對並發的編程，說實話工作中遇到的不多，一般的情況用用synchronized也是可以解決的，以前在.net裡也就用用lock關鍵字。delphi用的時候也簡單。所以沒有一個好的工作情境讓你去解決這些問題，說實話想都想不到。

2、基礎不紮實

其實看了許多代碼都是些基礎應用，你說流、檔案、並發這些東西都是電腦裡都要面對的問題，只要掌握了這些知識，其實在實際遇到問題的時候就可以用上了。否則就會當作難題用一些其他方法規避掉，反而失去了寫出更好代碼的機會，時間長了就變的平庸

 

以後還是要多多努力學習基礎，這一段時間以來我覺得自己可以在編程上有更多的收穫，或許我真的能寫代碼到50歲，至少我覺得50歲的時候還是可以跟上時代，寫出優秀的代碼。

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