Java泛型總結
- 2019 年 10 月 18 日
- 筆記
Java並發
進程
進程是程式的一次執行過程，是系統運行程式的基本單位，因此進程是動態的。系統運行一個程式即是一個進程從創建，運行到消亡的過程。
在 Java 中，當我們啟動 main 函數時其實就是啟動了一個 JVM 的進程，而 main 函數所在的執行緒就是這個進程中的一個執行緒，也稱主執行緒。
執行緒
執行緒與進程相似，但執行緒是一個比進程更小的執行單位。一個進程在其執行的過程中可以產生多個執行緒。與進程不同的是同類的多個執行緒共享進程的堆和方法區資源，但每個執行緒有自己的程式計數器、虛擬機棧和本地方法棧，所以系統在產生一個執行緒，或是在各個執行緒之間作切換工作時，負擔要比進程小得多，也正因為如此，執行緒也被稱為輕量級進程。
一個進程中可以有多個執行緒，多個執行緒共享進程的堆和方法區 (JDK1.8 之後的元空間)資源，但是每個執行緒有自己的程式計數器、虛擬機棧 和 本地方法棧。
總結： 執行緒 是 進程 劃分成的更小的運行單位。執行緒和進程最大的不同在於基本上各進程是獨立的，而各執行緒則不一定，因為同一進程中的執行緒極有可能會相互影響。執行緒執行開銷小，但不利於資源的管理和保護；而進程正相反
Java執行緒生命周期和狀態
執行緒死鎖
多個執行緒同時被阻塞，它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。由於執行緒被無限期地阻塞，因此程式不可能正常終止。
public class DeadLockDemo { private static Object resource1 = new Object();//資源 1 private static Object resource2 = new Object();//資源 2 public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { synchronized (resource1) { System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2"); synchronized (resource2) { System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2"); } } }, "執行緒 1").start(); new Thread(() -> { synchronized (resource2) { System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1"); synchronized (resource1) { System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1"); } } }, "執行緒 2").start(); } }避免執行緒死鎖
我們只要破壞產生死鎖的四個條件中的其中一個就可以了。
- 破壞互斥條件
這個條件我們沒有辦法破壞，因為我們用鎖本來就是想讓他們互斥的（臨界資源需要互斥訪問）。 - 破壞請求與保持條件
一次性申請所有的資源。 - 破壞不剝奪條件
佔用部分資源的執行緒進一步申請其他資源時，如果申請不到，可以主動釋放它佔有的資源。 - 破壞循環等待條件
靠按序申請資源來預防。按某一順序申請資源，釋放資源則反序釋放。破壞循環等待條件。
sleep() 方法和 wait() 方法區別和共同點
- 兩者最主要的區別在於：sleep 方法沒有釋放鎖，而 wait 方法釋放了鎖 。
- 兩者都可以暫停執行緒的執行。
- Wait 通常被用於執行緒間交互/通訊，sleep 通常被用於暫停執行。
- wait() 方法被調用後，執行緒不會自動蘇醒，需要別的執行緒調用同一個對象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法執行完成後，執行緒會自動蘇醒。或者可以使用wait(long timeout)超時後執行緒會自動蘇醒。
調用 start 方法方可啟動執行緒並使執行緒進入就緒狀態，而 run 方法只是 thread 的一個普通方法調用，還是在主執行緒里執行。
synchronized關鍵字最主要的三種使用方式：
- 修飾實例方法: 作用於當前對象實例加鎖，進入同步程式碼前要獲得當前對象實例的鎖
- 修飾靜態方法: :也就是給當前類加鎖，會作用於類的所有對象實例，因為靜態成員不屬於任何一個實例對象，是類成員（ static 表明這是該類的一個靜態資源，不管new了多少個對象，只有一份）。所以如果一個執行緒A調用一個實例對象的非靜態 synchronized 方法，而執行緒B需要調用這個實例對象所屬類的靜態 synchronized 方法，是允許的，不會發生互斥現象，因為訪問靜態 synchronized 方法佔用的鎖是當前類的鎖，而訪問非靜態 synchronized 方法佔用的鎖是當前實例對象鎖。
- 修飾程式碼塊: 指定加鎖對象，對給定對象加鎖，進入同步程式碼庫前要獲得給定對象的鎖。
總結： synchronized 關鍵字加到 static 靜態方法和 synchronized(class)程式碼塊上都是是給 Class 類上鎖。synchronized 關鍵字加到實例方法上是給對象實例上鎖。盡量不要使用 synchronized(String a) 因為JVM中，字元串常量池具有快取功能！
執行緒池
執行緒池提供了一種限制和管理資源（包括執行一個任務）。 每個執行緒池還維護一些基本統計資訊，例如已完成任務的數量。
使用執行緒池的好處：
- 降低資源消耗。 通過重複利用已創建的執行緒降低執行緒創建和銷毀造成的消耗。
- 提高響應速度。 當任務到達時，任務可以不需要的等到執行緒創建就能立即執行。
- 提高執行緒的可管理性。 執行緒是稀缺資源，如果無限制的創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，使用執行緒池可以進行統一的分配，調優和監控。
實現Runnable介面和Callable介面的區別
如果想讓執行緒池執行任務的話需要實現的Runnable介面或Callable介面。 Runnable介面或Callable介面實現類都可以被ThreadPoolExecutor或 ScheduledThreadPoolExecutor執行。兩者的區別在於 Runnable 介面不會返回結果但是 Callable 介面可以返回結果。
備註： 工具類Executors可以實現Runnable對象和Callable對象之間的相互轉換。（Executors.callable（Runnable task）或Executors.callable（Runnable task，Object resule））。
執行execute()方法和submit()方法的區別
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execute() 方法用於提交不需要返回值的任務，所以無法判斷任務是否被執行緒池執行成功與否；
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submit() 方法用於提交需要返回值的任務。執行緒池會返回一個Future類型的對象，通過這個Future對象可以判斷任務是否執行成功，並且可以通過future的get()方法來獲取返回值，get()方法會阻塞當前執行緒直到任務完成，而使用 get（long timeout，TimeUnit unit）方法則會阻塞當前執行緒一段時間後立即返回，這時候有可能任務沒有執行完。
生產者/消費者模式
生產者和消費者問題是執行緒模型中的經典問題：生產者和消費者在同一時間段內共用同一個存儲空間，生產者往存儲空間中添加產品，消費者從存儲空間中取走產品，當存儲空間為空時，消費者阻塞，當存儲空間滿時，生產者阻塞。
生產者消費者問題是研究多執行緒程式時繞不開的經典問題之一，它描述是有一塊緩衝區作為倉庫，生產者可以將產品放入倉庫，消費者則可以從倉庫中取走產品。在Java中一共有四種方法支援同步，其中前三個是同步方法，一個是管道方法。
- Object的wait() / notify()方法
- Lock和Condition的await() / signal()方法
- BlockingQueue阻塞隊列方法
- PipedInputStream / PipedOutputStream
countDownLatch(倒計時門栓)
- countDownLatch這個類使一個執行緒等待其他執行緒各自執行完畢後再執行。
- 是通過一個計數器來實現的，計數器的初始值是執行緒的數量。每當一個執行緒執行完畢後，計數器的值就-1，當計數器的值為0時，表示所有執行緒都執行完畢，然後在閉鎖上等待的執行緒就可以恢復工作了。
