《Java核心技術（卷1）》筆記：第12章 並發

執行緒

  1. （P 552）多進程和多執行緒的本質區別：每一個進程都擁有自己的一整套變數，而執行緒共享數據

  2. （P 555）執行緒具有6種狀態：

    • New（新建）：使用new操作符創建執行緒時
    • Runnable（可運行）：調用start方法
    • Blocked（阻塞）
    • Waiting（等待）
    • Timed waiting（計時等待）
    • Terminated（終止）：run方法正常退出、沒有捕獲異常

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  3. （P 558）interrupt方法用來請求終止一個執行緒。當對一個執行緒調用interrupt方法時，就會設置執行緒的中斷狀態。每個執行緒都應該不時地檢查這個標誌，以判斷執行緒是否被中斷

  4. （P 559）如果執行緒被阻塞，就無法檢查中斷狀態，因此引入InterruptedException異常。當在一個被sleep或wait調用阻塞的執行緒上調用interrupt方法時，那個阻塞調用將被一個InterrupedtException異常中斷

  5. （P 559）如果設置了中斷狀態，此時倘若調用sleep方法，它不會休眠。實際上，它會清除中斷狀態並拋出InterruptedException。因此，如果循環里調用了sleep，不要檢測中斷狀態，而應當捕獲InterruptedException異常

  6. （P 560）interrupted、isInterrupted以及interrupt方法的區別：

    方法 性質 作用 影響
    interrupted Thread的靜態方法 檢查當前執行緒是否被中斷 會清除該執行緒的中斷狀態
    isInterrupted Thread的實例方法 測試執行緒是否被中斷 不會改變中斷狀態
    interrupt Thread的實例方法 向執行緒發送中斷請求 會設置執行緒的中斷狀態

  7. （P 561）守護執行緒：唯一用途是為其他執行緒提供服務，當只剩下守護執行緒時，虛擬機就會退出。可通過setDaemon方法將執行緒設為守護執行緒

  8. （P 561）執行緒的run方法不能拋出任何檢查型異常，在執行緒死亡之前，異常會傳遞到一個用於處理未捕獲異常的處理器（必須實現Thread.UncaughtExceptionHandler介面）

    方法 性質 作用
    setUncaughtExceptionHandler Thread的實例方法 為任何執行緒安裝一個處理器
    setDefaultUncaughtExceptionHandler Thread的靜態方法 為所有執行緒安裝一個默認的處理器

同步

  1. （P 568）Java提供的兩種可防止並發訪問程式碼塊的機制：

    • synchronized關鍵字

    • ReentrantLock類（重入鎖）

      myLock.lock();	// 一個ReentrantLock對象
try {
    ...
} finally {
    myLock.unlock();	// 必須放在finally里，不能使用try-with-resources
}

  2. （P 570）重入（reentrant）鎖：執行緒可以反覆獲得已擁有的鎖，被一個鎖保護的程式碼可以調用另一個使用相同鎖的方法。注意確保臨界區中的程式碼不要因為拋出異常而跳出臨界區

  3. （P 572）一個鎖對象可以有一個或多個相關聯的條件對象，可以使用newCondition方法獲得一個條件對象。

    方法 性質 作用
    newCondition ReentrantLock的實例方法 獲得一個條件對象
    await Condition的實例方法 當前執行緒現在暫停，並放棄鎖
    signalAll Condition的實例方法 解除等待這個條件的所有執行緒的阻塞狀態
    signal Condition的實例方法 隨機選擇一個執行緒解除其阻塞狀態

    使用形式：

    class A {
    private var lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition;
    ...
    
    private A() {
        ...
        condition = lock.newCondition();
    }
    
    private someMethod() {
        lock.lock();
        try {
            ...
            while(!(OK to proceed)) {	// await調用通常放在循環中
                condition.await();
            }
            ...
            condition.signalAll();	// signalAll只是通知等待的執行緒：現在有可能滿足條件，值得再次檢查條件
            						// 只要一個對象的狀態有變化，而且可能有利於等待的執行緒，就可以調用signalAll
            						// signalAll只是解除等待執行緒的阻塞，使這些執行緒可以在當前執行緒釋放鎖之後競爭訪問對象
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    
    ...
}

  4. （P 576）Java中的每個對象都有一個內部鎖（只有一個關聯條件）。如果一個方法聲明時有synchronized關鍵字，那麼對象的鎖將保護整個方法

    方法 性質 作用 等價於
    wait Object的實例方法 將一個執行緒增加到等待集中 await
    notify/notifyAll Object的實例方法 解除等待執行緒的阻塞 signal/signalAll

  5. （P 577）將靜態方法聲明為同步也是合法的，如果調用這樣一個方法，它會獲得相關類對象（Class對象）的內部鎖

  6. （P 577）內部鎖和條件存在一些限制：

    • 不能中斷一個正在嘗試獲得鎖的執行緒
    • 不能指定嘗試獲得鎖時的超時時間
    • 每個鎖僅有一個條件可能是不夠的

  7. （P 579）同步塊：

    synchronized(obj) {	// 會獲得obj對象的鎖
    ...
}

  8. （P 580）監視器的特性：

    • 監視器是只包含私有欄位的類
    • 監視器類的每個對象有一個關聯的鎖
    • 所有方法有這個鎖鎖定
    • 鎖可以有任意多個相關聯的條件

  9. （P 581）volatile關鍵字為實例欄位的同步訪問提供了一種免鎖機制，volatile變數不能提供原子性

    • 另一種安全訪問共享欄位的情況：將欄位聲明為final

  10. （P 582）java.util.concurrent.atomic包中有很多類使用了很高效的機器級指令來保證其他操作的原子性

  11. （P 586）執行緒局部變數：ThreadLocal

    public static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dataFormat = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));
// 在一個給定執行緒中首次調用get時，會調用構造器中的lambda表達式
// 在此之後，get方法會返回屬於當前執行緒的那個實例
String dateStamp = dataFormat.get().format(new Date());

執行緒安全的集合

  1. （P 589）阻塞隊列（blocking queue）：add、element、offer、peek、poll、put、remove、take

  2. （P 595）高效的映射、集和隊列：java.util.concurrent包提供了ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、ConcurrentLinkedQueue

  3. （P 602）同步包裝器（synchronization wrapper）：任何集合類都可以通過使用同步包裝器變成執行緒安全的

    List<E> synchArrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());
Map<K, V> synchHashMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<K, V>());

執行緒池

  1. （P 603）Callable與Runnable類似，但是有返回值，只有一個call方法

  2. （P 604）Future保存非同步計算的結果

  3. （P 604）執行Callable的一種方法是使用FutureTask，它實現了Future和Runnable介面

    Callable<Integer> task = ...;
var futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
var t = new Thread(futureTask);		// it's a Runnable
t.start();
...
Integer result = futureTask.get();	// it's a Future

  4. （P 605）執行器（Executors）類有許多靜態工廠方法，用來構造執行緒池

  5. （P 606）使用執行緒池時所做的工作：

    1. 調用Executors類的靜態方法newCachedThreadPool或newFixedThreadPool
    2. 調用submit提交Runnable或Callable對象
    3. 保存好返回的Future對象，以便得到結果或者取消任務
    4. 當不想再提交任何任務時，調用shutdown

  6. （P 607）控制任務組

    方法 性質 作用 備註
    invokeAny ExecutorService的實例方法 提交一個Callable對象集合中的所有對象，並返回某個已完成任務的結果
    invokeAll ExecutorService的實例方法 提交一個Callable對象集合中的所有對象，並返回表示所有任務答案的一個Future對象列表 這個方法會阻塞，直到所有任務都完成

  7. （P 612）fork-join框架：專門用來支援計算密集型任務，假設有一個處理任務，它可以很自然地分解為子任務

非同步計算

  1. （P 615）CompletableFuture類實現了Future介面，它提供了獲得結果的另一種機制。你要註冊一個回調，一旦結果可用，就會（在某個執行緒中）利用該結果調用這個回調（與之不同的是，Future中的get方法會阻塞）
  2. （P 615）Supplier<T>與Callable<T>：都描述了無參數而且返回值類型為T的函數，不過Supplier函數不能拋出檢查型異常

進程

  1. （P 628）Process類在一個單獨的作業系統進程中執行一個命令，允許我們與標準輸入、輸出和錯誤流交互。ProcessBuilder類則允許我們配置Process對象
  2. （P 631）ProcessHandle介面：要獲得程式啟動的一個進程的更多資訊，或者想更多地了解你的電腦上正在運行的任何其他進程，可以使用ProcessHandle介面
  3. （P 631）得到ProcessHandle的4種方式：
    • 給定一個Process對象p，p.toHandle()會生成它的ProcessHandle
    • 給定一個long類型的作業系統進程ID，ProcessHandle.of(id)可以生成這個進程的句柄
    • Process.current()是運行這個java虛擬機的進程句柄
    • ProcessHandle.allProcesses()可以生成對當前進程可見的所有作業系統進程的Stream<ProcessHandle>
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