并发

2024-06-14

2025-03-25

Java 并发编程 #

本部分主要讨论了Java并发相关的内容。主要分为几大部分：

1. 线程与任务的概念

   第一部分主要讨论线程相关的

   • 创建
   • 生命周期
   • 优先级
   • 守护线程
   • 中断状态

   等相关问题，其中以线程的中断状态这一概念最为重要难懂。

   第二部分主要讨论了线程Thread类提供的相关方法，以及创建线程的惯用法，包括

   • 线程让步（yield）
   • 线程休眠（sleep）
   • 加入线程（join）
   • 自管理线程- 创建线程的惯用法
   • 捕获线程的异常

   其中，join()方法和sleep()方法，比较常用。

2. 资源访问受限

   并发代码比较“危险”的根本原因，就在于不同的线程，操作了同一份数据。这份数据就是“共享资源”。因此，要想并发程序健壮，这份资源的访问必须受到限制，进程们可不能像无事发生一样，任意地去访问它们。

   这就是这部分讨论的主题。

   这部分由一个经典的 转帐问题切入。引入了Java并发中的一系列同步机制和概念：

   • 锁和条件
   • synchronized关键字
   • 原子性和可见性
   • 线程本地存储

3. 获取任务的返回值

   讨论了另一种创建线程的方式。以及从执行任务的线程中获取任务执行的结果，便于后续计算。

   JUC使用Callable和Future接口完成这些工作。

   另外，还讨论了Runnable和Callable的结合体——FutureTask。

4. 死锁

   简单地讨论了死锁出现的可能原因以及避免死锁的方式。

5. 终结任务

   主要讨论了多线程协同的情况下，如何合适地终止任务。

6. 生产-消费模式及阻塞队列

   讨论了生产-消费模型，以及使用阻塞队列实现安全生产-消费的原理。

   简单介绍了3种阻塞队列：

   • ArrayBlockQueue
   • LinkedBlockingQueue
   • SynchronousQueue

   的工作原理以及存取元素的阻塞机制。

7. 执行器和线程池

   这部分介绍Java的线程池“框架”。主要介绍了ThreadPoolExecutor的 核心概念，以及线程在线程池中的 执行流程。

   顺便讨论了如何优雅地关闭线程池。

   最后，介绍了一个新的接口CompletionService，它利用一个阻塞队列来管理多个任务的返回值。

8. 计划执行任务

   这部分是Java线程池的延伸，主要讨论了如何让任务有计划地执行。主要使用了ScheduledExecutorService，和第8部分一样，分别讨论了 核心概念和 执行流程。

   最后，讨论了关闭线程池的方法。

9. 重要的并发组件

   Java 1.5以后的并发类库新加入了一些用于解决并发问题的新构件，合理地使用这些构件能够帮助我们写出更加简单且健壮的并发程序。本节内容介绍java.util.concurrent包中一些具有代表性的构件，包括

   • CountDownLatch
   • CyclicBarrier
   • Semaphore
   • Exchanger
   • PriorityBlockingQueue 和 DelayQueue

TODO:

• AQS
• Fork/Join