CS-Notes/interview/java/thread.md
2018-08-24 14:37:08 +08:00

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<!-- TOC -->
- [CountDownLatch的用法](#countdownlatch的用法)
- [线程创建](#线程创建)
- [线程间协作](#线程间协作)
- [join](#join)
- [wait](#wait)
- [interrupt](#interrupt)
- [Condition](#condition)
- [Executor 框架](#executor-框架)
- [Executor 主要的类和接口](#executor-主要的类和接口)
- [ThreadPoolExecutor](#threadpoolexecutor)
- [newFixedThreadPool](#newfixedthreadpool)
- [newSingleThreadExecutor](#newsinglethreadexecutor)
- [newScheduledThreadPool](#newscheduledthreadpool)
- [newCachedThreadPool](#newcachedthreadpool)
- [Future 接口](#future-接口)
- [ScheduledThreadPoolExecutor](#scheduledthreadpoolexecutor)
- [ThreadLocal](#threadlocal)
- [Lock](#lock)
- [Synchronized](#synchronized)
- [ReentrantLock](#reentrantlock)
- [ReentranceLock 几个特殊的方法](#reentrancelock-几个特殊的方法)
- [ReentranceReadWriteLock](#reentrancereadwritelock)
- [condition](#condition)
- [公平锁和非公平锁](#公平锁和非公平锁)
- [Timer](#timer)
- [shedule(TimerTask task, Date date)](#sheduletimertask-task-date-date)
- [shedule 周期性执行](#shedule-周期性执行)
- [sheduleAtFixedRate](#sheduleatfixedrate)
- [Concurrent 容器](#concurrent-容器)
- [BlockingQueue](#blockingqueue)
- [DelayQueue](#delayqueue)
- [PriorityBlockingQueue](#priorityblockingqueue)
- [ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue](#arrayblockingqueue-和-linkedblockingqueue)
- [ConcurrentHashMap](#concurrenthashmap)
- [ConcurrentLinkedDeque 和 ConcurrentLinkedQueue](#concurrentlinkeddeque-和-concurrentlinkedqueue)
- [Deque](#deque)
- [LinkedList](#linkedlist)
- [ArrayDeque](#arraydeque)
- [Vector](#vector)
- [线程间通信](#线程间通信)
- [参考文档](#参考文档)
<!-- /TOC -->
# CountDownLatch的用法
CountDownLatch 是一个同步工具类,用来协调多个线程之间的同步,或者说起到线程之间的通信。
如果想当前线程在别的线程执行完毕后执行可以使用CountDownLatch。
``` java
/**<p><b>Sample usage:</b> Here is a pair of classes in which a group
* of worker threads use two countdown latches:
* <ul>
* <li>The first is a start signal that prevents any worker from proceeding
* until the driver is ready for them to proceed;
* <li>The second is a completion signal that allows the driver to wait
* until all workers have completed.
* </ul>
*
* <pre> {@code
* class Driver { // ...
* void main() throws InterruptedException {
* CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
* CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
*
* for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
* new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();
*
* doSomethingElse(); // don't let run yet
* startSignal.countDown(); // let all threads proceed
* doSomethingElse();
* doneSignal.await(); // wait for all to finish
* }
* }
*
* class Worker implements Runnable {
* private final CountDownLatch startSignal;
* private final CountDownLatch doneSignal;
* Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
* this.startSignal = startSignal;
* this.doneSignal = doneSignal;
* }
* public void run() {
* try {
* startSignal.await();
* doWork();
* doneSignal.countDown();
* } catch (InterruptedException ex) {} // return;
* }
*
* void doWork() { ... }
* }}</pre>
```
# 线程创建
线程创建通常有3中方法
- 继承 Thread 类
- 实现 Runnable 接口
- 实现 Callable 接口
实现 Runnable 接口来创建一个线程:
``` java
public class MyThread extends Thread {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new MyThread();
t1.start();
Thread t2 = new Thread(new MyThread2());
t2.start();
Callable call = new MyCallable();
FutureTask<String> task = new FutureTask<String>(call);
Thread t3 = new Thread(task);
t3.start();
}
@Override
public void run() {
System.out.println("线程运行中---------extends");
}
static class MyThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("线程运行中------runnable");
}
}
static class MyCallable implements Callable{
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("线程运行中------callable");
return "call over!";
}
}
}
```
# 线程间协作
## join
在线程中调用另一个线程的 join() 方法,会将当前线程挂起,而不是忙等待,直到目标线程结束。
对于以下代码,虽然 b 线程先启动,但是因为在 b 线程中调用了 a 线程的 join() 方法b 线程会等待 a 线程结束才继续执行,因此最后能够保证 a 线程的输出先于 b 线程的输出。
``` java
public class JoinExample {
public static void main(String[] args) {
JoinExample example = new JoinExample();
example.test();
}
private class A extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("A");
}
}
private class B extends Thread {
private A a;
B(A a) {
this.a = a;
}
@Override
public void run() {
try {
a.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("B");
}
}
public void test() {
A a = new A();
B b = new B(a);
b.start();
a.start();
}
}
```
## wait
wait 方法会使得当前线程进入等待状态,使用 wait() 挂起期间,线程会释放锁。这是因为,如果没有释放锁,那么其它线程就无法进入对象的同步方法或者同步控制块中,那么就无法执行 notify() 或者 notifyAll() 来唤醒挂起的线程,造成死锁。
wait() 和 sleep() 的区别
- wait() 是 Object 的方法,而 sleep() 是 Thread 的静态方法;
- wait() 会释放锁sleep() 不会。
## interrupt
线程中断的方法有两种:
1. 使用 interrupted()来作为线程循环执行的判断条件
``` java
public class InterruptExample {
private static class MyThread2 extends Thread {
@Override
public void run() {
while (!interrupted()) {
// ..
}
System.out.println("Thread end");
}
}
}
```
2. 使用InterruptedException
通过调用一个线程的 interrupt() 来中断该线程,如果该线程处于阻塞、限期等待或者无限期等待状态,那么就会抛出 InterruptedException从而提前结束该线程。但是不能中断 I/O 阻塞和 synchronized 锁阻塞
对于以下代码,在 main() 中启动一个线程之后再中断它,由于线程中调用了 Thread.sleep() 方法,因此会抛出一个 InterruptedException从而提前结束线程不执行之后的语句。
``` java
public class InterruptExample {
private static class MyThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("Thread run");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new MyThread1();
thread1.start();
thread1.interrupt();
System.out.println("Main run");
}
```
## Condition
java.util.concurrent 类库中提供了 Condition 类来实现线程之间的协调,可以在 Condition 上调用 await() 方法使线程等待,其它线程调用 signal() 或 signalAll() 方法唤醒等待的线程。相比于 wait() 这种等待方式await() 可以指定等待的条件,因此更加灵活。
``` java
public class AwaitSignalExample {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public void before() {
lock.lock();
try {
System.out.println("before");
condition.signalAll();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void after() {
lock.lock();
try {
condition.await();
System.out.println("after");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
```
# Executor 框架
Executor 框架主要由3大部分组成如下
![](img/TIM截图20180801171519.jpg)
- 任务
被执行的任务需要实现 Runnable 或者 Callable接口
- 任务的执行
任务执行的核心接口 Executor, 以及继承自 Executor 的 ExecutorService 接口。 Executor 框架有两个关键类实现了 ExecutorService 接口(ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor)
- 异步计算的结果
![](img/TIM截图20180801172104.jpg)
Future 接口和 FutureTask 类
## Executor 主要的类和接口
类和接口 | 说明
--- | ---
Executor | 一个接口其定义了一个接收Runnable对象的方法executor其方法签名为executor(Runnable command), Executor 框架的基础,它将任务的提交和任务的执行分离开来
ExecutorService | 是一个比Executor使用更广泛的子类接口其提供了生命周期管理的方法以及可跟踪一个或多个异步任务执行状况返回Future的方法
AbstractExecutorService | ExecutorService执行方法的默认实现
ThreadPoolExecutor | 线程池的核心实现类用来执行被提交的任务。通过调用Executors以下静态工厂方法来创建线程池并返回一个ExecutorService对象
ScheduledExecutorService | 一个可定时调度任务的接口
ScheduledThreadPoolExecutor | ScheduledExecutorService 的实现类, 可以在给定的延迟后运行命令,或者定期执行命令, 比 Timer更加灵活功能更加强大。
### ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor 使用 Executors来创建提供了4种类型的ThreadPoolExectuor, 分别是 newFixedThreadPool 、 newSingleThreadExecutor 、newScheduledThreadPool、 newCachedThreadPool.
- 构造函数
``` java
/**
* Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial
* parameters.
*
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
* @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
* pool
* @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
* the core, this is the maximum time that excess idle threads
* will wait for new tasks before terminating.
* @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
* @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
* executed. This queue will hold only the {@code Runnable}
* tasks submitted by the {@code execute} method.
* @param threadFactory the factory to use when the executor
* creates a new thread
* @param handler the handler to use when execution is blocked
* because the thread bounds and queue capacities are reached
* @throws IllegalArgumentException if one of the following holds:<br>
* {@code corePoolSize < 0}<br>
* {@code keepAliveTime < 0}<br>
* {@code maximumPoolSize <= 0}<br>
* {@code maximumPoolSize < corePoolSize}
* @throws NullPointerException if {@code workQueue}
* or {@code threadFactory} or {@code handler} is null
*/
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
```
**参数说明:**
corePoolSize核心线程数如果运行的线程少于corePoolSize则创建新线程来执行新任务即使线程池中的其他线程是空闲的
maximumPoolSize:最大线程数可允许创建的线程数corePoolSize和maximumPoolSize设置的边界自动调整池大小
corePoolSize <运行的线程数< maximumPoolSize:仅当队列满时才创建新线程
corePoolSize=运行的线程数= maximumPoolSize创建固定大小的线程池
keepAliveTime:如果线程数多于corePoolSize,则这些多余的线程的空闲时间超过keepAliveTime时将被终止
unit:keepAliveTime参数的时间单位
workQueue:保存任务的阻塞队列,与线程池的大小有关:
当运行的线程数少于corePoolSize时在有新任务时直接创建新线程来执行任务而无需再进队列
当运行的线程数等于或多于corePoolSize在有新任务添加时则选加入队列不直接创建线程
当队列满时,在有新任务时就创建新线程
threadFactory:使用ThreadFactory创建新线程默认使用defaultThreadFactory创建线程
handle:定义处理被拒绝任务的策略默认使用ThreadPoolExecutor.AbortPolicy,任务被拒绝时将抛出RejectExecutorException
### newFixedThreadPool
创建可重用且固定线程数的线程池,如果线程池中的所有线程都处于活动状态,此时再提交任务就在队列中等待,直到有可用线程;如果线程池中的某个线程由于异常而结束时,线程池就会再补充一条新线程。
``` java
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
//使用一个基于FIFO排序的阻塞队列在所有corePoolSize线程都忙时新任务将在队列中等待
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
```
### newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的Executor如果该线程因为异常而结束就新建一条线程来继续执行后续的任务
``` java
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
//corePoolSize和maximumPoolSize都等于表示固定线程池大小为1
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
```
### newScheduledThreadPool
创建一个可延迟执行或定期执行的线程池
``` java
/**
* Creates a new {@code ScheduledThreadPoolExecutor} with the
* given core pool size.
*
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
* @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0}
*/
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
```
使用 scheduledThread 来模拟心跳:
``` java
public class HeartBeat {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5);
Runnable task = new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("HeartBeat.........................");
}
};
executor.scheduleAtFixedRate(task,5,3, TimeUnit.SECONDS); //5秒后第一次执行之后每隔3秒执行一次
}
}
```
### newCachedThreadPool
创建可缓存的线程池如果线程池中的线程在60秒未被使用就将被移除在执行新的任务时当线程池中有之前创建的可用线程就重用可用线程否则就新建一条线程
``` java
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
//使用同步队列,将任务直接提交给线程
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
```
例子:
``` java
public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//线程池里面的线程数会动态变化,并可在线程线被移除前重用
for (int i = 1; i <= 3; i ++) {
final int task = i; //10个任务
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
threadPool.execute(new Runnable() { //接受一个Runnable实例
public void run() {
System.out.println("线程名字: " + Thread.currentThread().getName() + " 任务名为: "+task);
}
});
}
}
}
```
输出为每个任务新建一条线程共创建了3条线程
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 1
线程名字: pool-1-thread-2 任务名为: 2
线程名字: pool-1-thread-3 任务名为: 3
去掉第6行的注释其输出如下始终重复利用一条线程因为newCachedThreadPool能重用可用线程
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 1
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 2
线程名字: pool-1-thread-1 任务名为: 3
### Future 接口
Future 接口和实现了Future接口的FutureTask类用来表示异步计算的结果。当我们把Runnable 或者 Callable 接口的实现类提交给ThreadPoolExecutor时Exector会返回给FutureTask对象
### ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor 继承自 ThreadPoolExecutor, 主要用来在给定的延迟后运行任务。 主要包含3个成员变量
- long: time ; 表示这个任务将要被执行的具体时间
- long: sequenceNumber; 表示这个任务被添加到SheduledThreadPoolExecutor 中的序号
- longperiod; 表示任务执行的间隔周期
该类采用了DelyQueue封装了一个优先队列该队列会对队列中的SheduledFutureTask 进行排序。time小的会排在前面如果time相同则会比较sequenceNumber, 就是说如果两个任务的执行时间相同,谁先提交就谁先执行
# ThreadLocal
变量值的共享可以采用public static 的类变量但是在多线程情况下static 类变量显然不能满足多线程的读写因此采用ThreadLocal 变量来存储多线程下的变量的副本。
``` java
/*
* Copyright (c) 2018. Xiong Raorao. All rights reserved.
* Project Name: book-notes
* File Name: Test.java
* Date: 18-7-25 下午5:32
* Author: Xiong Raorao
*/
package com.raorao.java.thread;
/**
* .
*
* @author Xiong Raorao
* @since 2018-07-25-17:32
*/
public class ThreadLocalTest {
private static ThreadLocal<Integer> local = new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
System.out.println(" I am t1");
local.set(1);
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("t1 value: " + local.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread.sleep(2000);
Thread t2 = new Thread(() -> {
System.out.println("I am t2");
System.out.println("before set , I get " + local.get());
try {
Thread.sleep(2000);
local.set(2);
System.out.println("set after 2 s, I get " + local.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
t2.start();
t1.start();// 无论怎么更换两个线程的启动顺序,得到的值是不一样的
}
}
```
# Lock
除了使用synchronized 关键字加锁同步之外也可以实现Lock 来自定义同步过程。
## Synchronized
jvm提供的一种互斥同步锁的方式
synchronized 可以作用于代码块,方法,类方法,类等,锁加载的
## ReentrantLock
``` java
public class LockExample {
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void func() {
lock.lock();
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
} finally {
lock.unlock(); // 确保释放锁,从而避免发生死锁。
}
}
public static void main(String[] args) {
LockExample lockExample = new LockExample();
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(() -> lockExample.func());
executorService.execute(() -> lockExample.func());
}
}
```
输出:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
**synchronized 和 ReentrantLock的比较**
1. 锁的实现
synchronized 是 JVM 实现的,而 ReentrantLock 是 JDK 实现的。
2. 性能
新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化例如自旋锁等synchronized 与 ReentrantLock 大致相同。
3. 等待可中断
当持有锁的线程长期不释放锁的时候,正在等待的线程可以选择放弃等待,改为处理其他事情。
ReentrantLock 可中断,而 synchronized 不行。
4. 公平锁
公平锁是指多个线程在等待同一个锁时,必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。
synchronized 中的锁是非公平的ReentrantLock 默认情况下也是非公平的,但是也可以是公平的。
5. 锁绑定多个条件
一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。
### ReentranceLock 几个特殊的方法
getHoldCount(): 查询当前线程保持此锁的个数
getQueueLength(): 返回正在等待获取次锁定的估计线程数。比如有5个线程其中1个线程执行await()方法,调用该方法就返回4
getWaitQueueLength(): 返回等待与此锁定相关的给定条件Condition的线程估计数。
hasQueuedThread(Thread t): 查询指定线程是否正在等待获取此锁定
hasQueuedThreads(): 查询是否有线程正在等待获取此锁定
hasWaiters(Condition condition): 查询是否有线程正在等待与次锁定有关的condition条件
## ReentranceReadWriteLock
ReentranceLock 是完全互斥锁同一时间只有同一个线程在执行ReentrantLock.lock()后面的任务,虽然安全,但是效率低下。
ReentranceReadWriteLock读写锁读锁是共享锁多个读锁之间不互斥读锁和写锁之间互斥写锁和写锁之间互斥。
``` java
package com.raorao.java.thread;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/**
* 读写锁测试.
*
* @author Xiong Raorao
* @since 2018-08-06-11:48
*/
public class ReentrantReadWriteLockTest {
private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public void read(){
lock.readLock().lock(); // 读锁
System.out.println("获得读锁 " + Thread.currentThread().getName() + " " + System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.readLock().unlock();
}
}
public void write(){
lock.writeLock().lock(); // 写锁
System.out.println("获得写锁 " + Thread.currentThread().getName() + " " + System.currentTimeMillis());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.writeLock().unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 1. 读读共享, A 和 B 同时获得锁
ReentrantReadWriteLockTest test = new ReentrantReadWriteLockTest();
Thread t1 = new Thread(()-> {
Thread.currentThread().setName("A");
test.read();
});
Thread t2 = new Thread(()-> {
Thread.currentThread().setName("B");
test.read();
});
t1.start();
t2.start();
// 2. 写写互斥, D线程比C线程落后两秒执行
t1 = new Thread(()->{
Thread.currentThread().setName("C");
test.write();
});
t2 = new Thread(()->{
Thread.currentThread().setName("D");
test.write();
});
t1.start();
t2.start();
}
}
```
读写和写读两个锁也是互斥的,这里就不测试了。
## condition
condition 可以用于实现线程wait 和 notify主要的方法有await()、signal() 和 signalAll() 方法对应Object 类的 wait(), notify() 和notifyAll()方法,区别是,**前者只会通知持有锁的在等待的对象,后者则是对所有等待的线程通知,效率低下**
``` java
package com.raorao.java.thread;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 可重入锁测试.
*
* @author Xiong Raorao
* @since 2018-08-06-10:27
*/
public class ReentrantLockTest {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition conditionA = lock.newCondition();
private Condition conditionB = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ReentrantLockTest test = new ReentrantLockTest();
new Thread(() -> test.testLock()).start();
new Thread(() -> test.testLock()).start();
Thread t = new Thread(() -> test.awaitA());
t.start();
Thread.sleep(2000);
test.signalA();
}
public void awaitA() {
lock.lock();
try {
System.out.println("before awaitA at " + System.currentTimeMillis());
conditionA.await(); // 在此之前必须获得锁不然报错illegalMonitorStateException 错误
System.out.println("after awaitA at " + System.currentTimeMillis());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
System.out.println(" 释放锁 awaitA ");
}
}
public void signalA() {
lock.lock();
try {
System.out.println("signalA at " + System.currentTimeMillis());
conditionA.signal(); // 在此之前必须获得锁不然报错illegalMonitorStateException 错误
System.out.println("signalA over at " + System.currentTimeMillis());
} finally {
lock.unlock();
System.out.println(" 释放锁 signalA ");
}
}
public void testLock() {
lock.lock();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.print(i + " ");
}
System.out.println();
lock.unlock();
}
}
```
上面的程序对应的是利用Condition的进行等待和通知。
## 公平锁和非公平锁
公平锁线程获取锁的顺序使按照线程加锁的顺序来分配的满足FIFO
非公平锁:等待线程抢占获取锁,也有可能造成某个线程一直获取不到锁
ReentrantLock 构造函数输入可以设置是否是公平锁,默认非公平锁。
# Timer
Timer 定时器,主要负责计划任务的功能,也就是在指定的时间开始执行某一个任务。
## shedule(TimerTask task, Date date)
``` java
package com.raorao.java.thread;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/**
* 定时器.
*
* @author Xiong Raorao
* @since 2018-08-06-13:07
*/
public class TimerTest {
private static Timer timer = new Timer();
static class MyTask extends TimerTask{
@Override
public void run() {
System.out.println("运行时间: " + new Date());
}
}
public static void main(String[] args) {
MyTask task1 = new MyTask();
try {
Date taskDate = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").parse("2018-08-06 13:15:00");
System.out.println("执行时间: " + taskDate.toLocaleString() + ",当前时间" + new Date().toLocaleString());
timer.schedule(task1, taskDate);
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
输出:
执行时间: 2018-8-6 13:15:00当前时间2018-8-6 13:14:27
运行时间: Mon Aug 06 13:15:00 CST 2018
如果任务执行时间比当前时间晚,则到了计划时间执行,否则立即执行。
## shedule 周期性执行
函数: shedule(TimeTask task, Date firstTime, long period)
表示在指定的日期之后,按照指定的时间间隔(period)周期性的无休止的执行某一任务。
**同样满足如果是未来的任务,到计划时间执行,否则立即执行**
## sheduleAtFixedRate
该方法和shedule方法的区别在于任务不延迟的情况。
shedule: 如果执行任务的时间没有被延迟,那么下一次任务的执行时间参考的是上一次任务的“开始”时间计算。
sheduleAtFixedRate: 如果执行任务的时间没有被延迟,那么下一次任务的执行时间参考的是上一次任务的“结束”时间计算。
# Concurrent 容器
## BlockingQueue
![](img/TIM截图20180806153217.jpg)
BlockingQueue 是一个阻塞接口,定义了阻塞队列的行为。
- boolean add(E e): 对尾插入元素成功返回true;
- boolean offer(E e): 队尾插入元素成功返回true; 和 add 区别在于,如果超过队列容量add 会抛出 IllegalStateException 异常
- void put(E e): 队尾插入元素,如果在线程等待的时候发生线程中断,抛出异常。
- boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit): 超时放弃,线程等待的时候如果发生中断信号,也会抛出中断异常。
- E take(): 弹出队头元素,线程等待的时候如果发生中断信号,也会抛出中断异常。
- E remove(): 弹出队头元素, 如果为空抛出NoSuchElementException;
- E poll(): 弹出队头元素如果为空返回null
- E poll(long timeout, TimeUnit unit): 超时放弃,线程等待的时候如果发生中断信号,抛出异常。
- E element(): 仅仅返回对头元素, 如果为空抛出NoSuchElementException;
- E peek(): 仅仅返回队头元素如果为空返回null
- int remainingCapacity(): 返回理想情况下,可以直接入队不用阻塞的元素个数
## DelayQueue
![](img/TIM截图20180806160547.jpg)
无界的阻塞队列(BlockingQueue), 用于防止实现了Delayed接口的对象,其中的对象只能在到期时才能从对队列中取走。队列本身是有序的, 即对头对象的延迟到期的时间最长的Delayed元素。
为了具有调用行为存放到DelayDeque的元素必须继承Delayed接口。Delayed接口使对象成为延迟对象它使存放在DelayQueue类中的对象具有了激活日期。该接口强制执行下列两个方法。
CompareTo(Delayed o)Delayed接口继承了Comparable接口因此有了这个方法。
getDelay(TimeUnit unit):这个方法返回到激活日期的剩余时间,时间单位由单位参数指定。
``` java
public class DelayEvent implements Delayed {
private Date startDate;
public DelayEvent(Date startDate) {
super();
this.startDate = startDate;
}
@Override
public int compareTo(Delayed o) {
long result = this.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)
- o.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS);
if (result < 0) {
return -1;
} else if (result > 0) {
return 1;
} else {
return 0;
}
}
@Override
public long getDelay(TimeUnit unit) {
Date now = new Date();
long diff = startDate.getTime() - now.getTime();
return unit.convert(diff, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
public class DelayTask implements Runnable {
private int id;
private DelayQueue<DelayEvent> queue;
public DelayTask(int id, DelayQueue<DelayEvent> queue) {
super();
this.id = id;
this.queue = queue;
}
@Override
public void run() {
Date now = new Date();
Date delay = new Date();
delay.setTime(now.getTime() + id * 1000); // 根据id的不同延迟的时间不同
System.out.println("Thread " + id + " " + delay);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
DelayEvent delayEvent = new DelayEvent(delay);
queue.add(delayEvent);
}
}
}
public class DelayDequeMain {
public static void main(String[] args) throws Exception {
DelayQueue<DelayEvent> queue = new DelayQueue<DelayEvent>();
Thread threads[] = new Thread[5];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
DelayTask task = new DelayTask(i + 1, queue);
threads[i] = new Thread(task);
}
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i].start();
}
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
try {
threads[i].join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
do {
int counter = 0;
DelayEvent delayEvent;
do {
delayEvent = queue.poll();
if (delayEvent != null) {
counter++;
}
} while (delayEvent != null);
System.out.println("At " + new Date() + " you have read " + counter+ " event");
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
} while (queue.size() > 0);
}
}
```
## PriorityBlockingQueue
![](img/TIM截图20180806160740.jpg)
阻塞的优先队列。
## ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue
![](img/TIM截图20180806162223.jpg)
![](img/TIM截图20180806162336.jpg)
FIFO 阻塞队列, 前者采用固定数组长度的数组实现队列(初始化需指定队列长度),后者采用链表实现。
## ConcurrentHashMap
![](img/TIM截图20180806163031.jpg)
ConcurrentHashMap 默认容量为16 最大容量2^30默认并发度16负载因子0.75。当散列桶的元素个数超过8的时候将链表改为红黑树jdk1.8)。
ConcurrentHashMap 相较于HashMap采用了分段锁Segment, 继承自 ReentrantLock的方式保证多线程安全JDK1.7)。
在JDK1.8 中, CAS 操作来支持更高的并发度,在 CAS 操作失败时使用内置锁 synchronized
## ConcurrentLinkedDeque 和 ConcurrentLinkedQueue
![](img/TIM截图20180806164620.jpg)
![](img/TIM截图20180806164709.jpg)
ConcurrentLinkedDeque: 线程安全的链表实现的双端队列。
ConcurrentLinkedQueque: 线程安全的链表实现的队列。
## Deque
Deque 定义一个双端队列的接口,可以在两段进行插入和弹出, 方法如下:
修饰符和返回值 | 方法名 | 描述
--- | --- | ---
void | push(E) |向队列头部插入一个元素,失败时抛出异常
void | addFirst(E) |向队列头部插入一个元素,失败时抛出异常
void | addLast(E) |向队列尾部插入一个元素,失败时抛出异常
boolean | offerFirst(E)|向队列头部加入一个元素,失败时返回false
boolean | offerLast(E)|向队列尾部加入一个元素,失败时返回false
E | getFirst() | 获取队列头部元素,队列为空时抛出异常
E | getLast() | 获取队列尾部元素,队列为空时抛出异常
E | peekFirst() | 获取队列头部元素,队列为空时返回null
E | peekLast() | 获取队列尾部元素,队列为空时返回null
boolean | removeFirstOccurrence(Object) | 删除第一次出现的指定元素,不存在时返回false
boolean | removeLastOccurrence(Object) | 删除最后一次出现的指定元素,不存在时返回false
E | pop() | 弹出队列头部元素,队列为空时抛出异常
E | removeFirst() | 弹出队列头部元素,队列为空时抛出异常
E | removeLast() | 弹出队列尾部元素,队列为空时抛出异常
E | pollFirst() | 弹出队列头部元素,队列为空时返回null
E | pollLast() | 弹出队列尾部元素,队列为空时返回null
Iterator<E> | descendingIterator() | 返回队列反向迭代器
### LinkedList
![](img/TIM截图20180806171115.jpg)
LinkedList: 链表实现的双端队列
### ArrayDeque
![](img/TIM截图20180806171310.jpg)
ArrayDeque: 数组实现的双端队列默认队列长度为16队列满了就直接扩充一倍double
## Vector
Vector 是一个线程安全的动态数组内部采用数组实现和ArrayList的区别在于ArrayList的增长速度是50%,而 Vector 的增长速度为100%
# 线程间通信
1. 同步方法
synchronized或者ReentrantLock
2. while 轮询
3. wait/notify机制
4. 管道通信
PipedInputStream
5. 共享内存(共享对象)
6. volitale、原子类
# 参考文档
- [java并发编程--Executor框架](https://www.cnblogs.com/MOBIN/p/5436482.html)