Java高並發程序設計

一、並行世界

　　摩爾定律的失效，2004年秋季，Intel宣布徹底取消4GHz計划，CPU向多核心的發展，頂級計算機科學家唐納德丶爾文丶克努斯評價：在我看來，這種現象（並發）或多或少是由於硬件設計者已經無計可施導致的，他們將摩爾定律失效的責任推脫給軟件開發者。

　　1、幾個概念

　　同步和異步：

　　並發與並行：都表示多個任務同時執行，但並發偏重於多個任務交替執行。

　　臨界區：即共享的數據

　　阻塞和非阻塞：

　　死鎖、飢餓和活鎖：死鎖為互不讓行，飢餓為一直拿不到資源，活鎖為一直撞到

　　2、並發級別

　  由於臨界區的存在，多線程之間的並發必須得到控制。根據控制的並發策略，分為阻塞、無飢餓，無障礙，無鎖，無等待    5種

　　

　　3、Java語言相關：JMM（Java內存模型）

　　JMM中的關鍵技術點都是圍繞着多線程的原子性、可見性和有序性來建立的

　　　　（1）、原子性：操作不可中斷

　　　　（2）、可見性：當一個線程修改了某個共享變量的值時，其他線程是否立即知道這個修改。

　　　　（3）、有序性：程序執行時，可能會進行指令的重排來達到優化效果，但在多線程中，由於線程的相互影響，重新排序的線程會打亂其他的線程的執行結果。

 

二、Java並行

　　1、進程與線程

　　進程是計算機中的程序關於某數據集合上的一次運動活動，是系統進行資源分配的基本單位。進程是程序的基本執行實體，進程是線程的容器。

　　2、線程的狀態轉換

　　Thead類方法：start() 開啟線程，run()線程執行實體，sleep() 睡眠線程不會釋放資源，yield() 讓出CPU，join() 等待線程運行結束，suspend() 掛起，resume() 重啟

　　Object類方法：wait() 釋放對象監聽器，線程進入阻塞狀態；notify() 隨機喚醒一個，notifyAll() 喚醒所有。wait,notify,notifyAll 要在Synchronize同步塊中出現，因為其也會出現並發問題

　　3、volatile

　　volatile關鍵字告訴虛擬機要主要不要隨意變動優化目標指令，對JMM中有序性。但通過volatile是無法保證原子性操作的。

三、Java並發包

　　0、並發集合簡介

　　　　ConcurrentHashMap：高效並發HashMap，線程安全

　　　　CopyOnWriteArrayList：在讀多寫少的場合，這個List性能非常好，遠遠浩宇Vector，都是線程安全

　　　　ConcurrentLinkedQueue：高效並發隊列，使用鏈表實現線程安全

　　　　BlockingQueue：一個JDK內部通過鏈表、數組等實現的阻塞 接口

　　　　ConcurrentSkipListMap：跳表的實現，這是一個Map，使用跳表的數據結構進行快速查找

　　1、BlockingQueue

　　　　此接口是一個線程安全的 存取實例的隊列。使用場景

　　　　BlockingQueue通常用於一個線程生產對象，而另外一個線程消費這些對象的場景。

 

　　2、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap對比

　　HashMap 線程不安全，HashTable，ConcurrentHashMap線程安全

　　ConcurrentHashMap 采用鎖分段技術比HashTable更加高效

四、並行模式與算法

　　1、單例模式

　　　　餓漢模式，缺點是不能控制單例生成時間

　　　　

public class Singleton{
  private Singleton();//私有化構造函數，防止new
  private static Singleton instance = new Singleton();//類加載時創建
  public static Singleton getInstance(){
     return instance;
  }    
}

　　　　懶漢模式,缺點是使用synchronized關鍵字影響多並發性能

public class LazySingleton{
  private LazySingleton();
  private static LazySingleton = null;
  puhblic static synchronized LazySingleton getInstance(){
    if(instance ==null) instance = new LazySingleton();
    return instance;
  }  
}

　　　　綜合兩種模式的實現，使用內部類

public class StaticSingleton{
  private LazySingleton();
  private static class SingletonHolder{
    private static StaticSingleton instance = new StaticSingleton();
  }
  
  public static StaticSingleton getInstance(){
    return SingletonHolder.instance;
  }
 
}

 

　　2、不變模式

　　3、生產者消費者

　　4、Future模式

　　。。。。