9.4 小结(重要)
在线程持有读锁的情况下,该线程不能取得写锁(因为获取写锁的时候,如果发现当前的读锁被占用,就马上获取失败,不管读锁是不是被当前线程持有)。
在线程持有写锁的情况下,该线程可以继续获取读锁(获取读锁时如果发现写锁被占用,只有写锁没有被当前线程占用的情况才会获取失败)。
原因: 当线程获取读锁的时候,可能有其他线程同时也在持有读锁,因此不能把获取读锁的线程“升级”为写锁;而对于获得写锁的线程,它一定独占了读写锁,因此可以继续让它获取读锁,当它同时获取了写锁和读锁后,还可以先释放写锁继续持有读锁,这样一个写锁就“降级”为了读锁。
10 阻塞队列
10.1 BlockingQueue 简介
Concurrent 包中,BlockingQueue 很好的解决了多线程中,如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类,为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍BlockingQueue 家庭中的所有成员,包括他们各自的功能以及常见使用场景。
阻塞队列,顾名思义,首先它是一个队列, 通过一个共享的队列,可以使得数据由队列的一端输入,从另外一端输出;
当队列是空的,从队列中获取元素的操作将会被阻塞
当队列是满的,从队列中添加元素的操作将会被阻塞
试图从空的队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他线程往空的队列插入新的元素
试图向已满的队列中添加新元素的线程将会被阻塞,直到其他线程从队列中移除一个或多个元素或者完全清空,使队列变得空闲起来并后续新增.
在多线程领域:所谓阻塞,在某些情况下会挂起线程(即阻塞),一旦条件满足,被挂起的线程又会自动被唤起
为什么需要BlockingQueue ?
好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程,什么时候需要唤醒线程,因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了
在concurrent包发布以前,在多线程环境下,我们每个程序员都必须去自己控制这些细节,尤其还要兼顾效率和线程安全,而这会给我们的程序带来不小的复杂度。
10.2 阻塞队列种类分析
架构介绍
种类分析
ArrayBlockingQueue:由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue:由链表结构组成的有界(但大小默认值为integer.MAX_VALUE)阻塞队列。
PriorityBlockingQueue:支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,也即单个元素的队列。
LinkedTransferQueue:由链表组成的无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque:由链表组成的双向阻塞队列。
10.3 BlockingQueue 核心方法
10.4 入门案例
package com.rg.juc; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * @author lxy * @version 1.0 * @Description 阻塞队列 * @date 2022/5/3 16:32 */ public class BlockingQueueDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ArrayBlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue <>(3); //第一组 // System.out.println(blockingQueue.add("a")); // System.out.println(blockingQueue.add("b")); // System.out.println(blockingQueue.add("c")); // // //System.out.println(blockingQueue.element());//返回队头元素 如果没有则报错 // // // System.out.println(blockingQueue.add("x"));//IllegalStateException: Queue full // // System.out.println(blockingQueue.remove()); // System.out.println(blockingQueue.remove()); // System.out.println(blockingQueue.remove()); // // System.out.println(blockingQueue.remove());//NoSuchElementException //第二组 /*System.out.println(blockingQueue.offer("a")); System.out.println(blockingQueue.offer("b")); System.out.println(blockingQueue.offer("c")); // System.out.println(blockingQueue.offer("x"));//false // System.out.println(blockingQueue.peek());//如果有元素则返回队头元素,如果没有则返回NULL System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll());//null*/ //第三组 没有返回值 /*blockingQueue.put("a"); blockingQueue.put("b"); blockingQueue.put("c"); // blockingQueue.put("x");//一直阻塞等待... System.out.println(blockingQueue.take()); System.out.println(blockingQueue.take()); System.out.println(blockingQueue.take()); System.out.println(blockingQueue.take());//一直阻塞等待...*/ //第四组 System.out.println(blockingQueue.offer("a")); System.out.println(blockingQueue.offer("b")); System.out.println(blockingQueue.offer("c")); System.out.println(blockingQueue.offer("x",3L, TimeUnit.SECONDS)); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll(3L,TimeUnit.SECONDS)); } }
11、ThreadPool线程池
11.1 为什么用线程池
例子:
10年前单核CPU电脑,假的多线程,像马戏团小丑玩多个球,CPU需要来回切换。
现在是多核电脑,多个线程各自跑在独立的CPU上,不用切换效率高。
线程池的优势:
线程池做的工作只要是控制运行的线程数量,处理过程中将任务放入队列,然后在线程创建后启动这些任务,如果线程数量超过了最大数量,超出数量的线程排队等候,等其他线程执行完毕, 再从队列中取出任务来执行。
它的主要特点为:线程复用;控制最大并发数;管理线程。
第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的销耗。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等待线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会销耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一的分配,调优和监控。
11.2 线程池如何使用
11.2.1 架构说明
Java中的线程池是通过Executor框架实现的,该框架中用到了Executor,Executors,ExecutorService,ThreadPoolExecutor这几个类 Executors是操作线程的工具类
11.2.2 线程池分类
Executors.newFixedThreadPool(int): 执行长期任务性能好,创建一个线程池,一池有N个固定的线程,有固定线程数的线程
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); } // newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的,它使用的是LinkedBlockingQueue
Executors.newSingleThreadExecutor()
: 一个任务一个任务的执行,一池一线程
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>())); } // newSingleThreadExecutor 创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值都是1,它使用的是LinkedBlockingQueue
Executors.newCachedThreadPool()
:执行很多短期异步任务,线程池根据需要创建新线程,但在先前构建的线程可用时将重用它们。可扩容,遇强则强
public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>()); } // newCachedThreadPool创建的线程池将corePoolSize设置为0,将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE,它使用的是SynchronousQueue,也就是说来了任务就创建线程运行,当线程空闲超过60秒,就销毁线程。
11.2.3 ThreadPoolExecutor底层原理
11.3 入门案例
package com.rg.juc; import java.util.concurrent.*; /** * @author lxy * @version 1.0 * @Description 银行开放窗口,顾客办理业务 * @date 2022/5/3 21:58 */ public class MyThreadPoolDemo { public static void main(String[] args) { initPool(); } private static void initPool() { // ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);//一池五个工作线程,类似一个银行有5个受理窗口 // ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//一池1个工作线程,类似一个银行一个受理窗口 ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//一池N个工作线程,类似一个银行有N个受理窗口 try{ //模拟有10个顾客来银行办理业务,目前池子里面有5个工作人员提供服务 for (int i = 1; i <= 10; i++) { threadPool.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 办理业务"); }); //暂停线程 ,线程会变得逐渐有序.. // try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { threadPool.shutdown();//释放线程池 } } }
11.4 线程池七大参数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) { if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler; }
1、corePoolSize:线程池中的常驻核心线程数 (也就是当前线程数)
2、maximumPoolSize:线程池中能够容纳同时执行的最大线程数,此值必须大于等于1
3、keepAliveTime:多余的空闲线程的存活时间当前池中线程数量超过corePoolSize时,当空闲时间
达到keepAliveTime时,多余线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止
4、unit:keepAliveTime的单位
5、workQueue:任务队列,被提交但尚未被执行的任务
6、threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂,用于创建线程,一般默认的即可
7、handler:拒绝策略,表示当队列满了,并且工作线程大于等于线程池的最大线程(maximumPoolSize)时如何来拒绝请求执行的runnable的策略
11.5 线程池底层工作原理
分析
1、在创建了线程池后,开始等待请求。
2、当调用execute()方法添加一个请求任务时,线程池会做出如下判断:
2.1如果正在运行的线程数量小于corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
2.2如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize,那么将这个任务放入队列;
2.3如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
2.4如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize,那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
3、当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
4、当一个线程无事可做超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程会判断:
如果当前运行的线程数大于corePoolSize,那么这个线程就被停掉。
所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到corePoolSize的大小。
11.6 线程池的拒绝策略
11.6.1 线程池是什么
等待队列已经排满了,再也塞不下新任务了
同时,线程池中的max线程也达到了,无法继续为新任务服务。
这个是时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。
11.6.2 JDK内置的拒绝策略
AbortPolicy(默认):直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行
CallerRunsPolicy:“调用者运行”一种调节机制,该策略既不会抛弃任务,也不会抛出异常,而是将某些任务回退到调用者,从而降低新任务的流量。
DiscardOldestPolicy:抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加人队列中. 尝试再次提交当前任务。也就是抛弃最先入队列还没处理的几个。
DiscardPolicy:该策略默默地丢弃无法处理的任务,不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失,这是最好的一种策略。
以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandle 接口