Java 并发编程从入门到精通读书笔记

• 第1部分　线程并发基础
• 第1章　概念部分
• 第2章　认识Java里面的Thread
• 第3章　Thread安全
• 第4章　线程安全的集合类
• 第2部分　线程并发晋级之高级部分
• 第5章　多线程之间交互：线程阀
• 第6章　线程池
• 第7章　JDK7新增的Fork/Join
• 第3部分　实际的使用、监控与拓展

一般情况下32位CPU只支持4GB以内的内存，更大容量的内存无法在系统识别（服务器级除外）

进程是程序运行资源分配的最小单位

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位

Java不管任何程序都必须启动一个main函数的主线程；Java Web开发里面的定时任务、定时器、JSP和Servlet、异步消息处理机制，远程访问接口RMI等，任何一个监听事件，onclick的触发事件等都离不开线程和并发的知识。

简单的理解，并行计算借助并行算法和并行编程语言能够实现进程级并行（如MPI）和线程级并行（如openMP）。而分布式计算只是将任务分成小块到各个计算机分别计算各自执行。

Apache在Linux下面采用的是多进程的模式，而在Windows下面采用的是多线程并发的模式，各有千秋。
但是这个多进程的处理方式我们Java程序员可以不做深入了解，知道有这么回事就可以了。因为我们Java程序需要更关注和理解的是多线程的处理方式

Java中断机制是一种协作机制，也就是说通过中断并不能直接终止另一个线程，而需要被中断的线程自己处理中断。

public static boolean interrupted()：测试当前线程是否已经中断。线程的中断状态由该方法清除

public boolean isInterrupted()：测试线程是否已经中断。线程的中断状态不受该方法的影响

public void interrupt()：中断线程，但是没有返回结果。是唯一能将中断状态设置为true的方法。

当前线程副本：ThreadLocaI

也就是说读写锁使用的场合是一个共享资源被大量读取操作，而只有少量的写操作。包路径是java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock。

ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock在java.util里面的唯一的实现类。

（3）锁降级：写线程获取写入锁后可以获取读取锁，然后释放写入锁，这样就从写入锁变成了读取锁，从而实现锁降级的特性。（4）锁升级：读取锁是不能直接升级为写入锁的。因为获取一个写入锁需要释放所有读取锁，所以如果有两个读取锁视图获取写入锁，且都不释放读取锁时就会发生死锁。

读-读不互斥

读-写互斥，

写-写互斥，

StampedLock是基于能力的锁，可以很好地实现悲观锁和乐观锁的逻辑。

StampedLock是JDK 1.8之后新推出的一个API，可大幅度提高程序的读取锁的吞吐量。在大多数都是读取、很少写入的情况下，乐观读锁模式可以极大提供吞吐量，也可以减少这种情况下写饥饿的现象（由于读者一般不加读锁，写可以马上获取到锁）

Queue（队列）：用于保存一组元素，不过在存取元素的时候必须遵循先进先出原则。队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作

Deque（双端队列）：两端都可以进出的队列。

当我们约束从队列的一端进出队时，就形成了另外一种存取模式，它遵循先进后出原则，这就是栈结构。双端队列主要是用于栈操作。

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿取元素的线程

BlockingQueue常用的方法有如下5种，更多方法请查询API。

数组阻塞队列ArrayBIockingQueue

链表阻塞队列LinkedBIockingQueue

优先级阻塞队列PriorityBIockingQueue

PriorityBlockingQueue是一个支持优先级排序的无界阻塞队列（优先级的判断通过构造函数传入的Compator对象来决定），但需要注意的是PriorityBlockingQueue并不会阻塞数据生产者，而只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。因此使用的时候要特别注意，生产者生产数据的速度绝对不能快于消费者消费数据的速度，否则时间一长，会最终耗尽所有的可用堆内存空

延时队列DeIayQueue

DelayQueue是一个支持延时获取元素的使用优先级队列的实现的无界阻塞队列。队列中的元素必须实现Delayed接口和Comparable接口，也就是说DelayQueue里面的元素必须有public int compareTo(To)和long getDelay(TimeUnit unit)方法存在，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素

定时任务调度。使用DelayQueue保存当天将会执行的任务和执行时间，一旦从DelayQueue中获取到任务就开始执行，比如TimerQueue就是使用DelayQueue实现的。

同步队列SynchronousQueue
SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素

5.7　链表双向阻塞队列LinkedBIockingDeque

5.9　同步计数器CountDownLatch

其实我们看到CountDownLatch源码相对比较简单，主要是利用AbstractQueuedSynchronizer来实现。

5.10　抽象队列化同步器AbstractQueued Synchronizer

AbstractQueuedSynchronizer是java.util.concurrent的核心组件之一，它提供了一个基于FIFO队列，可以用于构建锁或者其他相关同步装置的基础框架。该类利用了一个int来表示状态，期望它能够成为实现大部分同步需求的基础

AbstractQueuedSynchronizer提供了两种机制：排他模式和共享模式，也可以两种模式共存

5.11　同步计数器Semaphore

5.12　同步计数器CycIicBarrier

CyclicBarrier是一个同步辅助类，翻译过来叫循环栅栏、循环屏障。它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点(common barrier point)，然后所有的这组线程再同步往后面执行

从运行结果上面仔细体会与CountDownLatch的区别

Queue（队列）：用于保存一组元素，不过在存取元素的时候必须遵循先进先出原则。队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作

因此队列又称为“先进先出”（FIFO—first in first out）的线性表。

Deque（双端队列）：两端都可以进出的队列

双端队列主要是用于栈操作。

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空；当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景

BlockingQueue常用的方法有如下5种，更多方法请查询API。

数组阻塞队列ArrayBIockingQueue

链表阻塞队列LinkedBIockingQueue

LinkedBlockingQueue会默认一个类似无限大小的容量（Integer.MAX_VALUE），这样的话，如果生产者的速度一旦大于消费者的速度，也许还没有等到队列满阻塞产生，系统内存就有可能已被消耗殆尽了。

优先级阻塞队列PriorityBIockingQueue

延时队列DeIayQueue

同步队列SynchronousQueue

SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作

队列本身并不存储任何元素，非常适合于传递性场景，比如在一个线程中使用的数据，传递给另外一个线程使用

链表双向阻塞队列LinkedBIockingDeque

相比其他的阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst、addLast、offerFirst、offerLast、peekFirst、peekLast等方法

链表传输队列LinkedTransferQueue

transfer方法提供了线程之间直接交换对象的捷径的方法，如下所述：
（1）transfer(E e)，若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，即立刻移交之；否则，会插入当前元素e到队列尾部，并且等待进入阻塞状态，直到有消费者线程取走该元素。
（2）tryTransfer(E e)，若当前存在一个正在等待获取的消费者线程（使用take()或者poll()函数），使用该方法会即刻转移/传输对象元素e；若不存在，则返回false，并且不进入队列。这是一个不阻塞的操作。
（3）tryTransfer(E e, long timeout, TimeUnit unit)，若当前存在一个正在等待获取的消费者线程，会立即传输给它；否则将插入元素e到队列尾部，并且等待被消费者线程获取消费掉。若在指定的时间内元素e无法被消费者线程获取，则返回false，同时该元素被移除

无论是transfer还是tryTransfer方法，在≥1个消费者线程等待获取元素时（此时队列为空），都会立刻转交，这属于线程之间的元素交换。注意，这时元素并没有进入队列。

在队列中已有数据情况下，transfer将需要等待前面数据被消费掉，直到传递的元素e被消费线程取走为止。

同步计数器CountDownLatch

newSingIeThreadExecutor的使用

只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

JDK里面RejectedExecutionHandler提供了4种方式来处理任务拒绝策略，如下图所示。

线程池一定要在合理的单例模式下才有效，工作中我发现有些同学将线程池的创建方法放在services方法里面去创建线程池，这是不可以的，因为每当这个方法被调用的时候不是创建多少个线程的问题了，而是创建出来了一大堆线程池！

FutureTask

Future类就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

ForkJoinTask

fork ()，这个方法决定了ForkJoinTask的异步执行，凭借这个方法可以创建新的任务。
• join ()，该方法负责在计算完成后返回结果，因此允许一个任务等待另一任务执行完成

RecursiveAction：继承ForkJoinTask，用于没有返回结果的任务。
• RecursiveTask：继承ForkJoinTask，用于有返回结果的任务。

如何计算一个计算机（物理机）的最大并发量

Nginx的最大作用就是做负载均衡，进行请求的分发，不要做IO，不要做其他任何分占CPU和内存的事情，只做负载分发，Nginx本身设计得也很好，基本上可以接近CPU原生的线程并发峰值，好的服务器配置好的话，应该3秒内并发个几千没什么问题