《Java核心技术（卷1）》笔记：第12章 并发

线程

1. （P 552）多进程和多线程的本质区别：每一个进程都拥有自己的一整套变量，而线程共享数据

2. （P 555）线程具有6种状态：

   • New（新建）：使用new操作符创建线程时
   • Runnable（可运行）：调用start方法
   • Blocked（阻塞）
   • Waiting（等待）
   • Timed waiting（计时等待）
   • Terminated（终止）：run方法正常退出、没有捕获异常

   

3. （P 558）interrupt方法用来请求终止一个线程。当对一个线程调用interrupt方法时，就会设置线程的中断状态。每个线程都应该不时地检查这个标志，以判断线程是否被中断

4. （P 559）如果线程被阻塞，就无法检查中断状态，因此引入InterruptedException异常。当在一个被sleep或wait调用阻塞的线程上调用interrupt方法时，那个阻塞调用将被一个InterrupedtException异常中断

5. （P 559）如果设置了中断状态，此时倘若调用sleep方法，它不会休眠。实际上，它会清除中断状态并抛出InterruptedException。因此，如果循环里调用了sleep，不要检测中断状态，而应当捕获InterruptedException异常

6. （P 560）interrupted、isInterrupted以及interrupt方法的区别：

   方法	性质	作用	影响
   interrupted	Thread的静态方法	检查当前线程是否被中断	会清除该线程的中断状态
   isInterrupted	Thread的实例方法	测试线程是否被中断	不会改变中断状态
   interrupt	Thread的实例方法	向线程发送中断请求	会设置线程的中断状态

7. （P 561）守护线程：唯一用途是为其他线程提供服务，当只剩下守护线程时，虚拟机就会退出。可通过setDaemon方法将线程设为守护线程

8. （P 561）线程的run方法不能抛出任何检查型异常，在线程死亡之前，异常会传递到一个用于处理未捕获异常的处理器（必须实现Thread.UncaughtExceptionHandler接口）

   方法	性质	作用
   setUncaughtExceptionHandler	Thread的实例方法	为任何线程安装一个处理器
   setDefaultUncaughtExceptionHandler	Thread的静态方法	为所有线程安装一个默认的处理器

同步

1. （P 568）Java提供的两种可防止并发访问代码块的机制：

   • synchronized关键字

   • ReentrantLock类（重入锁）

     myLock.lock();	// 一个ReentrantLock对象
     try {
         ...
     } finally {
         myLock.unlock();	// 必须放在finally里，不能使用try-with-resources
     }
     

2. （P 570）重入（reentrant）锁：线程可以反复获得已拥有的锁，被一个锁保护的代码可以调用另一个使用相同锁的方法。注意确保临界区中的代码不要因为抛出异常而跳出临界区

3. （P 572）一个锁对象可以有一个或多个相关联的条件对象，可以使用newCondition方法获得一个条件对象。

   方法	性质	作用
   newCondition	ReentrantLock的实例方法	获得一个条件对象
   await	Condition的实例方法	当前线程现在暂停，并放弃锁
   signalAll	Condition的实例方法	解除等待这个条件的所有线程的阻塞状态
   signal	Condition的实例方法	随机选择一个线程解除其阻塞状态

   使用形式：

   class A {
       private var lock = new ReentrantLock();
       private Condition condition;
       ...
   
       private A() {
           ...
           condition = lock.newCondition();
       }
   
       private someMethod() {
           lock.lock();
           try {
               ...
               while(!(OK to proceed)) {	// await调用通常放在循环中
                   condition.await();
               }
               ...
               condition.signalAll();	// signalAll只是通知等待的线程：现在有可能满足条件，值得再次检查条件
               						// 只要一个对象的状态有变化，而且可能有利于等待的线程，就可以调用signalAll
               						// signalAll只是解除等待线程的阻塞，使这些线程可以在当前线程释放锁之后竞争访问对象
           } finally {
               lock.unlock();
           }
       }
   
       ...
   }
   

4. （P 576）Java中的每个对象都有一个内部锁（只有一个关联条件）。如果一个方法声明时有synchronized关键字，那么对象的锁将保护整个方法

   方法	性质	作用	等价于
   wait	Object的实例方法	将一个线程增加到等待集中	await
   notify/notifyAll	Object的实例方法	解除等待线程的阻塞	signal/signalAll

5. （P 577）将静态方法声明为同步也是合法的，如果调用这样一个方法，它会获得相关类对象（Class对象）的内部锁

6. （P 577）内部锁和条件存在一些限制：

   • 不能中断一个正在尝试获得锁的线程
   • 不能指定尝试获得锁时的超时时间
   • 每个锁仅有一个条件可能是不够的

7. （P 579）同步块：

   synchronized(obj) {	// 会获得obj对象的锁
       ...
   }
   

8. （P 580）监视器的特性：

   • 监视器是只包含私有字段的类
   • 监视器类的每个对象有一个关联的锁
   • 所有方法有这个锁锁定
   • 锁可以有任意多个相关联的条件

9. （P 581）volatile关键字为实例字段的同步访问提供了一种免锁机制，volatile变量不能提供原子性

   • 另一种安全访问共享字段的情况：将字段声明为final

10. （P 582）java.util.concurrent.atomic包中有很多类使用了很高效的机器级指令来保证其他操作的原子性

11. （P 586）线程局部变量：ThreadLocal

    public static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dataFormat = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));
    // 在一个给定线程中首次调用get时，会调用构造器中的lambda表达式
    // 在此之后，get方法会返回属于当前线程的那个实例
    String dateStamp = dataFormat.get().format(new Date());
    

线程安全的集合

1. （P 589）阻塞队列（blocking queue）：add、element、offer、peek、poll、put、remove、take

2. （P 595）高效的映射、集和队列：java.util.concurrent包提供了ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、ConcurrentLinkedQueue

3. （P 602）同步包装器（synchronization wrapper）：任何集合类都可以通过使用同步包装器变成线程安全的

   List<E> synchArrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<E>());
   Map<K, V> synchHashMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<K, V>());
   

线程池

1. （P 603）Callable与Runnable类似，但是有返回值，只有一个call方法

2. （P 604）Future保存异步计算的结果

3. （P 604）执行Callable的一种方法是使用FutureTask，它实现了Future和Runnable接口

   Callable<Integer> task = ...;
   var futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
   var t = new Thread(futureTask);		// it's a Runnable
   t.start();
   ...
   Integer result = futureTask.get();	// it's a Future
   

4. （P 605）执行器（Executors）类有许多静态工厂方法，用来构造线程池

5. （P 606）使用线程池时所做的工作：

   1. 调用Executors类的静态方法newCachedThreadPool或newFixedThreadPool
   2. 调用submit提交Runnable或Callable对象
   3. 保存好返回的Future对象，以便得到结果或者取消任务
   4. 当不想再提交任何任务时，调用shutdown

6. （P 607）控制任务组

   方法	性质	作用	备注
   invokeAny	ExecutorService的实例方法	提交一个Callable对象集合中的所有对象，并返回某个已完成任务的结果
   invokeAll	ExecutorService的实例方法	提交一个Callable对象集合中的所有对象，并返回表示所有任务答案的一个Future对象列表	这个方法会阻塞，直到所有任务都完成

7. （P 612）fork-join框架：专门用来支持计算密集型任务，假设有一个处理任务，它可以很自然地分解为子任务

异步计算

1. （P 615）CompletableFuture类实现了Future接口，它提供了获得结果的另一种机制。你要注册一个回调，一旦结果可用，就会（在某个线程中）利用该结果调用这个回调（与之不同的是，Future中的get方法会阻塞）
2. （P 615）Supplier<T>与Callable<T>：都描述了无参数而且返回值类型为T的函数，不过Supplier函数不能抛出检查型异常

进程

1. （P 628）Process类在一个单独的操作系统进程中执行一个命令，允许我们与标准输入、输出和错误流交互。ProcessBuilder类则允许我们配置Process对象
2. （P 631）ProcessHandle接口：要获得程序启动的一个进程的更多信息，或者想更多地了解你的计算机上正在运行的任何其他进程，可以使用ProcessHandle接口
3. （P 631）得到ProcessHandle的4种方式：
   • 给定一个Process对象p，p.toHandle()会生成它的ProcessHandle
   • 给定一个long类型的操作系统进程ID，ProcessHandle.of(id)可以生成这个进程的句柄
   • Process.current()是运行这个java虚拟机的进程句柄
   • ProcessHandle.allProcesses()可以生成对当前进程可见的所有操作系统进程的Stream<ProcessHandle>