《Java 編程思想》讀書筆記之併發（二）

基本的線程機制

併發編程使咱們能夠將程序劃分爲多個分離的、獨立運行的任務。經過使用多線程機制，這些獨立的任務（也被稱爲子任務）中的每個都將由「執行線程」來驅動。一個線程就是在進程中的一個單一的順序控制流。

在使用線程時，CPU 將輪流給每一個任務分配其佔用時間。每一個任務都以爲本身在一直佔用 CPU，但事實上 CPU 時間是劃分紅片斷分配給了全部任務（此爲單 CPU 狀況，多 CPU 確實是同時執行）。

使用線程機制是一種創建透明的、可擴展的程序的方法，若是程序運行得太慢，爲機器增添一個 CPU 就能很容易地加快程序的運行速度。多任務和多線程每每是使用多處理器系統的最合理的方式。大數據的分佈式擴展思想與之相似，當程序性能不行時，能夠經過擴展集羣提升程序併發度提升性能，可是不準修改代碼。

定義任務

線程能夠驅動任務，而描述任務須要必定的方式，java 中建議的方式是實現 Runnable 接口，其次是繼承 Thread 類。如下是兩種方式的代碼實現：

Runnable 接口實現

public class MyTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + ": running...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyTask());
        t.start();
        System.out.println(Thread.currentThread() + ": running...");
    }

}

Thread 繼承實現

public class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + ": running...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        System.out.println(Thread.currentThread() + ": running...");
    }

}

使用 Executor

Java SE5 的 java.util.concurrent 包中的執行器（Executor）將爲你管理 Thread 對象，從而簡化了併發編程。其實就是 Java 的線程池，它大大的減小的對於線程的管理，包括線程的建立、銷燬等，而且它還能複用已經建立的線程對象，減小因爲反覆建立線程引發的開銷，即節省了資源，同時也提升了程序的運行效率。這部份內容比較重要，以後會單獨開一篇介紹，此處就介紹到這。

從任務中產生返回值

實現 Runnable 接口只能執行任務，沒法得到任務的返回值。若是但願得到返回值，則應該實現 Callable 接口，而且應該使用 ExecutorService.submit() 方法調用它。下面是一個示例：

public class MyCallableTask implements Callable<String> {

    private int id;

    public MyCallableTask(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "Result : " + Thread.currentThread() + ": " + id;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> futures = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            futures.add(exec.submit(new MyCallableTask(i)));
        }

        for (Future<String> future : futures) {
            try {
                // 調用 future 方法會致使線程阻塞，直到 future 對應的線程執行完畢
                System.out.println(future.get());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                exec.shutdown();
            }
        }
    }

}

submit() 方法會產生 Future 對象，而且使用泛型的方式對返回值類型進行了定義。調用 Future.get() 方法，會致使線程阻塞，直到被調用的線程執行完畢返回結果，固然 java 也提供了設置超時時間的 get() 方法，防止線程一直阻塞，或者你也能夠調用 Future 的 isDone() 方法預先判斷線程是否執行完畢，再調用 get() 獲取返回值。

休眠

「休眠」就是使任務停止執行指定的時間。在 Java 中能夠經過Thread.sleep()方法來實現，JDK 1.6 以後推薦使用TimeUnit來實現任務的休眠。

對sleep()方法的調用會拋出InterruptedException異常，因爲異常不能跨線程傳播，所以必須在本地處理任務內部產生的異常。

線程間雖然能夠切換，可是並無固定的順序可言，所以，若要控制任務執行的順序，絕對不要寄但願於線程的調度機制。

優先級

線程的優先級是用來控制線程的執行頻率的，優先級高的線程執行頻率高，但這並不會致使優先級低的線程得不到執行，僅僅是下降執行的頻率。

在絕大多數時間裏，全部線程都應該以默認的優先級運行。試圖操縱線程優先級一般是一種錯誤。——《Java 編程思想》

你能夠在一個任務的內部，經過調用Thread.currentThread()來得到對驅動該任務的 Thread 對象的引用。

儘管 JDK 有 10 個優先級，但它與多數操做系統都不能映射得很好。所以在手動指定線程優先級的時候儘可能只使用MAX_PRIORITY，NORM_PRIORITY，MIN_PRIORITY三種級別。

讓步

經過調用Thread.yield()方法可使當前線程主動讓出 CPU，同時向系統建議具備「相同優先級」的其餘線程能夠運行（只是一個建議，沒有任何機制保證它必定會被採納）。所以，對於任何重要的控制或在調整應用時，都不能依賴於yield()。

後臺線程

所謂後臺（daemon）線程，是指在程序運行的時候在後臺提供一種通用服務的線程，而且這種線程並不屬於程序中不可或缺的部分。——《Java 編程思想》

所以，當全部的非後臺線程結束時，程序也就停止了，同時會殺死進程中的全部後臺線程。

必須在線程啓動以前調用setDeamon()方法，才能把它設置爲後臺線程。

能夠經過調用isDaemon()方法來肯定線程是不是一個後臺線程。若是是一個後臺線程，那麼它建立的任何線程將被自動設置成後臺線程。

若是在後臺線程中有finally{}語句塊，當全部非後臺程序執行結束時，後臺線程會忽然終止，並不會執行finally{}語句塊中的內容，後臺線程不會有任何開發者但願出現的結束確認形式。由於不能以優雅的方式來關閉後臺線程，因此它們幾乎不是一種好的思想。

加入一個線程

若是某個線程在另外一個線程 t 上調用t.join()，此線程將被掛起，直到目標線程 t 結束才恢復（即t.isAlive()返回爲 false）。也能夠在調用join()時帶上一個超時參數，在目標線程處理超時時join()方法總能返回。

對join()方法的調用能夠被中斷，只要在調用線程上調用interrupt()方法。

捕獲異常

因爲線程的本質特性，一旦在run()方法中未捕捉異常，那麼異常就會向外傳播到控制檯，除非採起特殊的步驟捕獲這種錯誤的異常。

在 Java SE5 以前，可使用線程組來捕獲這些異常（不推薦），在 Java SE5 以後能夠用 Executor 來解決這個問題。Executor 容許修改產生線程的方式，容許你在每一個 Thread 對象上都附着一個異常處理器Thread.UncaughtExceptionHandler，此異常處理器會在線程因未捕獲的異常而臨近死亡時被調用uncaughtException()方法處理未捕獲的異常。這一般是在一組線程以一樣方式處理未捕獲異常時使用，若不一樣的線程須要有不一樣的異常處理方式，則最好在線程內部單獨處理。