JAVA多線程(二) 併發隊列和阻塞隊列

github代碼地址:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/tree/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread

1 同步容器類

1.1 Vector與ArrayList區別

1.ArrayList是最經常使用的List實現類,內部是經過數組實現的,它容許對元素進行快速隨機訪問。數組的缺點是每一個元素之間不能有間隔,當數組大小不知足時須要增長存儲能力,
就要講已經有數組的數據複製到新的存儲空間中。當從ArrayList的中間位置插入或者刪除元素時,須要對數組進行復制、移動、代價比較高。
所以,它適合隨機查找和遍歷,不適合插入和刪除。
2.Vector與ArrayList同樣,也是經過數組實現的,不一樣的是它支持線程的同步,即某一時刻只有一個線程可以寫Vector,避免多線程同時寫而引發的不一致性,
但實現同步須要很高的花費,所以,訪問它比訪問ArrayList慢

注意: Vector線程安全、ArrayList非線程安全java

Vector源碼類

Add方法源碼類git

 

Arraylist源碼

Add方法源碼程序員

 

1.2 HasTable與HasMap

1.HashMap不是線程安全的 
HastMap是一個接口 是map接口的子接口,是將鍵映射到值的對象,其中鍵和值都是對象,而且不能包含重複鍵,但能夠包含重複值。HashMap容許null key和null value,
而hashtable不容許。
2.HashTable是線程安全的一個Collection。 3.HashMap是Hashtable的輕量級實現(非線程安全的實現),他們都完成了Map接口,主要區別在於HashMap容許空(null)鍵值(key),因爲非線程安全,
效率上可能高於Hashtable。 HashMap容許將null做爲一個entry的key或者value,而Hashtable不容許。 HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改爲containsvalue和containsKey。

注意: HashTable線程安全,HashMap線程不安全。github

1.3 synchronizedMap

 Collections.synchronized*(m) 將線程不安全額集合變爲線程安全集合

1.4 ConcurrentHashMap

ConcurrentMap接口下有倆個重要的實現 :
ConcurrentHashMap
ConcurrentskipListMap (支持併發排序功能。彌補ConcurrentHas hMa p)
ConcurrentHashMap內部使用段(Segment)來表示這些不一樣的部分,每一個段其實就是一個
小的HashTable,它們有本身的鎖。只要多個修改操做發生在不一樣的段上,它們就能夠並
發進行。把一個總體分紅了16個段(Segment.也就是最高支持16個線程的併發修改操做。
這也是在重線程場景時減少鎖的粒度從而下降鎖競爭的一種方案。而且代碼中大多共享變
量使用volatile關鍵字聲明,目的是第一時間獲取修改的內容,性能很是好。

1.5 CountDownLatch

CountDownLatch類位於java.util.concurrent包下,利用它能夠實現相似計數器的功能。好比有一個任務A,它要等待其餘4個任務執行完畢以後才能執行,
此時就能夠利用CountDownLatch來實現這種功能了。

代碼見:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/blob/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread/CountDownLatchThread.java
spring


1.6 CyclicBarrier
 數據庫

CyclicBarrier初始化時規定一個數目,而後計算調用了CyclicBarrier.await()進入等待的線程數。
當線程數達到了這個數目時,全部進入等待狀態的線程被喚醒並繼續。 CyclicBarrier就象它名字的意思同樣,可當作是個障礙, 全部的線程必須到齊後才能一塊兒經過這個障礙。 CyclicBarrier初始時還可帶一個Runnable的參數, 此Runnable任務在CyclicBarrier的數目達到後,全部其它線程被喚醒前被執行。

代碼見:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/blob/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread/CyclicBarrierThread.java
數組

1.7 Semaphore

Semaphore是一種基於計數的信號量。它能夠設定一個閾值,基於此,多個線程競爭獲取許可信號,作本身的申請後歸還,超過閾值後,線程申請許可信號將會被阻塞。
Semaphore能夠用來構建一些對象池,資源池之類的,好比數據庫鏈接池,咱們也能夠建立計數爲1的Semaphore,將其做爲一種相似互斥鎖的機制,這也叫二元信號量,
表示兩種互斥狀態。它的用法以下:Semaphore availablePermits函數用來獲取當前可用的資源數量 wc.acquire();
//申請資源 wc.release();// 釋放資源

代碼見:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/blob/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread/SemaphoreThread.java
安全

 

2. 併發隊列 多線程

在併發隊列上JDK提供了兩套實現,一個是以ConcurrentLinkedQueue爲表明的高性能隊列,一個是以BlockingQueue接口爲表明的阻塞隊列,不管哪一種都繼承自Queue。併發

2.1 ConcurrentLinkedDeque

ConcurrentLinkedQueue : 是一個適用於高併發場景下的隊列,經過無鎖的方式,實現
了高併發狀態下的高性能,一般ConcurrentLinkedQueue性能好於BlockingQueue.它
是一個基於連接節點的無界線程安全隊列。該隊列的元素遵循先進先出的原則。頭是最早
加入的,尾是最近加入的,該隊列不容許null元素。
ConcurrentLinkedQueue重要方法:
add 和offer() 都是加入元素的方法(在ConcurrentLinkedQueue中這倆個方法沒有任何區別)
poll() 和peek() 都是取頭元素節點,區別在於前者會刪除元素,後者不會。

代碼見:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/blob/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread/ConcurrentLinkedDequeThread.java

2.2 BlockingQueue

阻塞隊列(BlockingQueue)是一個支持兩個附加操做的隊列。
阻塞隊列經常使用於生產者和消費者的場景,生產者是往隊列裏添加元素的線程,消費者是從隊列裏拿元素的線程。阻塞隊列就是生產者存放元素的容器,而消費者也只從容器裏拿元素。
BlockingQueue即阻塞隊列,從阻塞這個詞能夠看出,在某些狀況下對阻塞隊列的訪問可能會形成阻塞。被阻塞的狀況主要有以下兩種:
1. 當隊列滿了的時候進行入隊列操做
2. 當隊列空了的時候進行出隊列操做
所以,當一個線程試圖對一個已經滿了的隊列進行入隊列操做時,它將會被阻塞,除非有另外一個線程作了出隊列操做;一樣,當一個線程試圖對一個空隊列進行出隊列操做時,
它將會被阻塞,除非有另外一個線程進行了入隊列操做。 在Java中,BlockingQueue的接口位於java.util.concurrent 包中(在Java5版本開始提供),由上面介紹的阻塞隊列的特性可知,阻塞隊列是線程安全的。 在新增的Concurrent包中,BlockingQueue很好的解決了多線程中,如何高效安全「傳輸」數據的問題。經過這些高效而且線程安全的隊列類,
爲咱們快速搭建高質量的多線程程序帶來極大的便利。本文詳細介紹了BlockingQueue家庭中的全部成員,包括他們各自的功能以及常見使用場景。 認識BlockingQueue 阻塞隊列,顧名思義,首先它是一個隊列,經過一個共享的隊列,可使得數據由隊列的一端輸入,從另一端輸出; 經常使用的隊列主要有如下兩種:(固然經過不一樣的實現方式,還能夠延伸出不少不一樣類型的隊列,DelayQueue就是其中的一種)   先進先出(FIFO):先插入的隊列的元素也最早出隊列,相似於排隊的功能。從某種程度上來講這種隊列也體現了一種公平性。   後進先出(LIFO):後插入隊列的元素最早出隊列,這種隊列優先處理最近發生的事件。 多線程環境中,經過隊列能夠很容易實現數據共享,好比經典的「生產者」和「消費者」模型中,經過隊列能夠很便利地實現二者之間的數據共享。
假設咱們有若干生產者線程,另外又有若干個消費者線程。若是生產者線程須要把準備好的數據共享給消費者線程,利用隊列的方式來傳遞數據,
就能夠很方便地解決他們之間的數據共享問題。但若是生產者和消費者在某個時間段內,萬一發生數據處理速度不匹配的狀況呢?理想狀況下,
若是生產者產出數據的速度大於消費者消費的速度,而且當生產出來的數據累積到必定程度的時候,那麼生產者必須暫停等待一下(阻塞生產者線程),
以便等待消費者線程把累積的數據處理完畢,反之亦然。然而,在concurrent包發佈之前,在多線程環境下,咱們每一個程序員都必須去本身控制這些細節,
尤爲還要兼顧效率和線程安全,而這會給咱們的程序帶來不小的複雜度。好在此時,強大的concurrent包橫空出世了,而他也給咱們帶來了強大的BlockingQueue。(
在多線程領域:所謂阻塞,在某些狀況下會掛起線程(即阻塞),一旦條件知足,被掛起的線程又會自動被喚醒)

2.2.1 ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一個有邊界的阻塞隊列,它的內部實現是一個數組。有邊界的意思是它的容量是有限的,咱們必須在其初始化的時候指定它的容量大小,
容量大小一旦指定就不可改變。 ArrayBlockingQueue是以先進先出的方式存儲數據,最新插入的對象是尾部,最新移出的對象是頭部。

2.2.2 LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue阻塞隊列大小的配置是可選的,若是咱們初始化時指定一個大小,它就是有邊界的,若是不指定,它就是無邊界的。說是無邊界,
實際上是採用了默認大小爲Integer.MAX_VALUE的容量 。它的內部實現是一個鏈表。2.1.2 LinkedBlockingQueue 和ArrayBlockingQueue同樣,LinkedBlockingQueue 也是以先進先出的方式存儲數據,最新插入的對象是尾部,最新移出的對象是頭部。

2.2.3  PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue是一個沒有邊界的隊列,它的排序規則和 java.util.PriorityQueue同樣。須要注意,PriorityBlockingQueue中容許插入null對象。
全部插入PriorityBlockingQueue的對象必須實現 java.lang.Comparable接口,隊列優先級的排序規則就是按照咱們對這個接口的實現來定義的。
另外,咱們能夠從PriorityBlockingQueue得到一個迭代器Iterator,但這個迭代器並不保證按照優先級順序進行迭代。

2.2.4 SynchronousQueue

SynchronousQueue隊列內部僅容許容納一個元素。當一個線程插入一個元素後會被阻塞,除非這個元素被另外一個線程消費。

使用BlockingQueue模擬生產者與消費者

代碼見:https://github.com/showkawa/springBoot_2017/blob/master/spb-demo/spb-brian-query-service/src/main/java/com/kawa/thread/BlockingQueueThread.java

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