----------------------Android培训、Java培训、期待与您交流！ ----------------------
线程并发库：Java5中新增了java.util.concurrent包。其中有线程池（Executors）、Lock（新的锁）、信号灯（Semaphore）、可阻塞队列（BlockingQueue）等。
-----------------------------分割线-----------------------------
1 线程并发库之线程池（Executors）
在TCP服务器编程模型中，每一个客户端连接用一个单独的线程为之服务，当与客户端的会话结束时，线程也就结束了，即每来一个客户端连接，服务器端就要创建一个新线程。
举例：这好比假设每个报名学员都要通过老师来亲自接待，以便给每个学员一种好的感觉，但每个学员报名手续要花费半个小时，对于50名同学，老师一个个接待和为之办理手续，显然不实际，那么会怎么做呢？老师会先接待每一个学员，打完招呼后，再把他分配给一名工作人员去办理手续，这样，老师就接待了每名学员。
如果访问服务器的客户端很多，那么服务器就要不断地创建和销毁线程，这将严重影响服务器的性能。如果真的来一名学员，就安排一名新工作人员为之服务，也是不可能的，那公司岂不是要招聘很多工作人员？而是应该一名工作人员服务完一名学员，空闲下来后，一旦有新的学员要服务，就又立即安排该工作人员为新学员服务。
线程池的概念与此类似，首先创建一些线程，它们的集合称为线程池，当服务器接受到一个客户请求后，就从线程池中取出一个空闲的线程为之服务，服务完后不关闭该线程，而是将该线程还回到线程池中。
在线程池的编程模式下，任务是提交给整个线程池，而不是直接交给某个线程，线程池在拿到任务后，它就在内部找有无空闲的线程，再把任务交给内部某个空闲的线程。任务是提交给整个线程池，一个线程同时只能执行一个任务，但可以同时向一个线程池提交多个任务。
线程池有固定线程池和缓存线程池。
代码示例：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
//ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
for(int i=1;i<=10;i++){
final int sequence = i;
service.execute(new Runnable(){
public void run() {
try{Thread.sleep(200);}catch(Exception e){}
for(int j=1;j<=5;j++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "is serving "
+ sequence + " task:" + "loop of " + j);
}
}
});
}
System.out.println(“all task have committed!”);
//注意与service.shutdownNow()的区别。
service.shutdown();
ScheduledExecutorService scheduledService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
scheduledService.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run() {
System.out.println("bomb!!!");
}},
5,
1,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
总结：线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。
线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程.每个线程都使用默认的堆栈大小,以默认的优先级运行,并处于多线程单元中。
-----------------------------分割线-----------------------------
2 线程并发库之新锁（Lock）
Lock比传统线程模型中的synchronized方式更加面向对象，与生活中的锁类似，锁本身也应该是一个对象。两个线程执行的代码片段要实现同步互斥的效果，它们必须用同一个Lock对象。
在等待 Condition 时，允许发生“虚假唤醒”，这通常作为对基础平台语义的让步。对于大多数应用程序，这带来的实际影响很小，因为 Condition 应该总是在一个循环中被等待，并测试正被等待的状态声明。某个实现可以随意移除可能的虚假唤醒，但建议应用程序程序员总是假定这些虚假唤醒可能发生，因此总是在一个循环中等待。
一个锁内部可以有多个Condition，即有多路等待和通知，在传统的线程机制中一个监视器对象上只能有一路等待和通知，要想实现多路等待和通知，必须嵌套使用多个同步监视器对象。（如果只用一个Condition，两个放的都在等，一旦一个放的进去了，那么它通知可能会导致另一个放接着往下走。）
代码示例（建立3个Condition对象来唤醒不同的线程）：
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class SignalTest2 {
public static void main(String[] args) {
new SignalTest2().init();
}
private void init(){
final Business b = new Business();
new Thread(){
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++)
b.main();
}
}.start();
new Thread(){
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++)
b.sub();
}
}.start();
new Thread(){
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++)
b.sub2();
}
}.start();
}
private class Business{
int status = 1;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition cond1 = lock.newCondition();
Condition cond2 = lock.newCondition();
Condition cond3 = lock.newCondition();
public void main(){
lock.lock();
while(status != 1){
try{cond1.await();}catch(Exception e){}
}
for(int i=1;i<=5;i++){
try{Thread.sleep(200);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
status = 2;
cond2.signal();
lock.unlock();
}
public void sub(){
lock.lock();
while(status != 2){
try{cond2.await();}catch(Exception e){}
}
for(int i=1;i<=10;i++){
try{Thread.sleep(200);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
status = 3;
cond3.signal();
lock.unlock();
}
public void sub2(){
lock.lock();
while(status != 3){
try{cond3.await();}catch(Exception e){}
}
for(int i=1;i<=10;i++){
try{Thread.sleep(200);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
status = 1;
cond1.signal();
lock.unlock();
}
}
}
-----------------------------分割线-----------------------------
3 线程并发库之信号灯（Semaphore）
Semaphore可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。
举例：厕所有5个坑，假如有十个人要上厕所，那么同时能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中的任何一个人让开后，其中在等待的另外5个人中又有一个可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。
单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。
代码示例：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore sp = new Semaphore(3);
for(int i=0;i<10;i++){
Runnable runnable = new Runnable(){
public void run(){
try {
sp.acquire();
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
"进入，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
try {
Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
"即将离开");
sp.release();
//下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
"已离开，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
}
};
service.execute(runnable);
}
}
}
-----------------------------分割线-----------------------------
4 线程并发库之可阻塞队列（BlockingQueue）
阻塞队列与Semaphore有些相似，但也不同，阻塞队列是一方存放数据，另一方释放数据，Semaphore通常则是由同一方设置和释放信号量。
可阻塞队列之一：ArrayBlockingQueue
只有put方法和take方法才具有阻塞功能
示例代码：
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class BlockingQueueCondition {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
final Business3 business = new Business3();
service.execute(new Runnable(){
public void run() {
for(int i=0;i<50;i++){
business.sub();
}
}
});
for(int i=0;i<50;i++){
business.main();
}
}
}
class Business3{
BlockingQueue subQueue = new ArrayBlockingQueue(1);
BlockingQueue mainQueue = new ArrayBlockingQueue(1);
{
try {
mainQueue.put(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void sub(){
try
{
mainQueue.take();
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
}
subQueue.put(1);
}catch(Exception e){
}
}
public void main(){
try
{
subQueue.take();
for(int i=0;i<5;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
}
mainQueue.put(1);
}catch(Exception e){
}
}
}
-----------------------------分割线-----------------------------
5 线程并发库之其它同步工具类
CyclicBarrier
表示大家彼此等待，大家集合好后才开始出发，分散活动后又在指定地点集合碰面，这就好比整个公司的人员利用周末时间集体郊游一样，先各自从家出发到公司集合后，再同时出发到公园游玩，在指定地点集合后再同时开始就餐。
CountDownLatch
犹如倒计时计数器，调用CountDownLatch对象的countDown方法就将计数器减1，当计数到达0时，则所有等待者或单个等待者开始执行。这直接通过代码来说明CountDownLatch的作用，这样学员的理解效果更直接。
可以实现一个人（也可以是多个人）等待其他所有人都来通知他，这犹如一个计划需要多个领导都签字后才能继续向下实施。还可以实现一个人通知多个人的效果，类似裁判一声口令，运动员同时开始奔跑。用这个功能做百米赛跑的游戏程序不错哦！
Exchanger
用于实现两个人之间的数据交换，每个人在完成一定的事务后想与对方交换数据，第一个先拿出数据的人将一直等待第二个人拿着数据到来时，才能彼此交换数据。
-----------------------------分割线-----------------------------
6 线程并发库之面试题
第一题：现有的程序代码模拟产生了16个日志对象，并且需要运行16秒才能打印完这些日志，请在程序中增加4个线程去调用parseLog()方法来分头打印这16个日志对象，程序只需要运行4秒即可打印完这些日志对象。原始代码如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
/*
* 模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。
* 修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
*/
for (int i = 0; i < 16; i++) { // 这行代码不能改动
final String log = "" + (i + 1);// 这行代码不能改动
{
Test.parseLog(log);
}
}
}
// parseLog方法内部的代码不能改动
public static void parseLog(String log) {
System.out.println(log + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
答案代码示例如下：
（思路：通过阻塞队列来获得数据）
import java.util.concurrent.*;
public class Mission1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
final ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(4);
for(int i=0;i<4;i++){
new Thread(new Runnable(){
public void run() {
while(true){
try {
String log = (String)queue.take();
Mission1.parseLog(log);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
/*
* 模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。
* 修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
*/
for (int i = 0; i < 16; i++) { // 这行代码不能改动
final String log = "" + (i + 1);// 这行代码不能改动
{
try {
queue.put(log);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// parseLog方法内部的代码不能改动
public static void parseLog(String log) {
System.out.println(log + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
第二题：现成程序中的Test类中的代码在不断地产生数据，然后交给TestDo.doSome()方法去处理，就好像生产者在不断地产生数据，消费者在不断消费数据。请将程序改造成有10个线程来消费生成者产生的数据，这些消费者都调用TestDo.doSome()方法去进行处理，故每个消费者都需要一秒才能处理完，程序应保证这些消费者线程依次有序地消费数据，只有上一个消费者消费完后，下一个消费者才能消费数据，下一个消费者是谁都可以，但要保证这些消费者线程拿到的数据是有顺序的。原始代码如下：
package queue;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
for (int i = 0; i < 10; i++) { // 这行不能改动
String input = i + ""; // 这行不能改动
String output = TestDo.doSome(input);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + output);
}
}
}
// 不能改动此TestDo类
class TestDo {
public static String doSome(String input) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String output = input + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000);
return output;
}
}
答案代码示例如下：
（思路：通过阻塞队列来获得数据，通过信号灯控制顺序进行有序打印）
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
final SynchronousQueue<String> queue = new SynchronousQueue<String>();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(new Runnable(){
public void run() {
try {
semaphore.acquire();
String input = queue.take();
String output = TestDo.doSome(input);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ":" + output);
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
for(int i=0;i<10;i++){ //这行不能改动
String input = i+""; //这行不能改动
try {
queue.put(input);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//不能改动此TestDo类
class TestDo {
public static String doSome(String input){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String output = input + ":"+ (System.currentTimeMillis() / 1000);
return output;
}
}
第三题：现有程序同时启动了4个线程去调用TestDo.doSome(key, value)方法，由于TestDo.doSome(key, value)方法内的代码是先暂停1秒，然后再输出以秒为单位的当前时间值，所以，会打印出4个相同的时间值，如下所示：
4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199615
请修改代码，如果有几个线程调用TestDo.doSome(key, value)方法时，传递进去的key相等（equals比较为true），则这几个线程应互斥排队输出结果，即当有两个线程的key都是"1"时，它们中的一个要比另外其他线程晚1秒输出结果，如下所示：
4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199616
总之，当每个线程中指定的key相等时，这些相等key的线程应每隔一秒依次输出时间值（要用互斥），如果key不同，则并行执行（相互之间不互斥）。原始代码如下：
package syn;答案代码示例：
//不能改动此Test类
public class Test extends Thread {
private TestDo testDo;
private String key;
private String value;
public Test(String key, String key2, String value) {
this.testDo = TestDo.getInstance();
/*
* 常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
* 以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果
*/
this.key = key + key2;
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test a = new Test("1", "", "1");
Test b = new Test("1", "", "2");
Test c = new Test("3", "", "3");
Test d = new Test("4", "", "4");
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
a.start();
b.start();
c.start();
d.start();
}
public void run() {
testDo.doSome(key, value);
}
}
class TestDo {
private TestDo() {
}
private static TestDo _instance = new TestDo();
public static TestDo getInstance() {
return _instance;
}
public void doSome(Object key, String value) {
// 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
{
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(key + ":" + value + ":"
+ (System.currentTimeMillis() / 1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（思路：将传进来的对象，通过去重处理，这样它们的key就相同了，让key做同步锁对象，相同的key的对象自然就可以让其迟一秒打印）
package syn;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
//不能改动此Test类
public class Test extends Thread{
private TestDo testDo;
private String key;
private String value;
public Test(String key,String key2,String value){
this.testDo = TestDo.getInstance();
/*常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果*/
this.key = key+key2;
/*a = "1"+"";
b = "1"+""
*/
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Test a = new Test("1","","1");
Test b = new Test("1","","2");
Test c = new Test("3","","3");
Test d = new Test("4","","4");
System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
a.start();
b.start();
c.start();
d.start();
}
public void run(){
testDo.doSome(key, value);
}
}
class TestDo {
private TestDo() {}
private static TestDo _instance = new TestDo();
public static TestDo getInstance() {
return _instance;
}
//private ArrayList keys = new ArrayList();
private CopyOnWriteArrayList keys = new CopyOnWriteArrayList();
public void doSome(Object key, String value) {
Object o = key;
if(!keys.contains(o)){
keys.add(o);
}else{
for(Iterator iter=keys.iterator();iter.hasNext();){
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
Object oo = iter.next();
if(oo.equals(o)){
o = oo;
break;
}
}
}
synchronized(o)
// 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
{
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(key+":"+value + ":"
+ (System.currentTimeMillis() / 1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
----------------------Android培训、Java培训、期待与您交流！ ----------------------