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河南网站建设哪个公司做得好,做app多少钱,科技类网站设计特点,wordpress postmeta表文章目录Ⅰ. 线程同步一、wait notify二、wait 与 sleep 的区别Ⅱ. 单例模式一、饿汉模式二、懒汉模式Ⅲ. 阻塞队列一、标准库中的阻塞队列 -- BlockingQueue二、自主实现阻塞队列#xff08;理解原理、细节即可#xff09;Ⅳ. 线程池一、Java 线程池总体架构为什…文章目录Ⅰ. 线程同步一、wait notify二、wait 与 sleep 的区别Ⅱ. 单例模式一、饿汉模式二、懒汉模式Ⅲ. 阻塞队列一、标准库中的阻塞队列 -- BlockingQueue二、自主实现阻塞队列理解原理、细节即可Ⅳ. 线程池一、Java 线程池总体架构为什么常用 ExecutorService 而不用 ThreadPoolExecutor 直接接收线程池对象❓❓❓① 面向接口编程的思想② 常用的工厂方法都返回 ExecutorService③ 实际开发只用到 ExecutorService 的方法就够了二、快速上手① 使用 Executors 创建线程池② 提交任务到线程池③ 关闭线程池三、ThreadPoolExecutor 参数的理解四、自主实现简易线程池理解原理、细节即可Ⅴ. 定时器一、标准库中的定时器 -- Timer二、自主实现定时器理解原理、细节即可Ⅰ. 线程同步一、waitnotify下面的方法都是Object类实现的所以所有类都存在这些线程同步方法方法描述说明void wait()无限期等待直到被唤醒必须在synchronized中使用void wait(long timeout)最多等待timeout毫秒超时未被唤醒也会继续执行void notify()无参数随机唤醒一个等待线程只能唤醒一个不能控制具体唤醒哪个线程void notifyAll()无参数唤醒所有等待该对象锁的线程所有被唤醒线程会竞争锁推荐用于并发协作wait做的事情如下所示使当前执行代码的线程进行等待腾出CPU使用权释放当前的锁满足一定条件时被唤醒重新尝试获取这个锁不一定能拿到锁一般wait()的使用如下所示synchronized(locker){// 使用 while 防止 “虚假唤醒”while(!条件成立){locker.wait();// 这段逻辑是实现同步的关键一步应该放在逻辑开头}// 当条件满足才继续做事}✅注意事项wait()和notify()必须在synchronized内使用否则会抛出IllegalMonitorStateException一般放在条件不满足的位置比如队列满或空用while而非if来包裹wait()防止虚假唤醒二、wait与sleep的区别sleep()wait()所属类Thread类的静态方法Object类的方法是否需要锁synchronized❌✅ 需要且必须在同步代码块中使用是否释放锁❌✅ 释放锁等待期间不占有对象锁是否释放CPU✅✅唤醒方式超时唤醒被notify()/notifyAll()或超时唤醒是否可中断✅ 抛出InterruptedException✅ 抛出InterruptedException是否用于线程间通信❌✅ 能用于线程间协调与同步主要用途暂停线程模拟延迟、限流等条件不满足时挂起线程等待其他线程通知继续执行Ⅱ. 单例模式使用设计模式的目的为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式使代码编写真正工程化。设计模式就是软件工程的基石脉络如同大厦的结构一样。一个类只能创建一个对象这就是单例模式该模式可以保证系统中该类只有一个实例并提供一个访问它的全局访问点该实例被所有程序模块共享。比如在某个服务器程序中该服务器的配置信息存放在一个文件中这些配置数据由一个单例对象统一读取然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。一、饿汉模式饿汉模式属于 “急切加载” 的方式即在类加载时就立即创建单例对象而不管是否会被使用。优点实现简单代码简洁。线程安全不需要额外的同步机制。缺点若单例对象的成员数据过多那么会导致整个程序启动变慢。如果有多个单例类是相互依赖并且有初始化依赖顺序的那么饿汉模式在创建的时候是控制不了这种依赖顺序。publicclassStarvingSingleton{// 静态变量存储单例对象使用final修饰privatestaticfinalStarvingSingletoninstancenewStarvingSingleton();// 私有化构造方法防止外部通过new创建对象privateStarvingSingleton(){}// 提供获取单例成员接口publicstaticStarvingSingletongetInstance(){returninstance;}}注意事项将instance设为final是为了防止其它代码意外修改单例对象的引用从而避免创建多个实例的情况。二、懒汉模式懒汉模式的核心思想是 “延迟加载”即只有在第一次使用单例对象时才创建它。这种方式可以节省资源因为单例对象只有在真正需要时才会被创建优点因为对象在主程序之后才会创建所以程序启动比饿汉模式要快。只有在需要时才创建单例对象避免了不必要的资源占用。可以控制不同的单例类的依赖关系以及控制依赖顺序。缺点涉及到多线程安全问题需要加锁实现更复杂。publicclassLazySingleton{// 静态变量存储单例对象同时使用volatile修饰privatestaticvolatileLazySingletoninstancenull;// 私有化构造方法防止外部通过new创建对象privateLazySingleton(){}// 提供一个公共的静态方法返回单例对象publicstaticLazySingletongetInstance(){if(instancenull){// 第一次检查synchronized(LazySingleton.class){// 加锁if(instancenull){// 第二次检查instancenewLazySingleton();}}}returninstance;}}注意事项将instance设为volatile是为了防止编译器优化出现的指令重排序问题导致上述第14行代码拿到的对象是null重排序导致先赋值再初始化结果拿到的是没初始化前的null对象此时一使用该对象直接就奔溃了这个双重判断叫做 “双重检查锁定DCL”第一层检查是为了避免不必要的加锁带来的效率问题第二层检查是为了实现单例对象目的不同Ⅲ. 阻塞队列阻塞队列是一种特殊的队列也遵守 “先进先出” 的原则并且阻塞队列也是一种线程安全的数据结构并且具有以下特性当队列满的时候继续入队列就会阻塞直到有其他线程从队列中取走元素。当队列空的时候继续出队列也会阻塞直到有其他线程往队列中插入元素阻塞队列的一个典型应用场景就是 生产者消费者模型”这是一种非常典型的开发模型如下图所示生产者和消费者彼此之间不直接通讯而通过阻塞队列来进行通讯所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理而是直接扔给阻塞队列消费者不找生产者要数据而是直接从阻塞队列里取。下面是生产者消费者模型的优缺点优点削峰填谷。减少出现生产者资料生产少了之后消费者也消费的少或者消费者消费地快导致生产者来不及生产的情况。降低耦合度。生产者线程只负责生产资料然后放到阻塞队列中而不关心消费者的任务消费者线程只需要从阻塞队列中获取资料进行消费而不关心生产者的任务。减少资源竞争提升程序效率。可以理解为有了阻塞队列之后生产者和消费者都只能依次排队操作队列且队列会自动安排进出顺序这不就既高效又有秩序了吗缺点系统更加复杂。引入队列的层数太多会增加网络传输的开销。一、标准库中的阻塞队列 –BlockingQueue在Java标准库中java.util.concurrent包提供了多种阻塞队列的实现这些阻塞队列都实现了BlockingQueue接口。以下是BlockingQueue接口的主要方法方法描述void put(E e)将元素插入队列的尾部如果队列已满则阻塞等待直到有空间可用E take()从队列头部取出并移除元素如果队列为空则阻塞等待直到有元素可用E poll(long timeout, TimeUnit unit)从队列头部取出并移除元素如果队列为空则等待最多指定的时间如果在指定时间内没有元素可用则返回nullE poll()从队列头部取出并移除元素如果队列为空则立即返回nullE peek()查看队列头部的元素但不移除它如果队列为空则返回nullint remainingCapacity()返回队列剩余的容量即还可以插入多少元素boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)将元素插入队列的尾部如果队列已满则等待最多指定的时间如果在指定时间内没有空间可用则返回falseboolean offer(E e)将元素插入队列的尾部如果队列已满则立即返回falseint drainTo(Collection? super E c)将队列中的所有元素转移到指定的集合中返回转移的元素数量int drainTo(Collection? super E c, int maxElements)将队列中的最多maxElements个元素转移到指定的集合中返回转移的元素数量注意事项插入和弹出队列的操作只有put()和take()有阻塞等待的效果其它方法比如offer()、add()、poll()等是不带阻塞功能的所以一般只用put()和take()即可。BlockingQueue是一个接口创建对象时候需要用以下常见的阻塞队列实现类队列类型底层结构有界性处理优先级线程安全机制适用场景ArrayBlockingQueue数组大小固定有界必须指定FIFOReentrantLock严格控制任务数量、防止OOM适合内存敏感系统如任务缓冲LinkedBlockingQueue链表有界或无界FIFO插入与移除锁分离putLock/takeLock任务量大但可控时可用无界 希望高并发性能但需限制任务量时选用有界SynchronousQueue无容量为0无存储N/AReentrantLock适合高并发短任务、任务直接移交等场景PriorityBlockingQueue堆结构无界优先级ReentrantLock任务需按优先级处理如支付系统处理高金额、实时任务优先执行DelayQueue堆结构无界延迟 优先级ReentrantLock定时任务调度如订单超时取消、缓存过期处理二、自主实现阻塞队列理解原理、细节即可注意事项在判断队列为空或者队列为满的时候要用while判断而不能用if判断。因为比如队列为满的时候被唤醒了也不一定队列就不满有可能在唤醒期间有其它线程又插入了数据此时就会出现问题publicclassMyBlockingQueue{// 使用循环队列模拟阻塞队列privateString[]arr;privateinthead0;privateinttail0;privateintsize;// 有效元素个数privatestaticfinalObjectlocknewObject();publicMyBlockingQueue(intcapacity){arrnewString[capacity];}publicvoidput(Stringvalue)throwsInterruptedException{synchronized(lock){// 用 while 来判断队列是否满看看是否要阻塞while(sizearr.length){lock.wait();}// 插入数据arr[tail]value;tail(tail1)%arr.length;size;// 唤醒消费者lock.notify();}}publicStringtake()throwsInterruptedException{synchronized(lock){// 用 while 来判断队列是否空看看是否要阻塞while(size0){lock.wait();}// 拿到数据Stringvaluearr[head];head(head1)%arr.length;size--;// 唤醒生产者lock.notify();returnvalue;}}}Ⅳ. 线程池一、Java 线程池总体架构Java线程池的核心接口是Executor和ExecutorService最常用的实现类是ThreadPoolExecutor。并且Java还帮我们搞了一个工厂类Executors用于创建特定需求的ThreadPoolExecutor省去了麻烦的构造传参过程。它们的关系如下图所示为什么常用ExecutorService而不用ThreadPoolExecutor直接接收线程池对象❓❓❓① 面向接口编程的思想灵活与扩展性ExecutorService是接口ThreadPoolExecutor是实现类。接口能屏蔽实现细节提高代码的灵活性。比如以后你想换成另一个线程池实现比如ScheduledThreadPoolExecutor只用改一行初始化、不用大改其他代码。更好的解耦依赖接口而不是实现类可以让你的代码更松耦合。测试、替换实现、未来新实现比如自定义线程池都更容易。② 常用的工厂方法都返回ExecutorService常见的线程池创建方法返回的本来就是ExecutorService接口这样别人用你的代码/方法只要依赖ExecutorService的API就行不用知道是不是ThreadPoolExecutor还是别的啥池子。③ 实际开发只用到ExecutorService的方法就够了线程池的绝大多数常用操作比如execute()、submit()、shutdown()等等全部定义在ExecutorService接口里。日常99%的场景都不需要依赖实现类的特有方法。只有极少数高级场景比如你要去读线程池的活动线程数activeCount或者定制特殊的配置参数才可能需要用到实现类ThreadPoolExecutor的专有方法。二、快速上手① 使用Executors创建线程池publicstaticvoidmain(String[]args){// 1. 固定大小线程池适用于负载稳定的场景ExecutorServicep1Executors.newFixedThreadPool(10);// 2. 可缓存线程池有任务就创建新线程空闲线程会回收适用于大量短生命周期的任务ExecutorServicep2Executors.newCachedThreadPool();// 3. 单线程的线程池保证任务顺序执行ExecutorServicep3Executors.newSingleThreadExecutor();// 4. 定时/周期性线程池适用于延迟或周期性任务调度ExecutorServicep5Executors.newScheduledThreadPool(10);}线程池与阻塞队列的匹配关系如下表所示线程池类型使用的阻塞队列设计目标FixedThreadPoolLinkedBlockingQueue固定线程数任务队列无界避免线程频繁创建CachedThreadPoolSynchronousQueue线程数动态扩展任务直接传递适合短时任务SingleThreadExecutorLinkedBlockingQueue单线程顺序执行任务ScheduledThreadPoolDelayedWorkQueue延迟或周期性任务调度要手动创建线程池的话可以看后面ThreadPoolExecutor参数的解释② 提交任务到线程池创建出线程池之后就要提交 “任务” 到线程池中由线程池自己调度或创建新线程来完成该 “任务”。下面是Executor中给出的两个提交任务的接口executesubmit推荐⭐⭐⭐接收参数类型Runnable无返回值Runnable返回值void无返回Future可获得返回和异常任务异常处理线程池会捕获但不会报告异常Future.get()时抛出ExecutionException任务中断支持无可以cancel中断任务用途简单任务不关心结果需要关心任务结果或异常现代最佳实践其实推荐多用submit因为哪怕暂时不需要返回值有Future也能后续扩展比如取消、结果统计等。// 1. 创建一个指定数量线程的线程池ExecutorServicep1Executors.newFixedThreadPool(10);// 2. 让线程池中10个线程来处理100个打印任务for(inti0;i100;i){intindexi;p1.submit(()-{// submit不处理返回值是没问题的System.out.println(Thread.currentThread().getName():index);});}③ 关闭线程池用shutdown()优雅关闭不再接收新任务等待现有任务执行完毕。p1.shutdown();三、ThreadPoolExecutor参数的理解ThreadPoolExecutorpoolnewThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,// 核心线程数intmaximumPoolSize,// 最大线程数longkeepAliveTime,// 非核心闲置线程最大存活时间TimeUnitunit,// keepAliveTime的时间单位BlockingQueueRunnableworkQueue,// 任务队列ThreadFactorythreadFactory,// 线程工厂RejectedExecutionHandlerhandler// 拒绝策略);corePoolSize核心线程数量不会被回收相当于正式员工一旦录用永不辞退maximumPoolSize最大线程数量相当于正式员工 临时工的数量当临时工那部分闲置超过了keepAliveTime就会被炒掉当最大活动线程数量超过maximumPoolSize新任务就会触发下面的 “拒绝策略”。keepAliveTime非核心闲置线程最大存活时间即临时工允许的闲置时间如果设置了allowCoreThreadTimeOut(true)那么核心线程如果也空闲时间超过该值也会被回收。unitkeepAliveTime的时间单位纳秒、微妙、毫秒、秒、分钟、小时、天workQueue线程池内部存储待执行任务的阻塞队列threadFactory创建线程的工厂类控制创建线程的细节如线程命名、优先级、是否为守护线程等Java自带了现成的创建线程的工厂类最常用的就是Executors.defaultThreadFactory()只有在有特殊需求时才需要自定义比如想让线程名带有特定业务标识、更好排查问题希望线程变成 “守护线程”想统一捕获线程内部未捕获异常对线程优先级有特殊要求希望在线程创建时做监控或自定义初始化handler拒绝策略就是任务太多超过workQueue的容量后要怎么处理有四种内置选项AbortPolicy默认直接抛出RejectedExecutionException异常DiscardPolicy直接丢弃DiscardOldestPolicy丢弃队列里最老的任务然后再尝试入队当前任务CallerRunsPolicy由提交任务的线程自己执行该任务ThreadPoolExecutorpoolnewThreadPoolExecutor(5,// corePoolSize10,// maximumPoolSize60,// keepAliveTimeTimeUnit.SECONDS,// 单位newArrayBlockingQueue(100),// 有界队列Executors.defaultThreadFactory(),// 默认线程工厂newThreadPoolExecutor.AbortPolicy()// 拒绝策略);// 如果要手动自定义线程工厂可以按照下面这样子处理然后传myFactory给ThreadPoolExecutor即可AtomicIntegerthreadIdnewAtomicInteger(1);ThreadFactorymyFactoryr-{ThreadtnewThread(r,mythread-threadId.getAndIncrement());t.setDaemon(true);// 设置线程为守护线程returnt;};注意事项参数中BlockingQueueRunnable中的Runnable和ThreadFactory.newThread(Runnable r)中的Runnable是不同的区别如下所示ThreadFactory.newThread(Runnable r)中的r这个Runnable r不是你的 “具体业务”而是线程池 “工作线程” 的调度骨架Worker。它的职责就是反复从任务队列BlockingQueueRunnable中取任务出来执行一旦取到任务就执行任务的run()。换句话说这个Runnable r更像是 “消费者行为的实现”并不是你自己提交的具体业务任务。阻塞队列或者submit(Runnable r)中的r这才是你写的 “具体业务”比如下载文件、处理订单、统计数据……需要注意的是submit(Runnable r)中的r和阻塞队列BlockingQueueRunnable中的Runnable是一回事都是指具体业务阻塞队列相当于提供了一个存放submit提交业务的空间它被丢进线程池的任务队列等消费者即线程池Worker线程来拿走处理。总结submit(Runnable r)中的r是 “具体业务”这些业务会被当作 “原料” 投向线程池由工作线程拿去处理而工作线程的属性等是由ThreadFactory.newThread(Runnable r)中的r提供的并且这些工作线程由线程池自主调度不需要程序员手动处理。四、自主实现简易线程池理解原理、细节即可实现一个简易的线程池是为了帮助理解线程池中阻塞队列的作用、线程的执行这些环节实现起来并不难只需要用一个阻塞队列然后启动线程执行阻塞队列中的任务即可publicclassMyThreadPool{privateBlockingQueueRunnableqenewLinkedBlockingQueue();publicMyThreadPool(intn){for(inti0;in;i){ThreadthreadnewThread(()-{// 让每个线程循环处理阻塞队列中的业务然后执行while(true){try{Runnablerqe.take();r.run();}catch(InterruptedExceptione){thrownewRuntimeException(e);}}});thread.start();// 别忘了启动线程}}// 将具体业务插入到阻塞队列中具体调度由阻塞队列自己处理publicvoidsubmit(Runnabler){try{qe.put(r);}catch(InterruptedExceptione){thrownewRuntimeException(e);}}}测试代码非常简单提交任务让线程池去处理即可如下所示publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{MyThreadPoolmtpnewMyThreadPool(5);for(inti0;i100;i){intindexi;mtp.submit(()-{System.out.println(Thread.currentThread().getName()处理index号业务);});}}Ⅴ. 定时器定时器是软件开发中的一个重要组件就是程序中闹钟时间到了就会执行某段提前设定好的代码。比如网络通信中的最大未响应时间超过一段时间没有收到数据此时程序应该尝试发起重新连接等等情况。一、标准库中的定时器 –TimerTimer是Java中提供的一种简单的定时任务调度工具类用于安排一个任务在指定的时间执行一次或者周期性地执行。Timer的接口如下表所示方法签名说明是否周期执行延迟类型schedule(TimerTask task, long delay)延迟 delay 毫秒后执行一次任务❌固定延迟schedule(TimerTask task, Date time)在指定时间点 time 执行一次任务❌固定时间点schedule(TimerTask task, long delay, long period)延迟 delay 毫秒后开始每隔 period 毫秒执行一次任务✅固定延迟上次任务结束后再延迟schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)指定首次时间 firstTime之后每隔 period 毫秒执行✅固定延迟scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)延迟 delay 毫秒后开始每隔 period 毫秒强制执行一次不管上次是否完成✅固定频率时间点为准scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)指定首次时间点 firstTime之后按固定频率周期执行✅固定频率cancel()取消当前定时器中所有已安排的任务——purge()清除已被取消的任务返回清除的个数——注意事项固定延迟下一个任务从上一个任务执行完毕后开始计算延迟不会并发适合非精确定时。固定频率下一个任务的开始时间是按理想周期时间表推进即使上一个没执行完也尝试补上可能并发适合高精度周期调度。在使用的时候Timer需要配合TimerTask一起使用如下所示// 1. 定义Timer对象TimertimernewTimer();// 2. 调用schedule设置定时任务TimerTask以及定时时长其中TimerTask要重写run()timer.schedule(newTimerTask(){Overridepublicvoidrun(){System.out.println(定时器执行3000ms);}},3000);其中TimerTask实现了Runnable接口本质上就是在Runnable的基础上增加了一些属性、方法等所以定义TimerTask时候重写一下其中的run()即可二、自主实现定时器理解原理、细节即可// 任务类保存任务以及任务执行时间classTaskimplementsComparableTask{privateRunnabletask;privatelongtime;// 为了方便判断时间是否到达, 所以保存绝对的时间戳publicTask(Runnabletask,longtime){this.tasktask;this.timeSystem.currentTimeMillis()time;// 注意这里存放的是时间戳所以要计算一下}publicRunnablegetTask(){returntask;}publiclonggetTime(){returntime;}OverridepublicintcompareTo(Tasko){return(int)(this.time-o.time);}}publicclassMyTimer{// 使用优先级队列作为存放定时任务的容器且要以时间间隔最小的任务作为堆顶privatePriorityQueueTaskqenewPriorityQueue();// 队列涉及到多线程操作需要进行加锁// 并且为了避免“忙等”可以用wait()和notify()配合来让出CPU资源privatefinalObjectlockernewObject();publicMyTimer(){// 构建线程去处理定时任务ThreadthreadnewThread(()-{while(true){// 加锁try{synchronized(locker){// 判断是否有定时任务if(qe.isEmpty()true){// 1. 直接continue会导致忙等浪费cpu资源locker.wait();}// 走到这说明存在定时任务则判断是否到达执行时间Tasktqe.peek();if(t.getTime()System.currentTimeMillis()){// 2. 时间还没到直接continue同样会造成忙等浪费cpu资源所以这里同样使用wait()等待唤醒// 不同的是这里要设置超时时间因为在wait()阻塞到该定时任务时间到之前如果没有新的任务来的话这个线程// 都不会被唤醒导致任务没有及时处理所以要设置超时时间为剩余等待时间longgapt.getTime()-System.currentTimeMillis();locker.wait(gap);}else{// 时间到了执行任务t.getTask().run();qe.poll();}}}catch(InterruptedExceptione){thrownewRuntimeException(e);}}});thread.start();}// 插入定时任务publicvoidschedule(Runnabler,longdelay){synchronized(locker){qe.offer(newTask(r,delay));locker.notify();}}}注意事项标准库里面有一个现成的阻塞优先级队列BlockingPriorityQueue但这里不用它的原因是因为BlockingPriorityQueue没有定时阻塞的功能在构造方法中判断是否到达执行任务的时间没办法进行定时阻塞从而没办法实现该逻辑所以只能用PriorityQueue加上synchronized来实现一旦程序中涉及到加锁的地方存在条件判断的时候要考虑清楚当条件不符合时候会不会出现形如 “忙等” 的情况然后分析这种 “忙等” 的情况对程序带来的效率问题大不大大的话最好要用wait()和notify()配合组合和唤醒避免CPU资源浪费