Java 查漏补缺之并发编程

Java 实现多线程，继承 Thread 类，另一种就是实现 Runnable 接口。实际 Thread 类源码也是实现了 Runnable，使用继承 Thread 方式创建多线程，最大的局限就是不能多继承，随意推荐实现 Runnable 。

Executor

Java 5 开始， Java 并发 API 提供了一套执行器框架 Executor Framework，围绕 Executor 接口和它的子接口 ExecutorService ，以及实现这两个接口的 ThreadPoolExecutor 类展开。这套机制将任务创建和执行分离。执行器通过创建所需的线程来负责 Runnable 对象的创建、实例化和运行。执行器使用线程池来提高应用性能。

执行器另一个优势是 Callable 接口，类似于 Runnable 接口，但是 Callable 接口的 call() 方法能够返回接口；当发送 Callable 对象给 Executor 时，将获得一个实现了 Future 接口的对象，通过这个对象，可以用来控制 Callable 的状态和结果。

Executor 是一个接口，用来表示一个对象能够接受 task 来执行。

执行器需要显示的结束它，否则程序不会结束。执行器没有任何任务可以执行，那么会一直等待。

ExecutorService

ExecutorService 接口继承 Executor 接口，提供做了更多管理生命周期的方法，他提供了内存队列，并且可以通过当前线程的可用性来安排任务执行。

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    List<Runnable> shutdownNow();
    boolean isShutdown();
    boolean isTerminated();
    boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit);
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks);
    <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks);
}

几个重要的方法：

submit 方法调用 Executor.execute() 然后返回 Future
invokeAny 和 invokeAll 方法来提交一个集合任务，然后等待
shutdown 方法平稳关闭，不再接受新任务，同时等待已经提交的任务执行完毕，包括还未开始的任务
shutdownNow 方法将直接关闭过程，将尝试取消所有运行中的任务，不再启动队列中尚未开始的任务

ExecutorService 的生命周期有三种：运行，关闭和已终止。

ExecutorService 创建初期处于运行状态
当所有任务都完成就进入终止状态

Executors

Executors 是一个工具类。 Executors 类中有很多创建线程池的方法，这些方法都是调用

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) { ... }

参数说明

corePoolSize 基本大小，在没有任务执行时，线程池的大小
maximumPoolSize 最大大小，可同时活动的线程数量上限
keepAliveTime 当某个线程空闲时间超过存活时间，会被标记为回收，当线程池大小超过基本大小时，该线程会被终止

在 Executors 中提供了很多静态方法：

newFixedThreadPool(int) 固定长度线程池
newCachedThreadPool() 可缓存线程池，线程池规模不存在任何限制
newSingleThreadExecutor() 单线程 Executor，如果这个线程出现异常，将创建新的线程补充。能够确保任务在队列中顺序执行，FIFO
newScheduledThreadPool(int) 固定长度线程池，延迟或定时执行任务，类似 Timer

ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService 和 ExecutorService 接口类似，但是提供了定时任务的方法。

Future

Future 用来表示异步操作的结果。他有方法可以用来检测任务有没有完成，也有方法来获取异步任务的结果。

volatile

关键字 volatile 主要作用是让变量在多个线程间可见。

volatile vs synchronized

volatile 关键字是程序同步轻量级实现，性能稍好，volatile 只能修饰变量，而 synchronized 可以修饰方法，代码块
多线程访问 volatile 不会阻塞， synchronized 会阻塞
volatile 能保证数据可见性，不能保证原子性；synchronized 可以保证原子性，也能间接保证可见性，synchronized 会将私有内存和公共内存的数据同步。

thread setDaemon(boolean)

关于 Thread 类中 setDaemon(boolean) 中的 daemon 方法，一个守护线程是程序运行结束仍然运行的线程，垃圾回收线程就是典型的例子。在 Java 中有两类线程：User Thread（用户线程）、Daemon Thread（守护线程）。只要当前 JVM 实例中尚存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就全部工作；只有当最后一个非守护线程结束时，守护线程随着 JVM 一同结束工作。

User 和 Daemon 两者几乎没有区别，唯一的不同之处就在于虚拟机的离开：如果 User Thread 已经全部退出运行了，只剩下 Daemon Thread 存在了，虚拟机也就退出了。因为没有了被守护者，Daemon 也就没有工作可做了，也就没有继续运行程序的必要了。