thread-concurrency

This is a long story. Linux - Kernel IO
Java-Thread - Java-IO - Spring - Dbs -

1.Index

1. Network Protocol
2. Linux IO
3. Java IO
4. JVM & GC
5. 线程
6. 线程安全 - 锁
7. 线程池
8. 并发容器
9. 队列
10. 原子操作
11. AQS&CAS
12. 并发工具类
13. 调度器Timer

1 Thread

2 Thread Safe - Lock

重入锁 ReentrantLock

在开始讲解线程池之前, 我们需要了解重入锁, 这里只是简单说明, 需要深入了解的同学可以找资料研究. 所谓重入锁, 是指一个线程可以对同一个资源重复加锁, 为什么要这样定义? 因为比如方法 1 用了锁, 方法 2 也用了锁, 当方法 1 调用方法 2 时, 如果不允许重入锁, 那么就造成死锁了, 所以才需要锁能重入. 当然加多少次锁就要释放多少次锁. 为了保证一定能释放锁, 释放锁的操作一定要放到 finally 块中.

ReentrantLock 实现的原理是 AbstractQueuedSynchronizer, 队列同步器, 简称 AQS, 基础也是基于 CAS 算法. ReentrantLock 用 state 表示是否加锁, 0 表示没有锁, 当前线程可以持有锁, 1 表示有其他线程持有锁, 那么需要把当前线程加入到同步队列等待(这里实际是用双向链表表示队列). 重复加锁会让 state 加一, 至于这里对 state 变量操作, 当然是用 CAS 算法操作, 这样才能保证只有一个线程可以修改成功, 也就只有一个线程可以持有锁.

3 Thread Pool

why thread Pool

线程池的作用：线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。 根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果； 少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排 队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。 若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池 中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池: 1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。 2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。 真正的线程池接口是ExecutorService。 比较重要的几个类：

1. Executor:是一个最基本的接口，只有一个execute方法。
2. ExecutorService:继承Executor，提供了一些管理任务的方法，真正的线程池接口。
3. AbstractExecutorService:是一个实现ExecutorService的抽象类
4. ScheduledExecutorService:能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题。
5. ThreadPoolExecutor:继承AbstractExecutorService,ExecutorService的默认实现,是整个线程池体系的核心类。
6. ScheduledThreadPoolExecutor:继承ThreadPoolExecutor的ScheduledExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现。
7. Executors:是一个工厂类，提供一些静态方法返回不同类型的Executor，实现依赖ThreadPoolExecutor，说得更详细一点就是他就是return不同构造参数的ThreadPoolExecutor来实现各种线程池，不建议直接用Executors。

common used thread pool

1. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

2.newFixedThreadPool 创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

3. newCachedThreadPool 创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程， 那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool 创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

threadPool的execute&submit

总结execute()和submit()方法的区别：

1. 接收的参数不一样;
2. submit()有返回值，而execute()没有; 例如，有个validation的task，希望该task执行完后告诉我它的执行结果，是成功还是失败，然后继续下面的操作。
3. submit()可以进行Exception处理;

4 Concurrency Container

5 Queue

5.1 非阻塞队列

1. ConcurrentHashMap
2. ConcurrentSkipListMap
3. ConcurrentSkipListSet
4. ConcurrentLinkedQueue
5. ConcurrentLinkedDeque
6. CopyOnWriteArraySet

5.2 阻塞队列

1. ArrayBlockingQueue
2. PriorityBlockingQueue
3. LinkedBlockingQueue
4. LinkedBlockingDeque
5. SynchronousQueue
6. DelayQueue
7. LinkedTransferQueue

6 Atomic

7 AQS&CAS

8 Concurrency tools

1. semaphore
2. countDownLatch
3. cyclicBarrier

9 Timer

可监视线程池管理工具