Java并发学习3【面试+工作】
六.读写锁
ReadWriteLock是jdk5中提供的读写分离锁。读写分离锁可以有效的帮助减少锁竞争，以提升性能。用锁分离的机制来提升性能非常容易理解，比如线程A1,A2,A3进行写操作，B1,B2,B3进行读操作，如果使用重入锁或者内部锁，则理论上说所有读之间、读和写之间、写和写之间都是串行操作。当B1进行读取时，B2,B3则需要等待锁的释放。由于读操作并不对数据的完整性造成破坏，这种等待显然是不合理。因此，读写锁就有了发挥功能的余地。
在这种情况下，读写锁允许多个线程同时读，使得B1,B2,B3之间真正并行。但是，考虑到数据完整性，写写操作和读写操作间仍然是需要相互等待和持有锁的。总的来说，读写锁的访问约束如下：
如果在系统中，读操作次数远远大于写操作，则读写锁就可以发挥最大的功效，提升系统的性能。
Java的concurrent包里面的CountDownLatch其实可以把它看作一个计数器，只不过这个计数器的操作是原子操作，同时只能有一个线程去操作这个计数器，也就是同时只能有一个线程去减这个计数器里面的值。
你可以向CountDownLatch对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程减为0为止。
CountDownLatch的一个非常典型的应用场景是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。假如我们这个想要继续往下执行的任务调用一个CountDownLatch对象的await()方法，其他的任务执行完自己的任务后调用同一个CountDownLatch对象上的countDown()方法，这个调用await()方法的任务将一直阻塞等待，直到这个CountDownLatch对象的计数值减到0为止。
举个例子，有三个工人在为老板干活，这个老板有一个习惯，就是当三个工人把一天的活都干完了的时候，他就来检查所有工人所干的活。记住这个条件：三个工人先全部干完活，老板才检查。所以在这里用Java代码设计两个类，Worker代表工人，Boss代表老板，具体的代码实现如下：
输出结果：
王二正在干活!
李四正在干活!
老板正在等所有的工人干完活……
张三正在干活!
张三活干完了！
王二活干完了！
李四活干完了！
工人活都干完了，老板开始检查了！
与CountDownLatch功能类似，但是比它强大。
CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。
CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。
CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。
LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程，而且park()和unpark()不会遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引发的死锁”问题。
因为park() 和 unpark()有许可的存在；调用 park() 的线程和另一个试图将其 unpark() 的线程之间的竞争将保持活性。
说明：park和wait的区别。wait让线程阻塞前，必须通过synchronized获取同步锁。
频繁使用new Thread来创建线程的方式并不太好。因为每次new Thread新建和销毁对象性能较差，线程缺乏统一管理。好在Java提供了线程池，它能够有效的管理、调度线程，避免过多的资源消耗。优点如下：
重用存在的线程，减少对象创建、销毁的开销。
可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
提供定时执行、定期执行、单线程、并发控制等功能。
线程池原理简单的解释就是会创建多个线程并且进行管理，提交给线程的任务会被线程池指派给其中的线程进行执行，通过线程池的统一调度、管理线程池的统一调度、管理使得多线程的使用更简单高效。
线程池负责管理工作线程，包含一个等待执行的任务队列。线程池的任务队列是一个Runnable集合，工作线程负责从任务队列中取出并执行Runnable对象。
为了更好的控制多线程，jdk提供了一套Executor框架，帮助开发人员有效的进行线程控制，其本质就是一个线程池。
以上成员都在java.util.concurrent包下，是jdk并发包的核心类。其中ThreadPoolExecutor表示一个线程池。Executors类则扮演者线程池工厂的角色，通过Executors可以取得一个拥有特定功能的线程池。Executors主要提供了以下方法：
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
ScheduledExecutorService有两个方法，scheduleAtFixedRate和scheduleAtFixedDelay,注意区分。
其实核心的几个线程池，其内部都是使用了ThreadPoolExecutor来实现。即他们只是ThreadPoolExecutor类的封装。下面我们来看一下ThreadPoolExecutor：
用给定的初始参数和默认的线程工厂及处理程序创建新的 ThreadPoolExecutor。使用 Executors 工厂方法之一比使用此通用构造方法方便得多。
参数：
corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。
maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。
keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。
unit - keepAliveTime 参数的时间单位。
workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。
threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。
handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。
线程池的基本大小（corePoolSize）、最大大小（maximumPoolSize）以及存活时间等因素共同负责线程的创建与销毁。
基本大小也是线程池的目标大小，即在没有任务执行时线程池的大小，并且只有在工作队列满了的情况下才会创建超出这个数量的线程。
最大大小表示可同时活动的线程数量的上限。
如果某个线程的空闲时间超过了存活时间，那么将被标记为可回收的，并且当线程池的当前大小超过基本大小时，这个线程将被终止。
ThreadPoolExecutor允许提供一个BlockingQueue来保存等待执行的任务。基本的任务排队方法有3种：有界队列, 无界队列, 同步移交（Synchronous Handoff）。
有界队列被填满后，饱和策略开始发挥作用。饱和策略可以通过调用setRejectedExecutionHandler来修改。jdk提供了几种不同的RejectedExecutionHandler实现：AbortPolicy, CallerRunsPolicy, DiscardOldestPolicy, DiscardPolicy 。
AbortPolicy：默认的饱和策略。抛出 RejectedExecutionException。调用者可以捕获这个异常，然后根据需求编写自己的处理代码。
CallerRunsPolicy: 不抛弃任务，不抛出异常，而将任务退回给调用者。
DiscardOldestPolicy：放弃最旧的未处理请求，然后重试 execute；如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务。
DiscardPolicy:默认情况下它将放弃被拒绝的任务。
ThreadPoolExecutor是可扩展的，它提供了几个可以在子类化中改写的方法：beforeExecute、afterExcute和terminated。在这些方法中，还可以添加日志、计时、监视或统计信息收集的功能。
无论任务是从run中正常返回，还是会抛出一个异常在而返回，afterExcute都会被调用。（如果任务执行完成后带有Error，那么就不会调用afterExcute）。
如果beforeExecute抛出一个RuntimeException，那么任务将不被执行，并且afterExcute也会被调用。
在线程池完成关闭操作时调用terminated，也就是在所有任务都已经完成并且所有工作者线程也已经关闭后，terminated可以释放Executor在其生命周期里分配的各种资源，此外还可以执行发送通知，记录日志或者收集finalize统计信息等操作。
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