Java：并发不易，先学会用

我从事Java编程已经11年了，绝对是个老兵；但对于Java并发编程，我只能算是个新兵蛋子。我说这话估计要遭到某些高手的冷嘲热讽，但我并不感到惧怕。

由于我知道，每一年都会有不少不少的新人要加入Java编程的大军，他们对“并发”编程中遇到的问题也会有感到无助的时候。而我，很是乐意与他们一道，对使用Java线程进行并发程序开发的基础知识进行新一轮的学习。

0一、咱们为何要学习并发？

个人脑壳没有被如来佛祖开过光，因此喜欢一件事接着一件事的想，作不到“一脑两用”。但有些大佬就不同，好比说诸葛亮，就可以一边想着琴谱一边谈着弹着琴，还能夹带着盘算出司马懿退兵后的打算。

诸葛大佬就有着超强的“并发”能力啊。换作是我，面对司马懿的千万大军，不只弹不了琴，弄很差还被吓得屁滚尿流。

每一个人都只有一个脑子，就像电脑只有一个CPU同样。但一个脑子并不意味着不能“一脑两用”，关键就在于脑子有没有“并发”的能力。

脑子要是有了并发能力，那真的是厉害到飞起啊，想一想司马懿被气定神闲的诸葛大佬吓跑的样子就知道了。

对于程序来讲，若是具备并发的能力，效率就可以大幅度地提高。你必定注册过很多网站，收到过很多验证码，若是网站的服务器端在发送验证码的时候，没有专门起一个线程来处理（并发），假如网络很差发生阻塞的话，那服务器端岂不是要从天亮等到天黑才知道你有没有收到验证码？若是就你一个用户也就算了，但假若有一百个用户呢？这一百个用户难道也要在那傻傻地等着，那真要等到花都谢了。

可想而知，并发编程是多么的重要！何况，懂不懂Java虚拟机和会不会并发编程，几乎是断定一个Java开发人员是否是高手的不三法则。因此要想挣得多，还得会并发啊！

0二、并发第一步，建立一个线程

一般，启动一个程序，就至关于起了一个进程。每一个电脑都会运行不少程序，因此你会在进程管理器中看到不少进程。你会说，这不废话吗？

不不不，在我刚学习编程的很长一段时间内，我都想固然地觉得这些进程就是线程；但后来我知道不是那么回事儿。一个进程里，可能会有不少线程在运行，也可能只有一个。

main函数其实就是一个主线程。咱们能够在这个主线程当中建立不少其余的线程。来看下面这段代码。

public class Wanger {
	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			Thread t = new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					System.out.println("我叫" + Thread.currentThread().getName() + "，我超喜欢沉默王二的写做风格");
				}
			});
			t.start();
		}
	}
}
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建立线程最经常使用的方式就是声明一个实现了Runnable接口的匿名内部类；而后将它做为建立Thread对象的参数；再而后调用Thread对象的start()方法进行启动。运行的结果以下。

我叫Thread-1，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-3，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-2，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-0，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-5，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-4，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-6，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-7，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-8，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫Thread-9，我超喜欢沉默王二的写做风格
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从运行的结果中能够看得出来，线程的执行顺序不是从0到9的，而是有必定的随机性。这是由于Java的并发是抢占式的，线程0虽然建立得最先，但它的“争宠”能力却通常，上位得比较艰辛。

0三、并发第二步，建立线程池

java.util.concurrent.Executors类提供了一系列工厂方法用于建立线程池，可把多个线程放在一块儿进行更高效地管理。示例以下。

public class Wanger {
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			Runnable r = new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					System.out.println("我叫" + Thread.currentThread().getName() + "，我超喜欢沉默王二的写做风格");
				}
			};
			executorService.execute(r);
		}
		executorService.shutdown();
	}
}
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运行的结果以下。

我叫pool-1-thread-2，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-4，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-5，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-3，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-4，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-1，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-7，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-6，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-5，我超喜欢沉默王二的写做风格
我叫pool-1-thread-6，我超喜欢沉默王二的写做风格
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Executors的newCachedThreadPool()方法用于建立一个可缓存的线程池，调用该线程池的方法execute()能够重用之前的线程，只要该线程可用；好比说，pool-1-thread-4、pool-1-thread-5和pool-1-thread-6就获得了重用的机会。我能想到的最佳形象代言人就是女皇武则天。

若是没有可用的线程，就会建立一个新线程并添加到池中。固然了，那些60秒内尚未被使用的线程也会从缓存中移除。

另外，Executors的newFiexedThreadPool(int num)方法用于建立固定数目线程的线程池；newSingleThreadExecutor()方法用于建立单线程化的线程池（你能想到它应该使用的场合吗？）。

可是，故事要转折了。阿里巴巴的Java开发手册（可在「沉默王二」公众号的后台回复关键字「Java」获取）中明确地指出，不容许使用Executors来建立线程池。

不能使用Executors建立线程池，那么该怎么建立线程池呢？

直接调用ThreadPoolExecutor的构造函数来建立线程池呗。其实Executors就是这么作的，只不过没有对BlockQueue指定容量。咱们须要作的就是在建立的时候指定容量。代码示例以下。

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10,
        60L, TimeUnit.SECONDS,
        new ArrayBlockingQueue(10));
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0四、并发第三步，解决共享资源竞争的问题

有一次，我陪家人在商场里面逛街，出电梯的时候有一个傻叉非要抢着进电梯。女儿的小推车就压到了那傻叉的脚上，他居然不依不饶地指着个人鼻子叫嚣。我直接一拳就打在他的鼻子上，随后咱们就纠缠在了一块儿。

这件事情说明了什么问题呢？第一，遇到不讲文明不知道“先出后进”（LIFO）规则的傻叉真的很麻烦；第二，竞争共享资源的时候，弄很差要拳脚相向。

在Java中，解决共享资源竞争问题的首个解决方案就是使用关键字synchronized。当线程执行被synchronized保护的代码片断的时候，会对这段代码进行上锁，其余调用这段代码的线程会被阻塞，直到锁被释放。

下面这段代码使用ThreadPoolExecutor建立了一个线程池，池里面的每一个线程会对共享资源count进行+1操做。如今，闭上眼想想，当1000个线程执行结束后，count的值会是多少呢？

public class Wanger {
	public static int count = 0;
	
	public static int getCount() {
		return count;
	}
	
	public static void addCount() {
		 count++;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 1000,
		        60L, TimeUnit.SECONDS,
		        new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));


		for (int i = 0; i < 1000; i++) {
			Runnable r = new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					Wanger.addCount();
				}
			};
			executorService.execute(r);
		}
		executorService.shutdown();
		System.out.println(Wanger.count);
	}
}
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事实上，共享资源count的值颇有多是99六、998，但不多会是1000。为何呢？

由于一个线程正在写这个变量的时候，另一个线程可能正在读这个变量，或者正在写这个变量。这个变量就变成了一个“不肯定状态”的数据。这个变量必须被保护起来。

一般的作法就是在改变这个变量的addCount()方法上加上synchronized关键字——保证线程在访问这个变量的时候有序地进行排队。

示例以下：

public synchronized static void addCount() {
	 count++;
}
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还有另外的一种经常使用方法——读写锁。分为读锁和写锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，由Java虚拟机控制。若是代码容许不少线程同时读，但不能同时写，就上读锁；若是代码不容许同时读，而且只能有一个线程在写，就上写锁。

读写锁的接口是ReadWriteLock，具体实现类是 ReentrantReadWriteLock。synchronized属于互斥锁，任什么时候候只容许一个线程的读写操做，其余线程必须等待；而ReadWriteLock容许多个线程得到读锁，但只容许一个线程得到写锁，效率相对较高一些。

咱们先使用枚举建立一个读写锁的单例。代码以下：

public enum Locker {

	INSTANCE;

	private static final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

	public Lock writeLock() {
		return lock.writeLock();
	}

}
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再在addCount()方法中对count++;上锁。示例以下。

public static void addCount() {
	// 上锁
	Lock writeLock = Locker.INSTANCE.writeLock();
	writeLock.lock();
	count++;
	// 释放锁
	writeLock.unlock();
}
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使用读写锁的时候，切记最后要释放锁。

0五、最后

并发编程难学吗？说实话，真的不太容易。来看一下王宝令老师总结的思惟导图就能知道。

但你也知道，“冰冻三尺非一日之寒”，学习是一件按部就班的事情。只要你学会了怎么建立一个线程，学会了怎么建立线程池，学会了怎么解决共享资源竞争的问题，你已经在并发编程的领域里迈出去了一大步。

为本身加个油，好吗？

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PS：欢迎关注个人公众号「沉默王二」，一个不止写代码的程序员，还写有趣有益的文字，给不喜欢严肃的你。