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Java高新技术——多线程与并发库（上）

时间：2016-06-21 06:58:04      阅读：248      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

本系列文章旨在分享Java5多线程与并法库的高级应用示例，所用到的大多数类均在java.util.concurrent包下。

传统线程技术回顾

技术分享

package ustc.lichunchun.thread;

/*
 * 创建线程的两种传统方式
 */
public class TraditionalThread {

	public static void main(String[] args) {
		
		//在Thread子类覆盖的run方法中编写运行代码
		Thread t1 = new Thread(){
			public void run(){
				while(true){
					try{
						Thread.sleep(1000);
					}catch(InterruptedException e){
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println("1: " + Thread.currentThread().getName());
					System.out.println("2: " + this.getName());
				}
			}
		};
		t1.start();

		//-----------------------------------------------------------
		
		//在传递给Thread对象的Runnable对象的run方法中编写代码
		Thread t2 = new Thread(new Runnable(){

			@Override
			public void run() {
				while(true){
					try{
						Thread.sleep(1000);
					}catch(InterruptedException e){
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println("1: " + Thread.currentThread().getName());
				}
			}
			
		});
		t2.start();
		
		//-----------------------------------------------------------
		
		//涉及知识点：匿名内部类对象的构造方法如何调用父类的非默认构造方法
		new Thread(new Runnable(){

			@Override
			public void run() {
				while(true){
					try{
						Thread.sleep(1000);
					}catch(InterruptedException e){
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println("Runnable: " + Thread.currentThread().getName());
				}
			}
			
		}){
			public void run(){
				while(true){
					try{
						Thread.sleep(1000);
					}catch(InterruptedException e){
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println("Thread: " + Thread.currentThread().getName());
				}
			}
		}.start();//Thread: Thread-2
	}

}

生产者消费者模式回顾

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Res{
	private String name;
	private int count = 1;
	private boolean flag;
	
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	private Condition producer_con = lock.newCondition(); 
	private Condition consumer_con = lock.newCondition();
	
	public void set(String name){
		lock.lock();
		try{
			while(flag){
				try{
					producer_con.await();
				}catch(InterruptedException e){
					//e.printStackTrace();
				}
			}
			this.name = name + "-" + count;
			count++;
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "......生产者 ...... " + this.name);
			this.flag = true;
			consumer_con.signal();
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
	
	public void get(){
		lock.lock();
		try{
			while(!flag){
				try{
					consumer_con.await();
				}catch(InterruptedException e){
					//e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "...消费者 ... " + this.name);
			this.flag = false;
			producer_con.signal();
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
}

class Producer implements Runnable{
	private Res r;
	Producer(Res r){
		this.r = r;
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			r.set("小龙虾");
		}
	}
	
}

class Consumer implements Runnable{
	private Res r;
	Consumer(Res r){
		this.r = r;
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			r.get();
		}
	}
	
}

public class ProducerConsumerDemo {

	public static void main(String[] args) {
		Res r = new Res();
		Producer pro = new Producer(r);
		Consumer con = new Consumer(r);
		Thread t0 = new Thread(pro);
		Thread t1 = new Thread(pro);
		Thread t2 = new Thread(con);
		Thread t3 = new Thread(con);
		t0.start();
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}

}

传统定时器技术回顾

package ustc.lichunchun.thread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

//完成一个定时调度的程序，每个2秒打印一次时间

class MyTask extends TimerTask{	//任务调度类都要继承TimerTask

	@Override
	public void run() {
		SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
		System.out.println("当前的系统时间为：" + sdf.format(new Date()));
	}
	
}

public class TraditionalTimerDemo {

	public static void main(String[] args) {
		Timer t = new Timer();	//建立Timer类对象
		MyTask mytask = new MyTask();	//定义任务
		t.schedule(mytask, 1000, 2000);	//设置任务的执行，1秒后开始，每2秒重复
	}

}
schedule()与scheduleAtFixedRate()方法的区别：
两者的区别在于重复执行任务时，对于时间间隔出现延迟的情况处理。
|--schedule()方法的执行时间间隔永远是固定的，如果之前出现了延迟的情况，之后也会继续按照设定好的间隔时间来执行
|--scheduleAtFixedRate()方法可以根据出现的延迟时间自动调整下一次间隔的执行时间
一般在web的开发中此内容比较有用，因为要维护一个容器不关闭才可以一直定时操作下去。

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class TraditionalTimerTest {

	private static int count = 0;
	
	class MyTimerTaskA extends TimerTask{
		@Override
		public void run() {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "......Bombing!");
			new Timer().schedule(new MyTimerTaskB(), 4000);
		}
	}
	
	class MyTimerTaskB extends TimerTask{
		@Override
		public void run() {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "......Bombing!");
			new Timer().schedule(new MyTimerTaskA(), 2000);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		
		//1.主线程每个1秒打印一次当前秒数，定时器Timer线程设定为10秒后执行单次bombing打印
		new Timer().schedule(new TimerTask() {
			
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "......Bombing!");
			}
		}, 10000);
		
		while(true){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..." + new Date().getSeconds());
			try{
				Thread.sleep(1000);
			}catch(InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//--------------------------------------------------------------------
		
		//2.Timer线程10秒后, 每隔2秒打印一次bombing
		new Timer().schedule(new TimerTask() {
			
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "......Bombing!");
			}
		}, 10000, 2000);
		
		//--------------------------------------------------------------------
		
		//3.1.Timer线程每2秒、4秒各炸一次，循环往复(方法一)
		new Timer().schedule(new TraditionalTimerTest().new MyTimerTaskA(), 2000);
		while(true){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..." + new Date().getSeconds());
			try{
				Thread.sleep(1000);
			}catch(InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
		

		//--------------------------------------------------------------------
		
		//3.2.Timer线程每2秒、4秒各炸一次，循环往复(方法二)
		class MyTimerTaskC extends TimerTask{
			@Override
			public void run() {
				count = (count + 1) % 2;
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "......Bombing!");
				new Timer().schedule(new MyTimerTaskC(), 2000 + 2000*count);
			}
		}
		new Timer().schedule(new MyTimerTaskC(), 2000);
		while(true){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..." + new Date().getSeconds());
			try{
				Thread.sleep(1000);
			}catch(InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

}

传统线程互斥技术

技术分享

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/*
 * 线程要运行的代码就相当于共享资源厕所的一个坐席，互斥锁就相当于厕所坐席里的门闩。
 */
public class TraditionalThreadSynchronized {

	public static void main(String[] args) {
		new TraditionalThreadSynchronized().init();
		
		/*
		final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
		Thread t = new Thread(){
			public void run() {
				lock.lock();
				System.out.println("thread t execute");
				lock.unlock();
			};
		};
		lock.lock();
		lock.lock();
		t.start();
		Thread.sleep(200);
		System.out.println("release one once");
		lock.unlock();
		上面的代码会出现死锁，因为主线程2次获取了锁，但是却只释放1次锁，导致线程t永远也不能获取锁。
		*/
	}
	private void init(){
		final Outputer outputer = new Outputer();
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				while(true){
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					outputer.output("lichunchun");
				}
			}
		}).start();
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				while(true){
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					outputer.output2("alibaba");
				}
			}
		}).start();
	}
	static class Outputer{
		public void output(String name){
			int len = name.length();
			synchronized (Outputer.class) {	//this<-->output1() || Outputer.class<-->output2()
				for(int i = 0; i < len; i++){
					System.out.print(name.charAt(i));
				}
				System.out.println();
				//output2(name);//synchronized也是一把可重入锁，
			}
		}
		public synchronized void output1(String name){
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++){
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println();
		}
		public static synchronized void output2(String name){
			int len = name.length();
			for(int i = 0; i < len; i++){
				System.out.print(name.charAt(i));
			}
			System.out.println();
		}
	}

}

传统线程同步通信技术

这里，我们通过一道面试题来讲解。

子线程循环10次，接着主线程循环100次，接着又回到子线程循环10次，接着再回到主线程又循环100次，如此循环50次。

方法一：

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Business{
	private boolean bShouldSub = true;
	public synchronized void sub(int i){
		while(!bShouldSub){	//线程有可能在没有被通知的时候"伪唤醒"，所以用while判断更加可靠
			try {
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		for(int j = 1; j <= 10; j++){
			System.out.println("sub thread sequence of " + j + ", loop of " + i);
		}
		bShouldSub = false;
		this.notify();
	}
	public synchronized void main(int i){
		while(bShouldSub){
			try {
				this.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		for(int j = 1; j <= 100; j++){
			System.out.println("main thread sequence of " + j + ", loop of " + i);
		}
		bShouldSub = true;
		this.notify();
	}
}
public class TraditionalThreadCommunication {
	public static void main(String[] args) {
		final Business business = new Business();
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				for(int i = 1; i <= 50; i++){
					business.sub(i);
				}
			}
		}).start();
		for(int i = 1; i <= 50; i++){
			business.main(i);
		}
	}
}
方法二：

/*
 * 下面使用jdk5中的并发库来实现
 */
class Business{
	private boolean bShouldSub = true;
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	private Condition condition = lock.newCondition();
	public void sub(int i){
		lock.lock();
		try{
			while(!bShouldSub){
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			for(int j = 1; j <= 10; j++){
				System.out.println("sub thread sequence of " + j + ", loop of " + i);
			}
			bShouldSub = false;
			condition.signal();
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
	public void main(int i){
		lock.lock();
		try{
			while(bShouldSub){
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			for(int j = 1; j <= 100; j++){
				System.out.println("main thread sequence of " + j + ", loop of " + i);
			}
			bShouldSub = true;
			condition.signal();
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
}
public class TraditionalThreadCommunication{
	public static void main(String[] args) {
		final Business business = new Business();
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				for(int i = 1; i <= 50; i++){
					business.sub(i);
				}
			}
		}).start();
		for(int i = 1; i <= 50; i++){
			business.main(i);
		}
	}
}

线程范围内的共享变量原理

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/*
 * 线程范围内的共享变量，各线程之间相互独立
 */
public class ThreadScopeShareData {
	//private static int data = 0;
	private static Map<Thread, Integer> threadData = new HashMap<Thread, Integer>();
	public static void main(String[] args) {
		for(int i = 0; i < 2; i++){
			new Thread(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					int data = new Random().nextInt();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put data: " + data);
					threadData.put(Thread.currentThread(), data);
					new A().get();
					new B().get();
				}
			}).start();
		}
	}
	static class A{
		public void get(){
			int data = threadData.get(Thread.currentThread());
			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() + " get data: " + data);
		}
	}
	static class B{
		public void get(){
			int data = threadData.get(Thread.currentThread());
			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() + " get data: " + data);
		}
	}
}
技术分享

ThreadLocal类实现线程范围内共享变量

    线程范围内共享变量的应用：ThreadLocal类的实用技巧

    由上一节的原理代码示例和插图可以知道，ThreadLocal类的作用和目的：

    用于实现线程内的数据共享，即对于相同的程序代码，多个模块在同一个线程中运行时要共享一份数据，而在另外线程中运行时又共享另外一份数据。

    每个线程调用全局ThreadLocal对象的set方法，就相当于往其内部的map中增加一条记录，key分别是各自的线程，value是各自的set方法传进去的值。在线程结束时可以调用ThreadLocal.clear()方法，这样会更快释放内存，不调用也可以，因为线程结束后也可以自动释放相关的ThreadLocal变量。

    实现对ThreadLocal变量的封装，让外界不要直接操作ThreadLocal变量。
        ----对基本类型的数据的封装，这种应用相对很少见。
        ----对对象类型的数据的封装，比较常见，即让某个类针对不同线程分别创建一个独立的实例对象。

实验案例：定义一个全局共享的ThreadLocal变量，然后启动多个线程向该ThreadLocal变量中存储一个随机值，接着各个线程调用另外其他多个类的方法，这多个类的方法中读取这个ThreadLocal变量的值，就可以看到多个类在同一个线程中共享同一份数据。

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.Random;
/*
定义一个全局共享的ThreadLocal变量，然后启动多个线程向该ThreadLocal变量中存储一个随机值，
接着各个线程调用另外其他多个类的方法，这多个类的方法中读取这个ThreadLocal变量的值，
就可以看到多个类在同一个线程中共享同一份数据。
*/
public class ThreadLocalTest{
	private static ThreadLocal<Integer> x = new ThreadLocal<Integer>();
	private static ThreadLocal<MyThreadScopeData> myThreadScopeData = new ThreadLocal<MyThreadScopeData>();
	public static void main(String[] args) {
		for(int i = 0; i < 2; i++){
			new Thread(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					int data = new Random().nextInt();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put data: " + data);
					x.set(data);
					MyThreadScopeData myData = new MyThreadScopeData();
					myData.setName("name:"+data);
					myData.setAge(data);
					myThreadScopeData.set(myData);
					new A().get();
					new B().get();
				}
			}).start();
		}
	}
	static class A{
		public void get(){
			int data = x.get();
			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " get data :" + data);
			MyThreadScopeData myData = myThreadScopeData.get();
			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " getMyData: " + myData.getName() + "," +
					myData.getAge());
		}
	}
	static class B{
		public void get(){
			int data = x.get();
			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " get data :" + data);
			MyThreadScopeData myData = myThreadScopeData.get();
			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " getMyData: " + myData.getName() + "," +
					myData.getAge());
		}
	}
}
进阶版案例：

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.Random;

public class ThreadLocalTest {

	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < 2; i++){
			new Thread(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					int data = new Random().nextInt();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put data: " + data);
					MyThreadScopeData.getInstance().setName("name:" + data);
					MyThreadScopeData.getInstance().setAge(data);
					new A().get();
					new B().get();
				}
			}).start();
		}
	}
	static class A{
		public void get() {
			MyThreadScopeData myData = MyThreadScopeData.getInstance();
			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " getMyData: " + myData.getName() + ", age:" +
					myData.getAge());
		}
	}
	static class B{
		public void get() {
			MyThreadScopeData myData = MyThreadScopeData.getInstance();
			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() 
					+ " getMyData: " + myData.getName() + ", age:" +
					myData.getAge());
		}
	}
}
//基于饿汉单例模式的改造，每个线程对应一个MyThreadScopeData实例
class MyThreadScopeData{
	private MyThreadScopeData(){}
	
	private static ThreadLocal<MyThreadScopeData> map = new ThreadLocal<MyThreadScopeData>();
	public static MyThreadScopeData getInstance(){
		MyThreadScopeData instance = map.get();
		if(instance == null){
			instance = new MyThreadScopeData();
			map.set(instance);
		}
		return instance;
	}
	
	private String name;
	private int age;
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
}
ThreadLocal的应用场景
1.订单处理包含一系列操作：减少库存量、增加一条流水台账、修改总账，这几个操作要在同一个事务中完成，通常也即同一个线程中进行处理，
如果累加公司应收款的操作失败了，则应该把前面的操作回滚，否则，提交所有操作，这要求这些操作使用相同的数据库连接对象，而这些操作的代码分别位于不同的模块类中。
2.银行转账包含一系列操作： 把转出帐户的余额减少，把转入帐户的余额增加，这两个操作要在同一个事务中完成，
它们必须使用相同的数据库连接对象，转入和转出操作的代码分别是两个不同的帐户对象的方法。
3.例如Strut2的ActionContext，同一段代码被不同的线程调用运行时，该代码操作的数据是每个线程各自的状态和数据，
对于不同的线程来说，getContext方法拿到的对象都不相同，对同一个线程来说，不管调用getContext方法多少次和在哪个模块中getContext方法，拿到的都是同一个。

多个线程之间共享数据的方式探讨

1. 如果每个线程执行的代码相同，可以使用同一个Runnable对象，这个Runnable对象中有那个共享数据。

例如，四个窗口售100张票：

package ustc.lichunchun.thread;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class MultiThreadShareData {

	public static void main(String[] args) {
		ShareData1 data1 = new ShareData1();
		new Thread(data1).start();
		new Thread(data1).start();
		new Thread(data1).start();
		new Thread(data1).start();
	}

}
class ShareData1 implements Runnable{
	private int count = 100;
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			synchronized(this){
				if(this.count > 0){
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+count--);
				}else{
					break;
				}
			}
		}
		
	}
}

2. 如果每个线程执行的代码不同，这时候需要用不同的Runnable对象，有如下三种方式来实现这些Runnable对象之间的数据共享：

（1）将共享数据封装在另外一个对象中，然后将这个对象逐一传递给各个Runnable对象。每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，这样容易实现针对该数据进行的各个操作的互斥和通信。

public class MultiThreadShareData{
	public static void main(String[] args) {
		ShareData data = new ShareData();//含有共享数据的对象只有一个，并作为参数传递给各个Runnable线程对象作为其各自的任务
		for(int i = 0; i < 2; i++){
			new Thread(new Inc(data)).start();
			new Thread(new Dec(data)).start();
		}
	}
}
class ShareData{
	private int j = 0;//共享数据
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	//private Condition con = lock.newCondition();//可用于等待唤醒机制，配上flag标志
	
	//下面是对共享数据进行要进行的两个操作，定义在这个对象中，可以方便的实现互斥
	public void inc(){
		lock.lock();
		j++;
		System.out.println("j="+(this.j-1)+" increase by "+Thread.currentThread().getName()+": j="+this.j);
		lock.unlock();
	}
	public void dec(){
		lock.lock();
		j--;
		System.out.println("j="+(this.j+1)+" decrease by "+Thread.currentThread().getName()+": j="+this.j);
		lock.unlock();
	}
}
class Inc implements Runnable{//对共享数据进行加法的线程任务
	private ShareData data;
	public Inc(ShareData data){
		this.data = data;
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			data.inc();
		}
	}
}
class Dec implements Runnable{//对共享数据进行减法的线程任务
	private ShareData data;
	public Dec(ShareData data){
		this.data = data;
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			data.dec();
		}
	}
}

（2）将共享数据封装在另外一个对象中，每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，对象作为这个外部类中的成员变量或方法中的局部变量，每个线程的Runnable对象作为外部类中的成员内部类或局部内部类。

public class MultiThreadShareData{
	private static ShareData data = new ShareData();
	public static void main(String[] args) {
		//final ShareData data = new ShareData();//方法的局部final变量也可以
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				while(true){
					data.inc();
				}
			}
		}).start();
		new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				while(true){
					data.dec();
				}
			}
		}).start();
	}
}
class ShareData{
	private int j = 0;
	public synchronized void inc(){
		j++;
		System.out.println("j="+(this.j-1)+" increase by "+Thread.currentThread().getName()+": j="+this.j);
	}
	public synchronized void dec(){
		j--;
		System.out.println("j="+(this.j+1)+" decrease by "+Thread.currentThread().getName()+": j="+this.j);
	}
}

（3）将这些Runnable对象作为某一个类中的内部类，共享数据作为这个外部类中的成员变量(内部类可以直接操作外部类成员变量)，每个线程对共享数据的操作方法也分配给外部类，以便实现对共享数据进行的各个操作的互斥和通信，作为内部类的各个Runnable对象调用外部类的这些方法。

public class MultiThreadShareData{
	private int j = 0;
	public static void main(String[] args) {
		MultiThreadShareData data = new MultiThreadShareData();
		Inc inc = data.new Inc();
		Dec dec = data.new Dec();
		for(int i = 0; i < 2; i++){
			new Thread(inc).start();
			new Thread(dec).start();
		}
	}
	private synchronized void inc(){
		j++;
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" inc: "+j);
	}
	private synchronized void dec(){
		j--;
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" dec: "+j);
	}
	class Inc implements Runnable{
		@Override
		public void run() {
			for(int i = 0; i < 100; i++){
				inc();
			}
		}
	}
	class Dec implements Runnable{
		@Override
		public void run() {
			for(int i = 0; i < 100; i++){
				dec();
			}
		}
	}
}

总结：要同步互斥的几段代码最好是分别放在几个独立的方法中，这些方法再放在同一个类中，这样比较容易实现它们之间的同步互斥和通信。

原子操作

1. 何谓原子操作？

    Atomic一词跟原子有点关系，后者曾被人认为是最小物质的单位。计算机中的Atomic是指不能分割成若干部分的意思。如果一段代码被认为是Atomic，则表示这段代码在执行过程中，是不能被中断的。通常来说，原子指令由硬件提供，供软件来实现原子方法（某个线程进入该方法后，就不会被中断，直到其执行完成）

    在x86 平台上，CPU提供了在指令执行期间对总线加锁的手段。CPU芯片上有一条引线#HLOCK pin，如果汇编语言的程序中在一条指令前面加上前缀"LOCK"，经过汇编以后的机器代码就使CPU在执行这条指令的时候把#HLOCK pin的电位拉低，持续到这条指令结束时放开，从而把总线锁住，这样同一总线上别的CPU就暂时不能通过总线访问内存了，保证了这条指令在多处理器环境中的原子性。

2. JDK1.5的原子包：java.util.concurrent.atomic

    这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就是在多线程环境下，当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时，具有排他性，即当某个线程进入方法，执行其中的指令时，不会被其他线程打断，而别的线程就像自旋锁一样，一直等到该方法执行完成，才由JVM从等待队列中选择一个另一个线程进入，这只是一种逻辑上的理解。实际上是借助硬件的相关指令来实现的，不会阻塞线程(或者说只是在硬件级别上阻塞了)。其中的类可以分成4组

  • AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference
  • AtomicIntegerArray，AtomicLongArray
  • AtomicLongFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicReferenceFieldUpdater
  • AtomicMarkableReference，AtomicStampedReference，AtomicReferenceArray

Atomic类的作用

  • 使得让对单一数据的操作，实现了原子化
  • 使用Atomic类构建复杂的，无需阻塞的代码
    • 访问对2个或2个以上的atomic变量（或者对单个atomic变量进行2次或2次以上的操作）通常认为是需要同步的，以达到让这些操作能被作为一个原子单元。
3. AtomicBoolean , AtomicInteger, AtomicLong, AtomicReference

这四种基本类型用来处理布尔，整数，长整数，对象四种数据。

  • 构造函数（两个构造函数）
    • 默认的构造函数：初始化的数据分别是false，0，0，null
    • 带参构造函数：参数为初始化的数据
  • set( )和get( )方法：可以原子地设定和获取atomic的数据。类似于volatile，保证数据会在主存中设置或读取
  • getAndSet( )方法
    • 原子的将变量设定为新数据，同时返回先前的旧数据
    • 其本质是get( )操作，然后做set( )操作。尽管这2个操作都是atomic，但是他们合并在一起的时候，就不是atomic。在Java的源程序的级别上，如果不依赖synchronized的机制来完成这个工作，是不可能的。只有依靠native方法才可以。
  • compareAndSet( ) 和weakCompareAndSet( )方法
    • 这两个方法都是conditional modifier方法。这2个方法接受2个参数，一个是期望数据(expected)，一个是新数据(new)；如果atomic里面的数据和期望数据一致，则将新数据设定给atomic的数据，返回true，表明成功；否则就不设定，并返回false。
  • 对于AtomicInteger、AtomicLong还提供了一些特别的方法。getAndIncrement( )、incrementAndGet( )、getAndDecrement( )、decrementAndGet ( )、addAndGet( )、getAndAdd( )以实现一些加法，减法原子操作。(注意 --i、++i不是原子操作，其中包含有3个操作步骤：第一步，读取i；第二步，加1或减1；第三步：写回内存)

4. 示例

    例如，类 AtomicLong 和 AtomicInteger 提供了原子增量方法。一个应用程序将按以下方式生成序列号：

class Sequencer {
<span style="white-space:pre">	</span>private AtomicLong sequenceNumber = new AtomicLong(0);
<span style="white-space:pre">	</span>public long next() { return sequenceNumber.getAndIncrement(); }
}
    AtomicBoolean使用示例：

private AtomicBoolean running = new AtomicBoolean(false);
	@Override
	protected Object execute() throws Exception {
		if (running.compareAndSet(false, true)) {
			try {
			//TODO
			} finally {
				running.set(false);
			}
		}
	}

Java高新技术——多线程与并发库（上）

原文：http://blog.csdn.net/zhongkelee/article/details/51720521
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