Java多线程-并发设计模式

为了解决多线程带来的并发问题，业界总结出的一套设计模式，类似缓存更新设计模式、23种设计模式一样

并发编程领域的问题总结为3个：分工、同步和互斥。同步和互斥相关问题更多源自于微观，分工问题则是源自于宏观。我们在解决问题的时候先从宏观设计，而后再进行微观设计。

一、不可变模式 Immutability

见String Integer，自己实现不可变类需要注意的点

1. 类定义成final（不允许被继承）
2. 所有属性设置成final，只提供get操作
3. 如果属性也是对象，则该对象也应该是不可变的
4. 构造时“逸出”？在构造器中将this赋值给全局变量，

二、Copy-on-Write模式

改模式也是不可变模式的一种实现手段，比如string中的replace，实际上返回的是一个新的string对象

CopyOnWriteArrayList，CopyOnWriteArraySet ，写时复制思想就是在写的时候，赋值一份数据，写完后再赋值给原来的引用。这样能做到读时不加锁，但是新数据不会被立即读到。需要业务承受一定的时间的不一致的。

适用的场景：读多写少

三、线程本地存储模式

将共享资源进行线程封闭

• 放到线程方法内部

• Thread Local

  Thread Local 实现原理，每个线程有个map，ThreadLocalMap，key是ThreadLocal实例，value是存放的值，这样就可以实现一个线程可以任意设置多个value

四、GuardedSuspension模式

保护性暂停，等待唤醒机制的规范实现，典型场景：生产者消费者模型。

多线程版本的if

五、Balking模式

Balking模式本质上是一种规范化地解决“多线程版本的if”的方案 ，

实现方案：

• 利用synchronized
• 利用volatile（如果对原子性没有要求）

Balking模式和Guarded Suspension模式从实现上看似乎没有多大的关系，Balking模式只需要用互斥锁就能 解决，而Guarded Suspension模式则要用到管程这种高级的并发原语;但是从应用的角度来看，它们解决 的都是“线程安全的if”语义，不同之处在于，Guarded Suspension模式会等待if条件为真，而Balking模式 不会等待。

Balking模式的典型应用场景：并发初始化资源，只要初始化一次。

六、Thread-Per-Message模式

为每个任务分配一个独立的线程，最经典的应用场景是网络编程里服务端的实现（线程池只是这个模式的实现上的优化）

但是在Java语言中，线程是一个重对象，主要是其创建和销毁过程重（至于为什么重，后续再研究）。所以在实现上有两种优化方案

1. 采用线程池，避免线程频繁的创建和销毁
2. 采用更轻量级的线程，在其他语言中叫协程，Java中对其支持的方案是Fiber

七、WorkerThread模式

Thread-Per-Message的改进版，线程池

八、两阶段终止模式

如何优雅地停止线程，在Java中，提供了stop()方法，这个方式会直接终止线程，不给任何执行收尾工作的机会，所以逐渐被过时了，为了能够优雅地停止线程（给线程执行收尾工作），采用两阶段终止模式，第一阶段，向目标线程发送终止指令，第二阶段目标线程响应终止指令。Thread#interrupt().

九、生产者消费者模式

核心方案用队列存储任务，生产者和消费者之间不直接强依赖，解耦。

线程池本身就是生产者消费者模式的实现，