高并发编程三
2018-05-15 本文已影响0人
紫雨杰
1、 有N张火车票，每张票都有一个编号，同时有10个窗口对外售票，请写一个模拟程序
★ 就算操作A和B都是同步的，但A和B组成的复合操作也未必是同步的，仍然需要自己进行同步
使用Vector或者Collections.synchronizedXXX,分析一下，这样能解决问题吗？能会产生哪些问题？
public class TicketSeller2 {
static Vector<String> tickets = new Vector<>(); //Vector是线程安全的
static {
for(int i=0; i<1000; i++) {
tickets.add("票 编号：" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i<10; i++) {
new Thread(()->{
while(tickets.size() > 0) { //Vector是线程安全的，size()和remove()方法也是线程安全的
ry { //但是两个同步方法一起使用，不能保证是同步的，所以也会出现错误
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("销售了--" + tickets.remove(0));
}
}).start();
}
}
}
★ 就下面程序，判断size和进行remove必须是一整个的原子操作
public class TicketSeller2 {
static List<String> tickets = new LinkedList<>();
static {
for(int i=0; i<1000; i++) {
tickets.add("票 编号：" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i<10; i++) {
new Thread(()->{
while(true) {
synchronized(tickets) {
if(tickets.size() <= 0) {
break;
}
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("销售了--" + tickets.remove(0));
}
}
}).start();
}
}
}
★ 使用ConcurrentQueue提高并发性
public class TicketSeller2 {
static Queue<String> tickets = new ConcurrentLinkedQueue<>();
static {
for(int i=0; i<1000; i++) {
tickets.add("票 编号：" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i<10; i++) {
new Thread(()->{
while(true) {
String s = tickets.poll(); //poll()方法是同步的，之后并没有再对票数进行任何操作，只是单纯的判断，所以不会出现问题
if(s == null) {
break;
} else {
System.out.println("销售了--" + s);
}
}
}).start();
}
}
}
2、同步容器类
java5.0在java.util.concurrent包中提供了多种并发容器来改进同步容器的性能；
①、ConcurrentMap
★ ConcurrentHashMap同步容器类是java5增加的一个线程安全的哈希表。 对与多线程的操作，介于HashMap与Hashtable之间。
内部采用"锁分段"机制代替Hashtable的独占锁。进而提高性能。
★ ConcurrentSkipListMap ：
提供了一种线程安全的并发访问的排序映射表。内部是SkipList（跳表）结构实现，在理论上能够O(log(n))时间内完成查找、插入、删除操作。
● 当期望许多线程访问一个给定collection时，ConcurrentHashMap通常优先于同步的HashMap,ConcurrentSkipListMap通常优先于同步的TreeMap。
★ ConcurrentSkipListSet
②、 当期望的读数和遍历远远大于列表的更新数时，CopyOnWriteArrayList优先于同步的ArrayList。
此外还有CopyOnWriteArraySet
★ CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet "写入并复制"
★ 当添加操作多时不适合用CopyOnWriteArrayList/Set。 因为每写入一次就会进行一次复制，效率低，开销大，耗内存。
★ 当并发迭代多时，可以选择使用。
默认的并发级别(concurrentLevel = 16 )；
③、Queue：队列
★ 实现类有13个：AbstractQueue、 ArrayBlockingQueue 、ArrayDeque 、ConcurrentLinkedDeque、ConcurrentLinkedQueue 、
DelayQueue、LinkedBlockingDeque 、LinkedBlockingQueue 、LinkedList、LinkedTransferQueue、
PriorityBlockingQueue 、 PriorityQueue、 SynchronousQueue
★ 队列通常（但并非一定）以 FIFO（先进先出）的方式排序各个元素。不过优先级队列和 LIFO 队列（或堆栈）例外，前者根据提供的比较器或元素的自然顺序对元素进行排序，
后者按 LIFO（后进先出）的方式对元素进行排序。无论使用哪种排序方式，队列的头都是调用 remove()或 poll()所移除的元素。
★ 在 FIFO 队列中，所有的新元素都插入队列的末尾。
★ 队列的offer()方法，向队列中添加元素，返回一个boolean值区分是否添加成功，通常要优于 Collection.add(E)方法，该方法只能通过抛出未经检查的异常使添加元素失败
★ remove()和poll()方法可移除和返回队列的头。但是在队列为空时其行为有所不同：remove()方法抛出一个异常，而poll()方法则返回 null。
★ element()和peek()返回，但不移除，队列的头。
★ Queue 实现通常不允许插入 null 元素
（1）、LinkedBlockingQueue叫无界队列，没有界限，往里面添加多少个元素都可以，直到把内存填满为止。
public class LinkedBlockingQueueDemo {
static BlockingQueue<String> strs = new LinkedBlockingQueue<>();
static Random r = new Random();
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
strs.put("a" + i); //如果满了，就会等待
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(r.nextInt(1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "p1").start();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(() -> {
for (;;) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " take -" + strs.take()); //如果空了，就会等待
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "c" + i).start();
}
}
}
（2）、ArrayBlockingQueue：有界队列，即容器中装的任务是有限的
public class T06_ArrayBlockingQueue {
static BlockingQueue<String> strs = new ArrayBlockingQueue<>(10); //容器中只能装10个元素
static Random r = new Random();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
strs.put("a" + i);
}
strs.put("aaa"); //满了就会等待，程序阻塞，无限制的阻塞下去
//strs.add("aaa"); //满了会抛异常
//strs.offer("aaa"); //根据Boolean返回值判断是否添加成功
//strs.offer("aaa", 1, TimeUnit.SECONDS); //按时间段阻塞
System.out.println(strs);
}
}
（3）、DelayQueue：无界队列，默认是排好顺序的，等待时间最长的优先出队列
▲ Delayed元素的一个无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从中提取元素。该队列的头部是延迟期满后保存时间最长的Delayed元素。
如果延迟都还没有期满，则队列没有头部，并且 poll将返回 null。
▲ 此队列不允许使用 null 元素。
▲ 要求往里添加的任务必须实现Delayed接口
▲ 用于执行定时任务
（4）、LinkedTransferQueue：有一定容量的，使用transer()方法添加的数据不是放在容量中而是直接给消费者
（5）、SynchronousQueue：一种特殊的LinkedTransferQueue，容量为0
【产生的任何东西必须直接交给消费者去消费，不能放在容器中】
public class SynchronusQueueDemo { //容量为0
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
BlockingQueue<String> strs = new SynchronousQueue<>();
new Thread(()->{
try {
System.out.println(strs.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
//put(): 将指定的元素插入此队列，等待空间变得可用时。底层使用transer实现
strs.put("aaa"); //如果put aaa时，必须有一个消费者，然后直接把aaa交给消费者，如果没有消费者了，则会阻塞等待消费者然后进行消费
//strs.add("aaa"); //报错
System.out.println(strs.size());
}
}
④、Deque：双端队列
★ 实现类有三个：ArrayDeque、LinkedBlockingDeque 、LinkedList
