Multi-thread mysticism (by Java)

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多執行緒奧義，深入研究 Java 多執行緒相關問題的紀錄歸總。

目錄

一、關於開發多執行緒必須知道的幾件事 (基礎概念)

• 甚麼時候用並行 (Parallel) ?

• 同步 (Synchronous)、非同步 (Asynchronous)

• 並行 (Concurrency)、平行 (Parallelism)

• 阻塞 (Blocking)、非阻塞 (Non-Blocking)

• 死鎖 (Deadlock)、飢餓 (Starvation)、活鎖 (Livelock)

• mulit-thread 級別 ( 阻塞、無飢餓、無障礙、無鎖、無等待 )

• Java内存模型（Java Memory Model，JMM） -> 原子性( Atomicity )、可見性( Visibility )、有序性( Ordering )

• Java Thread 的 6 個生命週期狀態 （NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIME_WAITING、TERMINATED）

  
  

二、Java 多執行緒基礎操作中可能被你忽略的點

• 多實作 Runnable 少繼承 Thread

• 如何合理的終止 Thread 運行（不要用 stop()方法，interrupt() 才是上上策）

• wait() 與 notify() 怎麼用 ?

• 不要用 suspend() 與 resume()

• join() 與 yield()

• volatile 可以保證可見性與有序性，但不能保證原子性

• Thread Safe 與 synchronized 概念

• 使用 ThreadGroup 管理 Thread 們

• Daemon 守護執行緒（後臺運行）

• Thread 的優先級，權貴與庶民

• 並發情況下不要用 ArrayList，改用 Vector

• HashMap 也不安全，改用 ConcurrentHashMap

• 千萬不要對 Integer 上鎖 ！！！

三、Java 多執行緒高級 API

• synchronized() 的替代品： ReentrantLock （中斷等待、鎖申請等待時間、公平鎖）

• wait()、notify() 的替代品：Condition

• Semaphore 信號量，允許多個 Thread 同時訪問

• ReadWriteLock 讀寫分離鎖

• Thread 完成數量達標才放行：CountDownLatch

• 循環柵欄：CyclicBarrier（士兵集結完畢後再一起作戰）

• 取代 suspend() 與 resume() 的最佳工具：LockSupport

四、Thread Pool 系列

• Executor 框架介紹

• 固定大小 ThreadPool 與計畫任務

• 探究底層：ThreadPool 的內部實作（自定義 ThreadPoolExecutor 必看）

• 任務太多隊列塞爆了：拒絕策略

• 自定義 Thread 創建：ThreadFactory

• 擴展 ThreadPool，繼承 ThreadPoolExecutor

• 合理計算並決定 ThreadPool 的 Thread 數量

• 在 ThreadPool 中尋找被藏起來的 Exception

• Fork/Join 框架（MapReduce 思想）

四、多執行緒資料結構

• 好用的工具：多執行緒集合類別簡介

• （超難）解析高效的讀寫隊列：ConcurrentLinkedQueue

• 高效讀取陣列：不變模式下的　CopyOnWriteArrayList

• 資料共享通道：BlockingQueue

• 隨機資料結構：跳表（SkipList）實現部分鎖（多執行緒 Map，有序性，快速查找。）

五、開發時要注意的細節和鎖的優化

• 注意！減小鎖持有時間，能不上鎖就不上鎖

• 注意！鎖粗化（大量分散上鎖會造成浪費），能一起上鎖就一起上鎖

• 減小鎖粒度

• 鎖分離

• JVM 把細節做到了極致（偏向鎖、輕量級鎖、自旋鎖、鎖消除）

• ThreadLocal，為每個 Thread 分配專屬於自己的資源（不用共享）

六、無鎖

• 不一樣的併發思維策略：比較交換（CAS）

• Java Pointer：Unsafe

• CAS 原子性操作的不足（被修改後實際值不變）

• 無鎖的 Thread Safe 整數：AtomicInteger

• 無鎖的物件引用：AtomicReference 與帶有時間戳記雙重驗證的無鎖的物件引用：AtomicStampedReference

• 無鎖的 Array：AtomicIntegerArray

• 把普通變數進化成原子化變數：AtomicFieldUpdater

• 實作練習：無鎖 Vector 實現挑戰