Java重点知识回顾（值传递，多线程，Map）

一. 引用传递和值传递

值传递：值传递是将变量的一个副本传递到方法中，方法中如何操作该变量副本，都不会改变原变量的值。

引用传递：引用传递是将变量的内存地址传递给方法，方法操作变量时会找到保存在该地址的变量，对其进行操作。

会对原变量造成影响。



二. 多线程

1.多线程生命周期

新建（New），就绪（Runnable），运行（Running），阻塞（Blocked），死亡（Dead）

(1). 新建状态[b]（new Thread）：[/b]

当创建Thread类的一个实例（对象）时，此线程进入新建状态（未被启动）。

例如：Thread  t1=new Thread();

当程序使用new关键字创建了一个线程之后，该线程就处于新建状态，此时仅由JVM为其分配内存，并初始化其成员变量的值。


(2). 就绪状态（Runnable）:

线程已经被启动，正在等待被分配给CPU时间片，也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。例如：t1.start();

当线程对象调用了start()方法之后，该线程处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器，等待调度运行

(3). 运行状态 （Running）:

如果处于就绪状态的线程获得了CPU，开始执行run()方法的线程执行体，则该线程处于运行状态

线程获得CPU资源正在执行任务（run()方法），此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。

(4). 阻塞状态 （Blocked）:

由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行，便进入阻塞状态

① 线程调用sleep()方法主动放弃所占用的处理器资源

② 线程调用了一个阻塞式IO方法，在该方法返回之前，该线程被阻塞

③ 线程试图获得一个同步监视器，但该同步监视器正被其他线程所持有。关于同步监视器的知识、后面将存更深入的介绍

④ 线程在等待某个通知（notify）

⑤ 程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起。但这个方法容易导致死锁，所以应该尽量避免使用该方法

(5) 线程死亡（dead）

当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。

自然终止：正常运行run()方法后终止

异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行



2.实现方法：

void run()   创建该类的子类时必须实现的方法

void start() 开启线程的方法

static void sleep(long t) 释放CPU的执行权，不释放锁

static void sleep(long millis,int nanos)

final void wait()释放CPU的执行权，释放锁

final void notify() / final void notifyAll() 唤醒单个线程 / 唤醒所有线程

static void yied()可以对当前线程进行临时暂停（让线程将资源释放出来）

3.多线程同步方式

(1).同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。

由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时， 


内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

代码如：
public synchronized void put(){} 修饰非静态方法只锁住方法

public static synchronized  void put(){} 修饰静态方法将会锁住整个类

(2) 同步代码块

即有synchronized关键字修饰的语句块。

被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步


代码如：
synchronized(object){
}

注：同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。



[b](3).使用特殊域变量(volatile)实现线程同步  
[/b]

A . volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，

B.  使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新， 


C. 因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值

D. volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量

   


例如：

在上面的例子当中，只需在account前面加上volatile修饰，即可实现线程同步。


class Bucket {
//需要同步的变量加上volatile
private volatile int contains = 100;

public int getContains() {
return contains;
}
//这里不再需要synchronized
public void save(int apple) {
contains += apple;
}
｝
注：多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上，如果让域自身避免这个问题，则就不需要修改操作该域的方法。


用final域，有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。



[b](4).使用重入锁实现线程同步[/b]

    在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。

    ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，

    它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。

    ReenreantLock类的常用方法有：

        ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例

        lock() : 获得锁

        unlock() : 释放锁
注：ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用

class Bucket {
//需要同步的变量加上volatile
private volatile int contains = 100;

public int getContains() {
return contains;
}
//这里不再需要synchronized
public void save(int apple) {
contains += apple;
}
｝
注：关于Lock对象和synchronized关键字的选择：

        a.最好两个都不用，使用一种java.util.concurrent包提供的机制，

            能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。

        b.如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码

        c.如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁




[b]5.使用局部变量实现线程同步
    如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，

    副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。[/b]

    ThreadLocal 类的常用方法

    ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量

    get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值

    initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值"

    set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value

public class Bucket{
//使用ThreadLocal类管理共享变量contains
private static ThreadLocal<Integer> contains = new ThreadLocal<Integer>(){
@Override
protected Integer initialValue(){
return 100;
}
};
public void save(int apple){
contains.set(contains.get()+apple);
}
public int getContains(){
return contains.get();
}
}

注：ThreadLocal与同步机制

        a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

        b.前者采用以"空间换时间"的方法，后者采用以"时间换空间"的方式






[b]6.使用阻塞队列实现线程同步
[/b]

    前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步，但是我们在实际开发当中，应当尽量远离底层结构。 

    使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 

    本小节主要是使用[b]LinkedBlockingQueue<E>来实现线程的同步 

    LinkedBlockingQueue<E>是一个基于已连接节点的，范围任意的blocking queue。 

    队列是先进先出的顺序（FIFO），关于队列以后会详细讲解~ 

    

   LinkedBlockingQueue 类常用方法 

    LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue 

    put(E e) : 在队尾添加一个元素，如果队列满则阻塞 

    size() : 返回队列中的元素个数 

    take() : 移除并返回队头元素，如果队列空则阻塞
[/b]

/**
* 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品
*/
private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
/**
* 定义生产商品个数
*/
private static final int size = 10;
/**
* 定义启动线程的标志，为0时，启动生产商品的线程；为1时，启动消费商品的线程
*/
private int flag = 0;

private class LinkBlockThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
int new_flag = flag++;
System.out.println("启动线程 " + new_flag);
if (new_flag == 0) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
int b = new Random().nextInt(255);
System.out.println("生产商品：" + b + "号");
try {
queue.put(b);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
} else {
for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
try {
int n = queue.take();
System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}
}
}

注：BlockingQueue<E>定义了阻塞队列的常用方法，尤其是三种添加元素的方法，我们要多加注意，当队列满时：

　　add()方法会抛出异常

　　offer()方法返回false

　　put()方法会阻塞

7.使用原子变量实现线程同步

需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。

那么什么是原子操作呢？

原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作

即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。

在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类，

使用该类可以简化线程同步。

其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值，可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器)，

但不能用于替换Integer；可扩展Number，允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。

AtomicInteger类常用方法：

AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger

addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加

get() : 获取当前值
public class Bucket{
private AtomicInteger contains = new AtomicInteger(100);

public AtomicInteger getContains() {
return contains;
}

public void save(int apple) {
contains.addAndGet(apple);
}
}
三。ConcurrentHashMap 和 HashMap的区别

从ConcurrentHashMap代码中可以看出，它引入了一个“分段锁”的概念，

具体可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable，根据key.hashCode()来决定把key放

到哪个HashTable中。

在ConcurrentHashMap中，就是把Map分成了N个Segment，put和get的时候，都是现根据key.hashCode()

算出放到哪个Segment中：

以上就是ConcurrentHashMap的工作机制，通过把整个Map分为N个Segment（类似HashTable），

可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。