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定制并发类(十一)实现自定义的原子对象

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第七章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

实现你自己的原子(atomic)对象

Java版本5中引入原子变量,并提供对单个变量的原子操作。当一个线程在原子变量上执行操作时,这个类的实现包含一种机制用来检查这个操作在一个步骤内完成。基本上,这个操作是先获取变量的值,然后在本地变量中改变这个值,最后尝试将旧值变成这个新值。如果旧值仍然是相同的,它将改变成新值,否则,这个方法重新开始这个操作。(校对注:这段话描述了CAS的实现原理 )

在这个指南中,你将学习如何继承一个原子对象和如何实现遵从原子对象机制的两个操作,来保证所有的操作在一个步骤内完成。 阅读全文

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并发集合(八)使用原子变量

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第一章, 作者: Javier Fernández González 译者:郑玉婷 校对:方腾飞

在Java 1.5中就引入了原子变量,它提供对单个变量的原子操作。当你在操作一个普通变量时,你在Java实现的每个操作,在程序编译时会被转换成几个机器能读懂的指令。例如,当你分配一个值给变量,在Java你只使用了一个指令,但是当你编译这个程序时,这个指令就被转换成多个JVM 语言指令。这样子的话当你在操作多个线程且共享一个变量时,就会导致数据不一致的错误。

为了避免这样的问题,Java引入了原子变量。当一个线程正在操作一个原子变量时,即使其他线程也想要操作这个变量,类的实现中含有一个检查那步骤操作是否完成的机制。 基本上,操作获取变量的值,改变本地变量值,然后尝试以新值代替旧值。如果旧值还是一样,那么就改变它。如果不一样,方法再次开始操作。这个操作称为 Compare and Set(校对注:简称CAS,比较并交换的意思)。
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并发集合(七)创建并发随机数

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第六章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

创建并发随机数

Java并发API提供指定的类在并发应用程序中生成伪随机。它是ThreadLocalRandom类,这是Java 7版本中的新类。它使用线程局部变量。每个线程希望以不同的生成器生成随机数,但它们是来自相同类的管理,这对程序员是透明的。在这种机制下,你将获得比使用共享的Random对象为所有线程生成随机数更好的性能。

在这个指南中,你将学习如何在并发应用程序中使用ThreadLocalRandom生成随机数。

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并发集合(一)引言

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第六章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

在本章中,我们将包含:

引言

在编程中,数据结构是一种基本的元素。几乎每个程序都使用一个或多个数据结构类型来存储和管理它们的数据。Java API提供了Java集合框架(Java Collections framework),它包括可以用来实现许多不同的数据结构的接口、类和算法,你可以在程序中使用它们。

当你需要在并发程序中使用数据集合时,你必须十分小心的选择实现。大多数集合数并不适合用在并发应用程序中,因为它们没有控制并发访问数据。如果一些并发任务共享一个数据结构,而这个数据结构并不适合用在并发任务中,你将会有数据不一致的错误,这将影响到程序的正确运行。ArrayList类就是这种数据结构的一个例子。
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基本线程同步(八)在Lock中使用多个条件

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

在Lock中使用多个条件

一个锁可能伴随着多个条件。这些条件声明在Condition接口中。 这些条件的目的是允许线程拥有锁的控制并且检查条件是否为true,如果是false,那么线程将被阻塞,直到其他线程唤醒它们。Condition接口提供一种机制,阻塞一个线程和唤醒一个被阻塞的线程。

在并发编程中,生产者与消费者是经典的问题。我们有一个数据缓冲区,一个或多个数据生产者往缓冲区存储数据,一个或多个数据消费者从缓冲区中取出数据,正如在这一章中前面所解释的一样。

在这个指南中,你将学习如何通过使用锁和条件来实现生产者与消费者问题。 阅读全文

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基本线程同步(七)修改Lock的公平性

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González  译者:许巧辉 校对:方腾飞

修改Lock的公平性

在ReentrantLock类和 ReentrantReadWriteLock类的构造器中,允许一个名为fair的boolean类型参数,它允许你来控制这些类的行为。默认值为 false,这将启用非公平模式。在这个模式中,当有多个线程正在等待一把锁(ReentrantLock或者 ReentrantReadWriteLock),这个锁必须选择它们中间的一个来获得进入临界区,选择任意一个是没有任何标准的。true值将开启公平 模式。在这个模式中,当有多个线程正在等待一把锁(ReentrantLock或者ReentrantReadWriteLock),这个锁必须选择它们 中间的一个来获得进入临界区,它将选择等待时间最长的线程。考虑到之前解释的行为只是使用lock()和unlock()方法。由于tryLock()方 法并不会使线程进入睡眠,即使Lock接口正在被使用,这个公平属性并不会影响它的功能。

在这个指南中,我们将修改使用Lock同步代码块食谱示例来使用这个属性,并且观察公平与非公平模式之间的差别。 阅读全文

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基本线程同步(五)使用Lock同步代码块

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

使用Lock同步代码块

Java提供另外的机制用来同步代码块。它比synchronized关键字更加强大、灵活。它是基于Lock接口和实现它的类(如ReentrantLock)。这种机制有如下优势:

  • 它允许以一种更灵活的方式来构建synchronized块。使用synchronized关键字,你必须以结构化方式得到释放synchronized代码块的控制权。Lock接口允许你获得更复杂的结构来实现你的临界区。
  • Lock 接口比synchronized关键字提供更多额外的功能。新功能之一是实现的tryLock()方法。这种方法试图获取锁的控制权并且如果它不能获取该锁,是因为其他线程在使用这个锁,它将返回这个锁。使用synchronized关键字,当线程A试图执行synchronized代码块,如果线程B正在执行它,那么线程A将阻塞直到线程B执行完synchronized代码块。使用锁,你可以执行tryLock()方法,这个方法返回一个 Boolean值表示,是否有其他线程正在运行这个锁所保护的代码。
  • 当有多个读者和一个写者时,Lock接口允许读写操作分离。
  • Lock接口比synchronized关键字提供更好的性能。

在这个指南中,你将学习如何通过锁来同步代码块和通过Lock接口及其实现者ReentrantLock类来创建临界区,实现一个程序来模拟打印队列。
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基本线程同步(四)在同步代码中使用条件

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

在同步代码中使用条件

在并发编程中的一个经典问题是生产者与消费者问题,我们有一个数据缓冲区,一个或多个数据的生产者在缓冲区存储数据,而一个或多个数据的消费者,把数据从缓冲区取出。

由于缓冲区是一个共享的数据结构,我们必须采用同步机制,比如synchronized关键字来控制对它的访问。但是我们有更多的限制因素,如果缓冲区是满的,生产者不能存储数据,如果缓冲区是空的,消费者不能取出数据。

对于这些类型的情况,Java在Object对象中提供wait(),notify(),和notifyAll() 方法的实现。一个线程可以在synchronized代码块中调用wait()方法。如果在synchronized代码块外部调用wait()方法,JVM会抛出IllegalMonitorStateException异常。当线程调用wait()方法,JVM让这个线程睡眠,并且释放控制 synchronized代码块的对象,这样,虽然它正在执行但允许其他线程执行由该对象保护的其他synchronized代码块。为了唤醒线程,你必 须在由相同对象保护的synchronized代码块中调用notify()或notifyAll()方法。

在这个指南中,你将学习如何通过使用synchronized关键字和wait()和notify(),notifyAll()方法实现生产者消费者问题。 阅读全文

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基本线程同步(三)在同步的类里安排独立属性

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉  校对:方腾飞

在同步的类里安排独立属性

当你使用synchronized关键字来保护代码块时,你必须通过一个对象的引用作为参数。通常,你将会使用this关键字来引用执行该方法的对象,但是你也可以使用其他对象引用。通常情况下,这些对象被创建只有这个目的。比如,你在一个类中有被多个线程共享的两个独立属性。你必须同步访问每个变量,如果有一个线程访问一个属性和另一个线程在同一时刻访问另一个属性,这是没有问题的。

在这个指南中,你将学习如何解决这种情况的一个例子,编程模拟一家电影院有两个屏幕和两个售票处。当一个售票处出售门票,它们用于两个电影院的其中一个,但不能用于两个,所以在每个电影院的免费席位的数量是独立的属性。 阅读全文

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基本线程同步(一)引言

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第二章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

引言

在这个章节中,我们将覆盖:

介绍

在并发编程中发生的最常见的一种情况是超过一个执行线程使用共享资源。在并发应用程序中,多个线程读或写相同的数据或访问同一文件或数据库连接这是正常的。这些共享资源会引发错误或数据不一致的情况,我们必须通过一些机制来避免这些错误。
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Fork/Join框架(五)在任务中抛出异常

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第五章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

在任务中抛出异常

在Java中有两种异常:

  • 已检查异常(Checked exceptions):这些异常必须在一个方法的throws从句中指定或在内部捕捉它们。比如:IOException或ClassNotFoundException。
  • 未检查异常(Unchecked exceptions):这些异常不必指定或捕捉。比如:NumberFormatException。

在ForkJoinTask类的compute()方法中,你不能抛出任何已检查异常,因为在这个方法的实现中,它没有包含任何抛出(异常)声明。你必须包含必要的代码来处理异常。但是,你可以抛出(或者它可以被任何方法或使用内部方法的对象抛出)一个未检查异常。ForkJoinTask和ForkJoinPool类的行为与你可能的期望不同。程序不会结束执行,并且你将不会在控制台看到任何关于异常的信息。它只是被吞没,好像它没抛出(异常)。你可以使用ForkJoinTask类的一些方法,得知一个任务是否抛出异常及其异常种类。在这个指南中,你将学习如何获取这些信息。 阅读全文

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Fork/Join框架(四)异步运行任务

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第五章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

异步运行任务

当你在ForkJoinPool中执行ForkJoinTask时,你可以使用同步或异步方式来实现。当你使用同步方式时,提交任务给池的方法直到提交的任务完成它的执行,才会返回结果。当你使用异步方式时,提交任务给执行者的方法将立即返回,所以这个任务可以继续执行。

你应该意识到这两个方法有很大的区别,当你使用同步方法,调用这些方法(比如:invokeAll()方法)的任务将被阻塞,直到提交给池的任务完成它的执行。这允许ForkJoinPool类使用work-stealing算法,分配一个新的任务给正在执行睡眠任务的工作线程。反之,当你使用异步方法(比如:fork()方法),这个任务将继续它的执行,所以ForkJoinPool类不能使用work-stealing算法来提高应用程序的性能。在这种情况下,只有当你调用join()或get()方法来等待任务的完成时,ForkJoinPool才能使用work-stealing算法。 阅读全文

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Fork/Join框架(二)创建一个Fork/Join池

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第五章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

创建一个Fork/Join池

在这个指南中,你将学习如何使用Fork/Join框架的基本元素。它包括:

  • 创建一个ForkJoinPool对象来执行任务。
  • 创建一个ForkJoinPool执行的ForkJoinTask类。

你将在这个示例中使用Fork/Join框架的主要特点,如下:

  • 你将使用默认构造器创建ForkJoinPool。
  • 在这个任务中,你将使用Java API文档推荐的结构: 阅读全文

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线程管理(九)使用本地线程变量

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第一章, 作者: Javier Fernández González 译者:郑玉婷 校对:方腾飞

使用本地线程变量

并发应用的一个关键地方就是共享数据。这个对那些扩展Thread类或者实现Runnable接口的对象特别重要。

如果你创建一个类对象,实现Runnable接口,然后多个Thread对象使用同样的Runnable对象,全部的线程都共享同样的属性。这意味着,如果你在一个线程里改变一个属性,全部的线程都会受到这个改变的影响。

有时,你希望程序里的各个线程的属性不会被共享。 Java 并发 API提供了一个很清楚的机制叫本地线程变量。 阅读全文

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线程管理(八)在线程里处理不受控制的异常

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第一章, 作者: Javier Fernández González 译者:郑玉婷 校对:方腾飞

在线程里处理不受控制的异常

Java里有2种异常:

  • 检查异常(Checked exceptions): 这些异常必须强制捕获它们或在一个方法里的throws子句中。 例如, IOException 或者ClassNotFoundException。
  • 未检查异常(Unchecked exceptions): 这些异常不用强制捕获它们。例如, NumberFormatException。

在一个线程 对象的 run() 方法里抛出一个检查异常,我们必须捕获并处理他们。因为 run() 方法不接受 throws 子句。当一个非检查异常被抛出,默认的行为是在控制台写下stack trace并退出程序。

幸运的是, Java 提供我们一种机制可以捕获和处理线程对象抛出的未检测异常来避免程序终结。 阅读全文

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