我從事Java程式設計已經11年了，絕對是個老兵；但對於Java併發程式設計，我只能算是個新兵蛋子。我說這話估計要遭到某些高手的冷嘲熱諷，但我並不感到害怕。
因為我知道，每年都會有很多很多的新人要加入Java程式設計的大軍，他們對“併發”程式設計中遇到的問題也會有感到無助的時候。而我，非常樂意與他們一道，對使用Java執行緒進行併發程式開發的基礎知識進行新一輪的學習。
01、我們為什麼要學習併發？
我的腦袋沒有被如來佛祖開過光，所以喜歡一件事接著一件事的想，做不到“一腦兩用”。但有些大佬就不一樣，比如說諸葛亮，就能夠一邊想著琴譜一邊談著彈著琴，還能夾帶著盤算出司馬懿退兵後的打算。
諸葛大佬就有著超強的“併發”能力啊。換做是我，面對司馬懿的千萬大軍，不僅彈不了琴，弄不好還被嚇得屁滾尿流。
每個人都只有一個腦子，就像電腦只有一個CPU一樣。但一個腦子並不意味著不能“一腦兩用”，關鍵就在於腦子有沒有“併發”的能力。
腦子要是有了併發能力，那真的是厲害到飛起啊，想想司馬懿被氣定神閒的諸葛大佬嚇跑的樣子就知道了。
對於程式來說，如果具有併發的能力，效率就能夠大幅度地提升。你一定註冊過不少網站，收到過不少驗證碼，如果網站的伺服器端在傳送驗證碼的時候，沒有專門起一個執行緒來處理（併發），假如網路不好發生阻塞的話，那伺服器端豈不是要從天亮等到天黑才知道你有沒有收到驗證碼？如果就你一個使用者也就算了，但假如有一百個使用者呢？這一百個使用者難道也要在那傻傻地等著，那真要等到花都謝了。
可想而知，併發程式設計是多麼的重要！況且，懂不懂Java虛擬機器和會不會併發程式設計，幾乎是判定一個Java開發人員是不是高手的不三法則。所以要想掙得多，還得會併發啊！
02、併發第一步，建立一個執行緒
通常，啟動一個程式，就相當於起了一個程式。每個電腦都會執行很多程式，所以你會在程式管理器中看到很多程式。你會說，這不廢話嗎？
不不不，在我剛學習程式設計的很長一段時間內，我都想當然地以為這些程式就是執行緒；但後來我知道不是那麼回事兒。一個程式裡，可能會有很多執行緒在執行，也可能只有一個。
main函式其實就是一個主執行緒。我們可以在這個主執行緒當中建立很多其他的執行緒。來看下面這段程式碼。
public class Wanger {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("我叫" + Thread.currentThread().getName() + "，我超喜歡沉默王二的寫作風格");
}
});
t.start();
}
}
}
複製程式碼建立執行緒最常用的方式就是宣告一個實現了Runnable介面的匿名內部類；然後將它作為建立Thread物件的引數；再然後呼叫Thread物件的start()方法進行啟動。執行的結果如下。
我叫Thread-1，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-3，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-2，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-0，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-5，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-4，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-6，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-7，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-8，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫Thread-9，我超喜歡沉默王二的寫作風格
複製程式碼從執行的結果中可以看得出來，執行緒的執行順序不是從0到9的，而是有一定的隨機性。這是因為Java的併發是搶佔式的，執行緒0雖然建立得最早，但它的“爭寵”能力卻一般，上位得比較艱辛。
03、併發第二步，建立執行緒池
java.util.concurrent.Executors類提供了一系列工廠方法用於建立執行緒池，可把多個執行緒放在一起進行更高效地管理。示例如下。
public class Wanger {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("我叫" + Thread.currentThread().getName() + "，我超喜歡沉默王二的寫作風格");
}
};
executorService.execute(r);
}
executorService.shutdown();
}
}
複製程式碼執行的結果如下。
我叫pool-1-thread-2，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-4，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-5，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-3，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-4，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-1，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-7，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-6，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-5，我超喜歡沉默王二的寫作風格
我叫pool-1-thread-6，我超喜歡沉默王二的寫作風格
複製程式碼Executors的newCachedThreadPool()方法用於建立一個可快取的執行緒池，呼叫該執行緒池的方法execute()可以重用以前的執行緒，只要該執行緒可用；比如說，pool-1-thread-4、pool-1-thread-5和pool-1-thread-6就得到了重用的機會。我能想到的最佳形象代言人就是女皇武則天。
如果沒有可用的執行緒，就會建立一個新執行緒並新增到池中。當然了，那些60秒內還沒有被使用的執行緒也會從快取中移除。
另外，Executors的newFiexedThreadPool(int num)方法用於建立固定數目執行緒的執行緒池；newSingleThreadExecutor()方法用於建立單執行緒化的執行緒池（你能想到它應該使用的場合嗎？）。
但是，故事要轉折了。阿里巴巴的Java開發手冊（可在「沉默王二」公眾號的後臺回覆關鍵字「Java」獲取）中明確地指出，不允許使用Executors來建立執行緒池。
不能使用Executors建立執行緒池，那麼該怎麼建立執行緒池呢？
直接呼叫ThreadPoolExecutor的建構函式來建立執行緒池唄。其實Executors就是這麼做的，只不過沒有對BlockQueue指定容量。我們需要做的就是在建立的時候指定容量。程式碼示例如下。
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue(10));
複製程式碼04、併發第三步，解決共享資源競爭的問題
有一次，我陪家人在商場裡面逛街，出電梯的時候有一個傻叉非要搶著進電梯。女兒的小推車就壓到了那傻叉的腳上，他竟然不依不饒地指著我的鼻子叫囂。我直接一拳就打在他的鼻子上，隨後我們就糾纏在了一起。
這件事情說明了什麼問題呢？第一，遇到不講文明不知道“先出後進”（LIFO）規則的傻叉真的很麻煩；第二，競爭共享資源的時候，弄不好要拳腳相向。
在Java中，解決共享資源競爭問題的首個解決方案就是使用關鍵字synchronized。當執行緒執行被synchronized保護的程式碼片段的時候，會對這段程式碼進行上鎖，其他呼叫這段程式碼的執行緒會被阻塞，直到鎖被釋放。
下面這段程式碼使用ThreadPoolExecutor建立了一個執行緒池，池裡面的每個執行緒會對共享資源count進行+1操作。現在，閉上眼想一想，當1000個執行緒執行結束後，count的值會是多少呢？
public class Wanger {
public static int count = 0;
public static int getCount() {
return count;
}
public static void addCount() {
count++;
}
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 1000,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
Wanger.addCount();
}
};
executorService.execute(r);
}
executorService.shutdown();
System.out.println(Wanger.count);
}
}
複製程式碼事實上，共享資源count的值很有可能是996、998，但很少會是1000。為什麼呢？
因為一個執行緒正在寫這個變數的時候，另外一個執行緒可能正在讀這個變數，或者正在寫這個變數。這個變數就變成了一個“不確定狀態”的資料。這個變數必須被保護起來。
通常的做法就是在改變這個變數的addCount()方法上加上synchronized關鍵字——保證執行緒在訪問這個變數的時候有序地進行排隊。
示例如下：
public synchronized static void addCount() {
count++;
}
複製程式碼還有另外的一種常用方法——讀寫鎖。分為讀鎖和寫鎖，多個讀鎖不互斥，讀鎖與寫鎖互斥，由Java虛擬機器控制。如果程式碼允許很多執行緒同時讀，但不能同時寫，就上讀鎖；如果程式碼不允許同時讀，並且只能有一個執行緒在寫，就上寫鎖。
讀寫鎖的介面是ReadWriteLock，具體實現類是 ReentrantReadWriteLock。synchronized屬於互斥鎖，任何時候只允許一個執行緒的讀寫操作，其他執行緒必須等待；而ReadWriteLock允許多個執行緒獲得讀鎖，但只允許一個執行緒獲得寫鎖，效率相對較高一些。
我們先使用列舉建立一個讀寫鎖的單例。程式碼如下：
public enum Locker {
INSTANCE;
private static final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
public Lock writeLock() {
return lock.writeLock();
}
}
複製程式碼再在addCount()方法中對count++;上鎖。示例如下。
public static void addCount() {
// 上鎖
Lock writeLock = Locker.INSTANCE.writeLock();
writeLock.lock();
count++;
// 釋放鎖
writeLock.unlock();
}
複製程式碼使用讀寫鎖的時候，切記最後要釋放鎖。
05、最後
併發程式設計難學嗎？說實話，真的不太容易。來看一下王寶令老師總結的思維導圖就能知道。
但你也知道，“冰凍三尺非一日之寒”，學習是一件循序漸進的事情。只要你學會了怎麼建立一個執行緒，學會了怎麼建立執行緒池，學會了怎麼解決共享資源競爭的問題，你已經在併發程式設計的領域裡邁出去了一大步。
為自己加個油，好嗎？
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