问题---线程池，锁堆栈和Hashmap相关

Posted 2020-10-16 凉城

一、线程池：

     多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。  

    假设一个服务器完成一项任务所需时间为：T1 创建线程时间，T2 在线程中执行任务的时间，T3 销毁线程时间。

    如果：T1 + T3 远大于 T2，则可以采用线程池，以提高服务器性能。

                一个线程池包括以下四个基本组成部分：

                1、线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；

                2、工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；

                3、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；

                4、任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

  Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

    　　   newCachedThreadPool     创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

     　　  newFixedThreadPool         创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

　　　　　　(定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors())

　　　　newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

　　　　newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。       

二、锁：对象锁和类锁

1、被syncronized修饰的方法，是对类的对象加锁，也就是说，当对象访问该方法时，当前的对象会被加锁，同一时刻同一对象不能再访问该方法，或者该对象的其他被syncronized修饰的方法。不同对象，同一时刻可以访问同一个syncronized方法或其他syncronized方法，两个对象之间并不产生互斥关系。synchronized修饰非静态方法、同步代码块的synchronized (this)用法和synchronized (非this对象)的用法锁的是对象，线程想要执行对应同步代码，需要获得对象锁。

2、synchronized修饰静态方法以及同步代码块的synchronized (类.class)用法锁的是类，线程想要执行对应同步代码，需要获得类锁。被static、syncronized修饰的方法，是对类进行加锁，也就是说，同一时刻只有一个类能访问该方法。对象锁与类锁不会产生互斥关系。

三、堆与栈

栈stack内存是用来存储函数的主体和变量名的。存放的都是一些基本类型的变量和对象的引用变量，而且当栈内存的存储量达到最大时，java会释放掉一部分内存；Java中的代码是在函数体中执行的，每个函数主体都会被放在栈内存中，比如main函数。加入main函数里调用了其他的函数，比如add（），那么在栈里面的的存储就是最底层是main，mian上面是add。栈的运行时后入先出的，所以会执行时会先销毁add，再销毁main。
堆内存是用来存储实例的，存放的是new创建的对象和数组，比如main函数里面声明了一个people的类per，people per；这个per是存储在栈stack内存中的，实例后的对象实体是存在堆heap内存中的。栈stack内存中存储的per存储着指向堆heap内存的地址指向。堆heap内存的存在是为了更好的管理内存，实现garbage collection。当per不再指向堆heap内存中的实例的时候，garbage collection机制就会把这个堆heap内存中的new people（）实例删除，释放内存。

 

四、Hash相关：

 hash算法： 

　　 哈希算法可以将任意长度的二进制值映射为较短的，固定长度的二进制值。我们把这个二进制值成为哈希值。

哈希值的特点：
  * 哈希值是二进制值；
  * 哈希值具有一定的唯一性；
  * 哈希值极其紧凑；
  * 要找到生成同一个哈希值的2个不同输入，在一定时间范围内，是不可能的。

 

Java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map，此接口主要有四个常用的实现类，分别是HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap;

 

HashMap：它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。(空间换时间)

 

Hashtable：Hashtable是遗留类，很多映射的常用功能与HashMap类似，不同的是它承自Dictionary类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写Hashtable，并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。