今天我们说说Java中的多线程。
这个主题中，绝大多数内容在Java5就已经就绪了，只有少数的特性是在Java7以后加入的，其中完整的功能只有在Java7中加入的Fork/Join框架。
也许您会问，Java7的东西还算新优特性么？我觉得还真算，因为到今天，真正能用好Fork/Join多线程框架的Java程序也不算多。而且更重要的是Java8加入的Stream特性中的并行流，正是基于Fork/Join框架的。
因为多线程并发编程是Java语言及其重要的知识点，我会把多线程相关的知识点都梳理一边，只是Java7以前的知识就不再展开讲述了，只对Java7以后加入的部分进行叙述。
1. Thread
Java的线程模型自从Java语言诞生就存在了，这也是当年Sun公司重点宣传的内容，要知道那时c语言连pthread.h都没有统一。所以能用Thread.start()方便的启动新线程，以及synchronized对方法或者代码块加锁，无疑大大节省了程序员的工作量。
线程之间操作对象的并发操作，是由Java一切类的根本Object类中的方法，wait/notify/notifyAll所提供的。对象执行某个线程可以停下来等待，其他线程可以通知它继续工作。
但是线程启动之后如何控制呢？又如何更好地处理并发？直到并发包给出了解答。
2. JSR 166
Java5发布时，并发包java.util.concurrent被加入。这是大神级纽约州立大学Doug Lea教授开发的高效能线程并发处理包，由JSR 166定义的规范和实现。Doug Lea目前还是OpenJDK的治理委员会成员，可以说是对Java最有影响力的人之一。
Java并发包加入后，Java语言对于线程的控制能力立刻得到极大的加强。
我们从几方面去看：
a. 执行程序接口。加入了Executor，ExecutorService接口，可以立刻执行，提交稍候执行线程，也可以对已经执行的线程进行终止。
b. 执行程序实现。ThreadPoolExecutor和ScheduleThreadPoolExector提供了可以调节的，灵活的线程池。
c. 同步器。Semaphore信号量用来获取和释放资源。CountDownLatch用于给定数目信号前执行的阻塞。CyclicBarrier用于屏障线程的执行。Exchange可以和伙伴线程交换对象。
d. Condition和Lock, ReadWriteLock接口是synchronized关键字的细粒度面向对象实现，而ReentrantReadWriteLock实现了可重入的读写锁。AbstractQueuedSynchronizer是并发包中一切的根本，提供了一个FIFO队列的框架，提供的方法有独占方式和共享方式获取对象。
e. 另外还有支持线程安全的数据结构集合，如ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList，还有新增加的Queue，Deque接口的实现，如ConrrentLinkQueue, ArrayBlockQueue实现等。
f. java.util.concurrent.atomic包中的类，对类型数值进行原子级别的更新操作。
3. Fork/Join
Fork/Join框架就是采用“分而治之”的思想，将大任务分拆成小任务，分配给多个线程执行，合并后得到最终结果，加快整个系统的处理速度。
我们生活中，绝大多数复杂的工作都是用这样的思想拆分的。将大的任务分拆为小的任务，委派给其他人去处理。
Fork/Join是在Java7中被加入的，那时正是Hadoop技术如火如荼的时候。在Java8，Fork/Join又进行了不断的完善，目前成为Stream并行处理的线程基础类，可以说是Java中非常重要特性。
ForkJoinPool是运行时核心线程池，其中包含了若干个工作线程，每个工作线程有一个双向队列(deque)，里面存放了工作任务，当一个工作线程完成处理其任务后，使用工作窃取(work-stealing)算法来从其他线程的工作队列的末尾去取得一些工作任务，帮助“队友”继续完成，这也是我们日常所说的“具有主人翁团队精神”。比起无任何处理的普通线程池，这样的设计无疑提高了整个系统的工作效率。
Java8后，ForkJoinPool加入静态commonPool()方法，可以直接获得一个优化的线程池。
交给工作线程处理的就是工作任务了，用抽象类ForkJoinTask来表示。
提交给ForkJoinPool有很多种方式，归类可以为：
execute：异步提交任务
invoke：提交并等待返回任务结果
submit：提交任务并返回Future
通过选用不同的提交方法，可以灵活的处理各种情况。
ForkJoinTask是一个抽象类，实现类有：
RecursiveAction：用于没有返回结果的任务，处理方法为void computer()。
RecursiveTask：用于有返回结果的任务，完成后需要告知运算后的结果，处理方法为T computer()，泛型T可以声明为需要的类型。
CountedCompleter：这个类可以在跟踪任务的进行过程，具有pending任务的概念，每次当一个子任务要加入时，addToPendingCount方法被调用，内部的技术器被修改。这个计数器决定着这个任务是否已经完成。当方法tryComplete()调用时，完成事件会被发往所有监听onCompletion回调方法。这样就给我们提供了更细腻的控制方式。比起上面两种的分治方法，我们可以在完成单个任务后具体做这个任务的相关善后操作，不用另外编程就可以获得任务的计数，还可以通过getRoot方法获得根计算任务，利用firstComplete和nextComplete遍历所有计数任务。
在开发时，有三个关键的技术关键实现点：
a. 启动新的任务时机。一般是设定一个阈值，当一个任务工作量超过这个值，就启动一个新的工作任务。
b. 执行任务运算，即computer方法，根据是否带出运算结果，以及是否要细粒度控制任务进行来选用不同的ForkJoinTask实现类。
c. 归并结果，join等待所有结果并计算。
任务在执行过程中，可以被取消cancel。也会中间出错，getException方法可以查看异常情况。
4. 扩展更新
a. Phaser
Phaser是JDK7加入的工具，表示“阶段器”。功能上与CyclicBarrier、CountDownLatch有些重叠，而更加灵活强大。
在Phaser中，把多个线程协作执行的任务划分为多个阶段，编程时要明确各个阶段的任务，每个阶段都可以有任意个参与者，线程都可以随时注册并参与到某个阶段。
Phaser类机制是在每一步结束的位置对线程进行同步，当所有的线程都完成了这一步，才能进行下一步。当我们有并发任务并且需要分解成几步执行的时候，这种机制就非常适合。 CyclicBarrier CountDownLatch 只能在构造时指定参与量，而Phaser可以动态的增减参与量。
register()把一个新的参与者注册到phase中
arrive()这个方法通知Phase对象一个参与者已经完成了当前阶段
awaitAdvance(int phase)：如果传入的阶段与当前阶段一致，会将当前线程休眠，直到这个阶段的所有参与者都运行完成
arriveAndAwaitAdvance() 等待参与者达到指定数量，才继续运行
arriveAndDeregister()告知phaser对应的线程已经完成了当前阶段，并它不会参与到下一阶段的操作中
另外Phaser还支持中断Termination和层次结构Tiering
通过这种可以控制当前阶段工作线程个数，以及是否需要停止等待的注册机制，可以方便的对线程进行并发操作。
b. StampedLock
StampedLock是JDK8中加入的一个新的锁，其实它可以通过方法获取到三种不同种类的锁，分别是：
写锁writeLock，独占锁，同时只有一个线程可以获取该锁。当一个线程获取该锁后，其它请求的线程必须等待
悲观读锁readLock，共享锁，在没有线程获取独占写锁的情况下，同时多个线程可以获取该锁，如果已经有线程持有写锁，其他线程请求获取该读锁会被阻塞。
乐观读锁tryOptimisticRead，若读的操作很多，写的操作很少的情况下，可以乐观地认为，写入与读取同时发生几率很少。即便有线程在读，也不用悲观地使用完全的读取锁定。程序读取数据后，可以查看是否有写入的变更，再采取相应操作，比如重读取信息，或者抛出异常。在对事务要求不高的场景下，比如读取点赞数，数据脏读是没有什么关系的，这时就可以使用乐观读锁，只对写入操作进行数据加锁同步操作。有一个方法validate可以对时间戳进行校验。同时支持读锁和写锁的相互转换
StampedLock适用于读多写少的场景，能够极大的提高读取存储的吞吐量。
~~~~
并发线程就先到这里吧，关于高级特性Flow和CompletionFuture另外写文章讲述。
祝大家国庆节快乐。
