本次的分享主要圍繞以下兩個方面：

Lambda入門

多線程技術(shù)

一、Lambda入門

Lambda起源于數(shù)學(xué)中的λ演算中的一個匿名函數(shù)，從它的起源我們可以知道，Lambda本身就是一個匿名函數(shù)，是Java8才推出的亮點，體現(xiàn)了函數(shù)式編程的思想。現(xiàn)在主流的編程語言都包含了函數(shù)式編程的特性，Java8在進化過程中吸收了該特性，作為面向編程對象的補充。

Lambda基本語法如下圖所示，Lambda語法較為簡單，和普通函數(shù)相比，沒有返回值以及函數(shù)名，它的參數(shù)和執(zhí)行語句之間通過->連接，表示參數(shù)將傳遞到語句中執(zhí)行。Lambda表達式還有兩種簡化表達式的方法，當(dāng)表達式中只有一個執(zhí)行語句時，可以省略語句的{}；如果接口的抽象方法只有一個形參，（）可以省略，只需要參數(shù)的名稱即可。Lambda可以替代特定匿名內(nèi)部類，Lambda表達式不能單獨存在，在使用時必須繼承函數(shù)式接口。

下圖示例中的***個Lambda表達式，形參列表的數(shù)據(jù)類型會自動推斷，只需要參數(shù)名稱。

代碼示例：

在上圖展示的代碼中，代碼中的匿名內(nèi)部類繼承了Flyable接口，實現(xiàn)了接口中的fly()方法。代碼準(zhǔn)備了Lambda表達式重新實現(xiàn)了Flyable接口。根據(jù)代碼中的輸出命令，執(zhí)行結(jié)果顯示Lambda表達式起到了和匿名內(nèi)部類相同的作用。代碼中，并沒有定義Lambda表達式的參數(shù)類型，但是我們也可以在Lambda表達式中定義符合要求的類型flyable=(int t)->System.out.println(“I can fly by Lambda”)，如果參數(shù)類型與接口中方法參數(shù)類型不一致flyable=(String t)->System.out.println(“I can fly by Lambda”)，編譯器就會報錯。 

假如接口實現(xiàn)了兩個方法，匿名內(nèi)部類可以重寫新的方法。但是，Lambda表達式?jīng)]法做到這一點，編譯后，將會提示發(fā)現(xiàn)有多個需要重寫的抽象方法。因此，Lambda表達式在實現(xiàn)接口時，只允許接口中有一個抽象方法，我們將這樣的接口稱為函數(shù)式接口，Java8中提供了注解@FunctionalInterface檢驗接口是否為函數(shù)式接口，如果不是，注解將會報錯。另外，代碼嘗試使用Lambda表達式替代抽象類的匿名內(nèi)部類的寫法，但會報錯，提示必須繼承函數(shù)式接口。因此，Lambda可以替代特定匿名內(nèi)部類，簡化代碼，但是必須繼承函數(shù)式接口。

二、多線程技術(shù)

1.進程與線程

進程是具有一定獨立功能的程序，關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。線程是進程的一個實體，是CPU分配調(diào)度的基本單位，代碼的執(zhí)行體。從概念上，我們可以知道進程是程序的一次運行活動，需要系統(tǒng)進行分配和調(diào)度的；線程是最終代碼的執(zhí)行體，是CPU分配調(diào)度的基本單位。同一個進程中可以包括多個線程，并且線程共享整個進程的資源，一個進程至少包括一個線程。如果在理解概念時很費解，想要充分理解這些概念，我們可以采用反抽象的方法，即聯(lián)系，我們需要在實際生活中尋找符合概念描述的事物。舉例說明：我們經(jīng)常說安卓手機比較卡，手機上App跑的太多，導(dǎo)致內(nèi)存不足，那么我們在手機上看到的這些App，就是一個個程序；在手機卡頓時，雙擊home鍵，看到有App在后臺運行，這是我們看到的這些app就是進程。進程是需要系統(tǒng)分配資源的，資源相當(dāng)于手機的內(nèi)存。通過這個例子，我們可以加深對進程和程序概念上的理解。另外，我們也可以通過反抽象的方法理解進程與線程的概念。舉例說明：公司運轉(zhuǎn)與員工工作，這里的公司，我們可以對應(yīng)到程序；進程是程序的運行活動，這里的進程，我們可以理解為公司的正常運轉(zhuǎn)；同時，公司想要正常運轉(zhuǎn)，離不開員工的工作，員工是公司運轉(zhuǎn)不可分割的實體，只有員工才是真正做事的人，因此我們可以將線程類比員工。

2.線程的生命周期

下圖為線程的狀態(tài)圖。所謂的生命周期，指的是線程從出生到死亡過程中，經(jīng)歷的一系列狀態(tài)。線程通過創(chuàng)建Thread的一個實例new Thread()進入new新建狀態(tài)；之后調(diào)用start()方法進入等待被分配時間片，進入runnable狀態(tài)；之后，線程獲得CPU資源執(zhí)行任務(wù)，進入running狀態(tài)；當(dāng)線程執(zhí)行完畢或被其它線程殺死，線程就進入dead死亡狀態(tài)；如果由于某種原因?qū)е抡谶\行的線程讓出CPU并暫停自己的執(zhí)行，即進入blocked堵塞狀態(tài)，在多種條件下，blocked狀態(tài)可以恢復(fù)成runnable狀態(tài)，最終在線程重新拿到時間片后，就可以進入running狀態(tài)重新運行。在running狀態(tài)下，如果時間片用完了或者線程主動放棄CPU的使用，線程重新回到runnable狀態(tài)。

時間片指的是CPU的時間片段，CPU將它的可執(zhí)行時間分成很多片段，每個片段隨機分配給處在runnable狀態(tài)下的線程，這樣可以達到并發(fā)的效果。假設(shè)我有一個單核的CPU，通過分割很多的時間片，每個程序都有機會運行，仍然可以跑很多的程序，宏觀上看是并發(fā)的，但是由于只有一個CPU，實際上程序還是串行的。

我們可以通過閱讀JDK的Thread類注釋，創(chuàng)建并使用線程，如下圖所示。

按照JDK的注釋，下圖代碼中使用了兩種創(chuàng)建線程的方法。由于Runnable是一個函數(shù)式接口，因此代碼中使用Lambda表達式替代匿名內(nèi)部類，再將runnable傳遞給Thread，使用start()啟動線程。

上述代碼結(jié)果如下圖所示。在下圖代碼中，如果我們將t.start();替換成t.run()，打印結(jié)果將會變成：

Thread Thread run

Main runnable run.

Main

這說明run()方法并沒有真正啟動線程，run()方法只是在當(dāng)前的線程中執(zhí)行了run中的函數(shù)。

3. 線程協(xié)作

并行與協(xié)作：線程在并發(fā)的過程中更多的是協(xié)作關(guān)系，就像之前的概念中所提到的，進程是系統(tǒng)資源分配的單位，線程本身并沒有多少分配資源，除了維護自己必須的內(nèi)存開銷之外，線程的所有資源都是在進程中。多線程在使用競爭中資源時，存在搶占或者說是共享的關(guān)系。

這時，多線程之間該如何協(xié)作，是需要我們?nèi)ソ鉀Q的。我們通過下面的代碼，學(xué)會使用關(guān)鍵字synchronized，以及理解臨界區(qū)，鎖的概念。

上圖代碼模擬售票操作。一共有10張票，三個售票員sellerA，seller，sellerC一起去售票，sell( )方法模擬售票行為。代碼啟動線程之后，運行結(jié)果如下圖所示。售票員sellerA在一個時間片內(nèi)將sell方法中的代碼全部跑完，票售空，但是sellerB與sellerC在線程并發(fā)時，也售出了第10張票，存在重復(fù)售票，這樣的操作是不合理的。

為了解決重復(fù)售票的問題，我們可以使用Java中提供的同步關(guān)鍵字synchronized修飾sell( )方法，代碼如下圖所示。使用關(guān)鍵字synchronized修飾后，多線程在訪問sell( )方法時，能保證只有一個線程執(zhí)行這個方法，當(dāng)前線程執(zhí)行完sell( )方法后，其他線程才能執(zhí)行sell( )方法。

執(zhí)行上述代碼后，輸出結(jié)果如下圖所示。從下面結(jié)果可以看到，代碼解決了重復(fù)售票的不合理問題，但是仍然只有sellerA一個在售票。原因在于，通過關(guān)鍵字synchronized修飾sell( )方法后，sellerA在拿到sell( )方法的執(zhí)行權(quán)時，把里面的代碼一口氣執(zhí)行完了，也就是將票全部賣出，等sellerA執(zhí)行完后，sellerB和sellerC再執(zhí)行sell( )方法時，票數(shù)已經(jīng)為0，自然會出現(xiàn)下圖中沒有賣出一張票的現(xiàn)象。我們將方法sell( )中的內(nèi)容叫做臨界區(qū)，當(dāng)一個線程進入臨界區(qū)后，其他線程必須等待該線程執(zhí)行完臨界區(qū)內(nèi)容后，才能進入該臨界區(qū)。

下圖所示的代碼改善了上述sellerA一口氣賣完所有票的現(xiàn)象。代碼在方法體內(nèi)使用關(guān)鍵字synchronized，括號中的this表示一個對象或者一個類。代碼相較于上面的解決方法，將臨界區(qū)從整個方法縮小到兩行代碼。也就是說多線程在執(zhí)行這兩行代碼時是同步的。

上圖代碼執(zhí)行結(jié)果如下圖所示。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，不再是只有sellerA在賣票。并且代碼每次執(zhí)行結(jié)果都是不一樣的，因為CPU的時間片是隨機給出的。上述代碼中的try catch方法塊使線程睡50ms，延長售票操作的時間，在這段時間內(nèi)可以執(zhí)行其他的操作（比如，將該票給某個顧客）。代碼改善過后，保證資源不是被獨占的，使資源分配均勻。

從上圖我們發(fā)現(xiàn)，存在無效票，原因在于：假設(shè)當(dāng)前票數(shù)為1，A進入臨界區(qū)售票，而此時B已經(jīng)進行判斷，在臨界區(qū)外等待了。當(dāng)A賣完票后，票數(shù)為0，但是B還是會進入臨界區(qū)進行售票操作，因此，出現(xiàn)無效票-1的情況。這說明代碼需要進一步改善。改善后的代碼如下圖所示。代碼在臨界區(qū)內(nèi)加入判斷條件，只有票數(shù)大于0時，才會進行售票操作，這是常用的雙重檢驗方法。經(jīng)過雙重檢驗后，運行代碼就不會出現(xiàn)無效售票。

下面介紹另外一種單線程同步的方法。代碼如下圖所示。代碼通過Lock接口定義了一個鎖，使用ReentrantLock實現(xiàn)。鎖和上面提到的關(guān)鍵字synchronized作用是一樣的，都是定義出一個臨界區(qū)，讓線程進入臨界區(qū)時實現(xiàn)線程同步。代碼通過lock.lock( )定義臨界區(qū)的初始點，使用在try語句塊中定義臨界區(qū)執(zhí)行內(nèi)容, finally語句塊中采用unlock( )方法進行解鎖。在unlock后線程才算真正走出臨界區(qū)。使用try，finally的原因在于：如果try中拋出異常，如果沒有finally中的解鎖，線程不會調(diào)用unlock方法，永遠占用這把鎖，導(dǎo)致其他線程無法進入臨界區(qū)執(zhí)行代碼。在finally中調(diào)用unlock( )方法保證無論什么情況下，鎖終將被釋放。避免死鎖。

上圖中的代碼，如果線程遇到售賣同一張票，鎖沒有被釋放，線程將會等待。改善這種情況的方法是，我們使用10把鎖，使得每張票都有一把鎖，當(dāng)線程A售賣某張票時，其他線程可以跳過這張票，無需等待去賣其他未售出的票。或者，使用兩把鎖，五張票一把鎖，這種分段鎖的策略進一步提高了并發(fā)的效率。

4. 線程池

線程雖然不占用進程中的資源，但在Java中，如果每當(dāng)一個請求到達就創(chuàng)建一個新線程，開銷是相當(dāng)大的。并且，如果在一個JVM里創(chuàng)建太多的線程，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)由于過度消耗內(nèi)存導(dǎo)致系統(tǒng)資源不足，為了防止資源不足，應(yīng)該盡可能減少創(chuàng)建和銷毀線程的次數(shù)，特別是一些資源耗費比較大的線程的創(chuàng)建和銷毀，盡量復(fù)用已有對象來進行服務(wù)，這就線程池技術(shù)產(chǎn)生的原因。如果想要實現(xiàn)線程的復(fù)用，我們需要繼承線程，在run方法中通過循環(huán)不斷從外部獲取runnable的實現(xiàn)，以此達到線程復(fù)用的目的。有了復(fù)用后，可以提供線程池，管理線程，線程池可以控制線程的并發(fā)度，同時，通過對多個任務(wù)重用線程，線程創(chuàng)建的開銷就被分攤到了多個任務(wù)上了，而且由于在請求到達時線程已經(jīng)存在，所以消除了線程創(chuàng)建所帶來的延遲。 

下面介紹一下線程池的使用。下圖代碼中展示了ThreadPoolExecutor的構(gòu)造方法，下面介紹一下方法中包含的參數(shù)。 

• corePoolSize：表示線程池的核心線程數(shù)，指線程池中常駐線程的數(shù)量，核心線程數(shù)會一直在線程池中存活，除非線程池停止使用被資源回收了。
• maximumPoolSize：指線程池所能容納的***線程數(shù)量，當(dāng)活動線程數(shù)到達這個數(shù)值后，后續(xù)的新任務(wù)將會被阻塞。
• keepAliveTime：非核心線程閑置時的超時時長，超過這個時長，非核心線程就會被回收。當(dāng)ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut屬性設(shè)置為true時，keepAliveTime同樣會作用于核心線程。
• Unit：用于指定keepAliveTime參數(shù)的時間單位。
• workQueue：表示線程池中的任務(wù)隊列（阻塞隊列），通過線程池的execute方法提交Runnable對象會存儲在這個隊列中。
• threadFactory：表示線程工廠，為線程池提供創(chuàng)建新線程的功能。
• RejectExecutionHandler：這個參數(shù)表示當(dāng)ThreadPoolExecutor已經(jīng)關(guān)閉或者已經(jīng)飽和時（達到了***線程池大小而且工作隊列已經(jīng)滿），提供以下幾個策略考慮是否拒絕到達的任務(wù)。DiscardPolicy：直接忽略提交的任務(wù)
• AbortPolicy：忽略提交的任務(wù)，在拒絕的同時拋出異常，通知調(diào)用者拒絕執(zhí)行
• CallerRunsPolicy：讓線程池的使用者所在的線程運行提交的任務(wù)調(diào)用者
• DiscardOlderestPolicy：忽略最早放到隊列中的任務(wù)

下圖代碼中自定義了一個線程池。通過線程池的submit( )方法提交runnable的實現(xiàn)，最終通過線程池的shutdown( )方法關(guān)閉線程池。

Java包中預(yù)置的線程池有以下幾種：newSingleThreadExecutor；newFixedThreadPool：newCachedThreadPool： newScheduledThreadPool： 但在阿里巴巴的Java開發(fā)中是不建議甚至禁止使用Java預(yù)置線程池的。下圖中的代碼目的是尋找SingleThreadExecutor的bug。

上述代碼的運行結(jié)果如下圖所示。代碼利用循環(huán)，***添加runnable的實現(xiàn)，但是由于單一線程的阻塞隊列是沒有邊界的，會導(dǎo)致添加的對象過多，耗盡內(nèi)存資源。因此阿里巴巴開發(fā)手冊是明確禁止使用Java預(yù)置線程池的。

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