Java并发编程系列之三JUC概述

Posted 2022-04-16 程序员田同学

上篇文章为解决多线程中出现的同步问题引入了锁的概念，上篇文章介绍的是Synchronized关键字锁，本篇文章介绍更加轻量级的锁Lock接口及引出JUC的相关知识。

本文不力争阐释清楚JUC框架的所有内容，而是站在一定的高度下，了解Juc下包的设计与实现。

一、LOCK锁概述

实现同步的另外一种方式是Lock锁。

Lock锁是一个接口，其所有的实现类为：

• ReentrantLock（可重入锁）
• ReentrantReadWriteLock.ReadLock（可重入读写锁中的读锁）
• ReentrantReadWriteLock.WriteLock（可重入读写锁中的写锁）

与synchronized不同的是，使用LOCK锁与其有六个区别

1 synchronized 是Java内置关键字，Lock 是一个接口
2 synchronized 无法判断是否获取锁，Lock 可以判断是否获取锁
3 synchronized 可以自动释放锁，Lock 必须手动释放锁，如果不释放就会造成死锁
4 同一个锁对象，线程A synchronized获取之后，线程B只能等待，造成阻塞，Lock 并不会等待
5 synchronized 可重入锁，不可中断，非公平锁，Lock 可重入锁，可以判断，非公平锁（可设置）
6 synchronized 适合少量同步代码，Lock 适合大量同步代码

Lock接口位于 java.util.concurrent.locks 包下，在父级的包下有两个包。

• java.util.concurrent：包下主要是包括并发相关的接口与类，阻塞队列、线程池等，里面包含 59 个类或者接口
• java.util.concurrent.atomic： 该包下主要包括原子性操作相关的类，比如常用的AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicIntegerArry等，里面包含18个类或者接口

其中父级的包java.util .concurrent涉及到Java多线程最重要的一部分——JUC编程。

二、JUC概述

JUC就是java.util .concurrent工具包的简称。这是一个处理线程的工具包，JDK 1.5开始出现的,在此包中增加了在并发编程中很常用的工具类。

用于定义类似于线程的自定义子系统,包括线程池,异步 IO 和轻量任务框架；

还提供了设计用于多线程上下文中的 Collection 实现等;

下图为JUC涉及到的所有知识点。

JUC应该包括五个部分的内容。

1、Lock框架

① 接口: Condition

②接口: Lock

③接口: ReadWriteLock

④抽象类: AbstractOwnableSynchonizer

⑤抽象类(long): AbstractQueuedLongSynchronizer

⑥ 核心抽象类(int): AbstractQueuedSynchonizer

⑦锁常用类: LockSupport

⑧锁常用类: ReentrantLock

⑨锁常用类: ReentrantReadWriteLock

⑩锁常用类: StampedLock

2、Tools类

①工具常用类: CountDownLatch

②具常用类: CyclicBarrier

③工具常用类: Phaser

④ 工具常用类: Semaphore

⑤工具常用类: Exchanger

3、Collections: 并发集合

并发集合的类结构关系

①Queue: ArrayBlockingQueue

②Queue: LinkedBlockingQueue

③Queue: LinkedBlockingDeque

④Queue: ConcurrentLinkedQueue

⑤ Queue: ConcurrentLinkedDeque

⑥ Queue: DelayQueue

⑦ Queue: PriorityBlockingQueue

⑧Queue: SynchronousQueue

⑨Queue: LinkedTransferQueue

⑩List: CopyOnWriteArrayList

⑩①Set: CopyOnWriteArraySet

⑩②Set: ConcurrentSkipListSet

⑩③ Map: ConcurrentHashMap

详细分析请看: [JUC并发集合: ConcurrentHashMap详解](), 包含了对JDK 7和JDK 8版本的源码分析。

⑩④ Map: ConcurrentSkipListMap

4、Atomic: 原子类

其基本的特性就是在多线程环境下，当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时，具有排他性，即当某个线程进入方法，执行其中的指令时，不会被其他线程打断，而别的线程就像自旋锁一样，一直等到该方法执行完成，才由JVM从等待队列中选择一个另一个线程进入，这只是一种逻辑上的理解。

实际上是借助硬件的相关指令来实现的，不会阻塞线程(或者说只是在硬件级别上阻塞了)。

①基础类型：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong

②数组：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，BooleanArray

③引用：AtomicReference，AtomicMarkedReference，AtomicStampedReference

④FieldUpdater：AtomicLongFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicReferenceFieldUpdater

5、Executors: 线程池

线程池类结构关系

①接口: Executor

② ExecutorService

③ScheduledExecutorService

④AbstractExecutorService

⑤FutureTask

⑥ 核心: ThreadPoolExecutor

⑦核心: ScheduledThreadExecutor

⑧核心: Fork/Join框架

⑨工具类: Executors

通过以上的章节我们不难看出，JUC体系的内容也是非常庞大的，通过这篇文章能对JUC的整个体系能有所了解我们的目的就达到了。

接下来的文章会分明别类的对这些类和接口进行详细的阐述分析。