JUC学习记录

Posted 2020-10-15

　　先附上学习的博客地址：http://blog.csdn.net/cx8122389/article/details/70049425, 具体见该博客

Java JUC 简介

　　在Java 5.0 提供了java.util.concurrent（简称JUC ）包，在此包中增加了在并发编程中很常用的实用工具类，用于定义类似于线程的自定义子系统，包括线程池、异步IO 和轻量级任务框架。提供可调的、灵活的线程池。还提供了设计用于多线程上下文中的Collection 实现等　

原子，集合，线程，同步，线程池，锁，轻量级任务框架

volatile 关键字(内存可见性)

　　用volatile关键字修饰后：可以理解为直接在主存中进行共享数据的读写 

原子变量CAS算法

CAS 算法

• CAS (Compare-And-Swap)是一种硬件对并发的支持，针对多处理器操作而设计的处理器中的一种特殊指令，用于管理对共享数据的并发访问。
• CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
• CAS 包含了3 个操作数： （1）需要读写的内存值V （2）进行比较的值A （3）拟写入的新值B
• 当且仅当V 的值等于A 时，CAS 通过原子方式用新值B 来更新V 的值，否则不会执行任何操作。

原子变量

• 类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可将volatile值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。
• 类AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和AtomicReference 的实例各自提供对相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。
• AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和AtomicReferenceArray 类进一步扩展了原子操作，对这些类型的数组提供了支持。这些类在为其数组元素提供volatile 访问语义方面也引人注目，这对于普通数组来说是不受支持的。
• 核心方法：boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue)
• java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用类: 
  

ConcurrentHashMap 锁分段机制

　　Java 5.0 在java.util.concurrent 包中提供了多种并发容器类来改进同步容器的性能。ConcurrentHashMap 同步容器类是Java 5 增加的一个线程安全的哈希表。对与多线程的操作，介于HashMap 与Hashtable 之间。内部采用“锁分段”机制替代Hashtable 的独占锁。进而提高性能。 
此包还提供了设计用于多线程上下文中的Collection 实现：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、CopyOnWriteArrayList 和CopyOnWriteArraySet。当期望许多线程访问一个给定collection 时，ConcurrentHashMap 通常优于同步的HashMap，ConcurrentSkipListMap 通常优于同步的TreeMap。当期望的读数和遍历远远大于列表的更新数时，CopyOnWriteArrayList 优于同步的ArrayList。

CountDownLatch 闭锁

　　CountDownLatch 一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。 
　　闭锁可以延迟线程的进度直到其到达终止状态，闭锁可以用来确保某些活动直到其他活动都完成才继续执行：

• 确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行;
• 确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动;
• 等待直到某个操作所有参与者都准备就绪再继续执行。

实现Callable 接口

　　Java 5.0 在java.util.concurrent 提供了一个新的创建执行线程的方式：Callable 接口。Callable 接口类似于Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。Callable 需要依赖FutureTask ，FutureTask 也可以用作闭锁。

Lock 同步锁

　　在Java 5.0 之前，协调共享对象的访问时可以使用的机制只有synchronized 和volatile 。Java 5.0 后增加了一些新的机制，但并不是一种替代内置锁的方法，而是当内置锁不适用时，作为一种可选择的高级功能。ReentrantLock 实现了Lock 接口，并提供了与synchronized 相同的互斥性和内存可见性。但相较于synchronized 提供了更高的处理锁的灵活性。

Condition 控制线程通信

　　Condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用Object.wait 访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个Lock 可能与多个Condition 对象关联。为了避免兼容性问题，Condition 方法的名称与对应的Object 版本中的不同。在Condition 对象中，与wait、notify 和notifyAll 方法对应的分别是await、signal 和signalAll。Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定Lock 实例获得Condition 实例，请使用其newCondition() 方法。

ReadWriteLock 读写锁

　　ReadWriteLock 维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。只要没有writer，读取锁可以由多个reader 线程同时保持。写入锁是独占的。ReadWriteLock 读取操作通常不会改变共享资源，但执行写入操作时，必须独占方式来获取锁。对于读取操作占多数的数据结构。ReadWriteLock 能提供比独占锁更高的并发性。而对于只读的数据结构，其中包含的不变性可以完全不需要考虑加锁操作。

线程八锁

　　* 线程八锁的关键： * ①非静态方法的锁默认为 this, 静态方法的锁为 对应的 Class 实例 * ②某一个时刻内，只能有一个线程持有锁，无论几个方法。 */

线程池

第四种获取线程的方法：线程池，一个ExecutorService，它使用可能的几个池线程之一执行每个提交的任务，通常使用Executors 工厂方法配置。线程池可以解决两个不同问题：由于减少了每个任务调用的开销，它们通常可以在执行大量异步任务时提供增强的性能，并且还可以提供绑定和管理资源（包括执行任务集时使用的线程）的方法。每个ThreadPoolExecutor 还维护着一些基本的统计数据，如完成的任务数。
为了便于跨大量上下文使用，此类提供了很多可调整的参数和扩展钩子(hook)。但是，强烈建议程序员使用较为方便的Executors 工厂方法,它们均为大多数使用场景预定义了设置。

/* * 一、线程池：提供了一个线程队列，队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁额外开销，提高了响应的速度。 * * 二、线程池的体系结构： * java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口 * |--**ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口 * |--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类 * |--ScheduledExecutorService 子接口：负责线程的调度 * |--ScheduledThreadPoolExecutor ：继承 ThreadPoolExecutor， 实现 ScheduledExecutorService * * 三、工具类 : Executors * ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池 * ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。 * ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程 * * ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务。 */

线程调度

一个ScheduledExecutorService，可安排在给定的延迟后运行或定期执行的命令。

ForkJoinPool 分支/合并框架工作窃取

Fork/Join 框架与线程池的区别