Java并发包总结

时间：2022-09-05 13:12:32

1、CyclicBarrier

一个同步辅助类，允许一组线程相互等待，直到这组线程都到达某个公共屏障点。该barrier在释放等待线程后可以重用，因此称为循环的barrier。

来个示例：

package test;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Recipes_CyclicBarrier {
public static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10);

public static void main(String[] args){
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();//FixedThreadPool(10);
for(int i=1;i<=10;i++){
executor.submit(new Thread(new Runner(i+"号选手")));
}
executor.shutdown();
}
}

class Runner implements Runnable{
private String name;

public Runner(String name){
this.name = name;
}

@Override
public void run() {
System.out.println(name + "准备好了。");
try {
Recipes_CyclicBarrier.barrier.await();//此处就是公共屏障点，所有线程到达之后，会释放所有等待的线程
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(name + "起跑！");
}
}
2、CountDownLatch

CountDownLatch和CyclicBarrier有点类似，但是还是有些区别的。CountDownLatch也是一个同步辅助类，它允许一个或者多个线程一直等待，直到正在其他线程中执行的操作完成。它是等待正在其他线程中执行的操作，并不是线程之间相互等待。CountDownLatch初始化时需要给定一个计数值，每个线程执行完之后，必须调用countDown()方法使计数值减1，直到计数值为0，此时等待的线程才会释放。

来个示例：

package test;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CountDownLatchDemo {
public static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);//初始化计数值

public static void main(String[] args){
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();//FixedThreadPool(10);
for(int i=1;i<=10;i++){
executor.submit(new Thread(new Runner1(i+"号选手")));
}
executor.shutdown();
}
}

class Runner1 implements Runnable{
private String name;

public Runner1(String name){
this.name = name;
}

@Override
public void run() {
System.out.println(name + "准备好了。");
CountDownLatchDemo.countDownLatch.countDown();//计数值减1
try {
CountDownLatchDemo.countDownLatch.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(name + "起跑！");
}
}
3、CopyOnWriteArrayList & CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArrayList & CopyOnWriteArraySet是并发容器，适合读多写少的场景，如网站的黑白名单设置。缺点是内存占用大，数据一致性的问题，CopyOnWrite容器只能保证数据最终的一致性，不能保证数据实时一致性。鉴于它的这些缺点，可以使用ConcurrentHashMap容器。

实现原理：新增到容器的数据会放到一个新的容器中，然后将原容器的引用指向新容器，旧容器也会存在，因此会有两个容器占用内存。我们也可以用同样的方式实现自己的CopyOnWriteMap。

4、ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap同样是一个并发容器，将同步粒度最小化。

实现原理：ConcurrentHashMap默认是由16个Segment组成，每个Segment由多个Hashtable组成，数据变更需要经过两次哈希算法，第一次哈希定位到Segment，第二次哈希定位到Segment下的Hashtable，容器只会将单个Segment锁住，然后操作Segment下的Hashtable，多个Segment之间不受影响。如果需要扩容不是对Segment扩容而是对Segment下的Hashtable扩容。虽然经过两次哈希算法会使效率降低，但是比锁住整个容器效率要高得多。

5、BlockingQueue

BlockingQueue只是一个接口，它的实现类有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue、DelayQueue、LinkedBlockingDeque。

ArrayBlockingQueue：由数据支持的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue：基于链接节点、范围任意的阻塞队列。

PriorityBlockingQueue：*阻塞队列。

SynchronousQueue：一种阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作。

DelayQueue：Delayed元素的一个*阻塞队列。

LinkedBlockingDeque：基于链接节点、范围任意的双端阻塞队列，可以在队列的两端添加、移除元素。

6、Lock

Lock分为公平锁和非公平锁，默认是非公平锁。实现类有ReetrantLock、ReetrantReadWriteLock，都依赖于AbstractQueuedSynchronizer抽象类。ReetrantLock将所有Lock接口的操作都委派到Sync类上，Sync有两个子类：NonFairSync和FaiSync，通过其命名就能知道分别处理非公平锁和公平锁的。AbstractQueuedSynchronizer把所有请求构成一个CLH队列，这里是一个虚拟队列，当有线程竞争锁时，该线程会首先尝试是否能获取锁，这种做法对于在队列中等待的线程来说是非公平的，如果有线程正在Running，那么通过循环的CAS操作将此线程增加到队尾，直至添加成功。

7、Atomic包

Atomic包下的类实现了原子操作，有对基本类型如int、long、boolean实现原子操作的类：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean，如果需要对一个对象进行原子操作，也有对对象引用进行原子操作的AtomicReference类，还有对对象数组操作的原子类：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray。原子操作核心思想是CAS操作，然后调用底层操作系统指令来实现。


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