JUC-02_并发类汇总概述

Lock框架和Tools类

• 接口：Condition

  把Object的监视器方法wait()、notify()、notifyAll()方法分解成截然不同的对象，让这些对象与Lock任意组合使用。

  为每个对象提供多个等待set - wait-set，通过await() signal() 休眠/唤醒线程。

  Lock替代了synchronized，Condition替代了Object的监视器方法的使用。

• 接口：Lock

  其实现提供了比synchronized更广泛的锁定操作，允许更灵活的结构来加锁解锁，支持多个相关的Condition对象

• 接口：ReadWriteLock

  读写锁，一个只读，一个写入，只要没有writer，read可以线程共享，读锁线程共享，写锁线程独占

• 抽象类：AbstractOwnableSynchronizer

  抽象类，独占方式的同步器，提供创建相关锁和同步器的抽象，由子类维护

• 抽象类(long)：AbstractQueuedLongSynchronizer

  抽象类，Long类型版本的AbstractOwnerableSynchronizer，适用于创建64位状态的多级别锁和屏障同步器

• 核心抽象类(int)：AbstractQueuedSynchronizer

  AQS，抽象类，模板方法模式，阻塞队列同步器。提供基础框架，实现为FIFO先进先出等待队列的阻塞锁和相关同步器（信号量，事件等等）

  依靠单个的原子int变量表示大多同步器（内部用atomicInteger维护）

  getState | setState(int new State) | compareAndSetState(int expect,int update)

• 锁常用类：LockSupport

  创建锁和同步类的基本线程阻塞原语

  park() 和 unpark() 方法分别是阻塞线程和解锁线程，较之Thread.suspend() Thread.resume()不会出现可能发生的死锁问题

• 锁常用类：ReentrantLock

  可重入的互斥锁，synchronized的平替，功能更强大更灵活。

• 锁常用类：ReentrantReadWriteLock

  ReentrantLock的实现ReadWriteLock接口的版本，读写版本，包括一个读锁和一个写锁

• 锁常用类：StampedLock

  票据锁，三种模式（读，写，乐观锁），一个stamp状态由版本和模式两部分。

  加锁方法会返回票据，相应的锁状态来表示并控制访问，0表示没有写锁被授权访问。读锁上分为乐观锁和悲观锁。

  • 解锁时需要加锁时返回的stamp值

  • 可乐观读，lock.tryOptimisticRead() ,lock.validate(stamp)

• 工具常用类：CountDownLatch

  同步辅助类，在其他线程执行操作完成前，让一个或多个线程等待倒计时。await计数归零时唤醒，coundown()计数-1

  类似lol进入游戏加载，等待10个人都加载好后才能进入游戏，影响的是主线程

  countdownlatch是一次性的

• 工具常用类：CyclicBarrier

  同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到达到某个公共屏障点。

  在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必需一直等待，barrier在释放线程后可以重用，因此叫Cyclic

  实例化时设置一个初始值，例如为n，调用barrier.await()达到n次后会唤醒所有的等待线程。计数+1

  各自影响，不影响主线程，赛车游戏，先到终点的车手等待其他人到终点进行结算

  可重用

• 工具常用类：Phaser

  同步辅助类，可实现CountDownLatch和CyclicBarrier类似的功能，且支持对任务动态调整，支持分层（树）结构来减少锁竞争，提高吞吐量。

• 工具常用类：Semaphore

  信号量，用来限制可同时访问资源的上限，acquire和release方法分别减信号量和加信号量

• 工具常用类：Exchanger

  两个线程之间协作的工具类，用于线程之间的数据交换。通过exchange()方法交换数据，一个线程exchange()后会等待另一个线程exchange()执行

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Collections并发集合

• Queue：ArrayBlockingQueue

  数组支持的有界阻塞队列，FIFO，新插入元素在队尾，取是从队头取。

• Queue：LinkedBlockingQueue

  基于双向链表的无界阻塞队列，FIFO，新插入元素在队尾，取是从队头取。吞吐量比上边的高，但是大多数并发性能低

• Queue：LinkedBlockingDeque

  基于双向链表的双端阻塞队列。FIFO，FILO 可以从队列的任意一头取元素

• Queue：ConcurrentLinkedQueue

基于单向链表的，线程安全的无界阻塞队列（CAS），FIFO，不允许null值，多个线程共享一个Collection时可用。 基于单向链表的，线程安全的无界并发队列（CAS），FIFO，不允许null值，多个线程共享一个Collection时可用。

• Queue：ConcurrentLinkedDeque

  基于双向链表的，线程安全的无界阻塞 双端队列，FIFO，FILO

• Queue：DelayQueue

  延时无界阻塞队列，Lock机制实现并发访问，只允许放延期对象，队尾插入元素，队头先“到期”，若队列元素没有到期，无法获取到该元素

• Queue：PriorityBlockingQueue

  无界优先级阻塞队列，Lock机制实现并发访问，priorityQueue的线程安全版，不允许null值，依赖compareable排序

• Queue：SynchronousQueue

  没有容量的同步队列，通过CAS实现并发访问，支持FIFO和FILO

• Queue：LinkedTransferQueue

  单向链表实现的无界阻塞队列，通过CAS实现并发访问，FIFO

  综合了ConcurrentLinkedQueue，SynchronousQueue（公平模式）和LinkedBlockingQueue的功能，同时提供更高效的实现

• List：CopyOnWriteArrayList

  ArrayList的写时复制版本，在add和set操作底层通过复制一份数组来保证线程安全性，开销很大，适合并发情况下读多写少的场景

• Set：CopyOnWriteArraySet

  内部维护一个CopyOnWriteArrayList，在add前调用AddIfAbsent遍历数组判断实现元素的不可重复。性能略低于前者

• Set：ConcurrentSkipListSet

  基于ConcurrentSkipListMap的可缩放并发NavigableSet实现，set的元素可以根据他们的顺序自然排序，也可以根据创建时提供的compareable方法来排序，取决于具体的构造方法

• Map：ConcurrentHashMap

  线程安全版本的HashMap，jdk1.7之前使用Lock和segment分段锁技术提高并发效率，1.8在元素操作时使用cas+synchronized保证并发安全

• Map：ConcurrentSkipListMap

  线程安全的有序的hash表（相当于线程安全的TreeMap），映射可以根据自然顺序进行排序，也可以根据创建时提供的compareable方法来排序。取决于具体的构造方法

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Atomic原子类

其基本的特征就是在多线程环境下，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，保证这些类型的原子性操作，执行其中的指令时不会被打断

jvm层面硬件指令保证原子操作

• 基础类型：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong

• 数组：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray

• 引用：AtomicReference，AtomicMarkableReference，AtomicStampedReference

• FieldUpdater：AtomicLongFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicReferenceFieldUpdater

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Executors线程池

• 接口：Executor

  Executor接口提供各种对线程任务的提交和调度策略

• ExecutorService

  继承自Executor接口，提供管理和终止的方法，提供Future以追踪一个后多个异步任务的执行情况，关闭ExecutorService导致程序停止接受新任务

• ScheduledExecutorService

  继承自ExecutorService，可以延迟安排任务

• AbstractExecutorService

  继承自ExecutorService，提供默认的抽象实现（模板方法模式），newTaskFor返回的RunnableFuture实现submit，invokeAny和invokeAll方法。

  默认情况下，RunnableFuture是它提供的FutureTask类

• FutureTask

  Future的基础实现，get()获取任务结果，cancel()取消任务等，任务未完成时，get方法会阻塞到

  常用于封装Callable和Runnable，也可以作为一个任务提交到线程池中

  基于CAS，提供额外的类供我们自定义task实现

• 核心：ThreadPoolExecutor

  线程池，实现了AbstractExecutorService，也是一个ExecutorService，使用预设的线程池执行提交的任务，通常用Executors工厂方法创建

• 核心：ScheduledThreadPoolExecutor

  带延迟执行功能的线程池

• 核心：Fork/Join框架

  jdk7加入的一个线程池类，Fork/Join是分治算法的并行实现

  提供更良好的并行性能和简单高效的设计技术

• 工具类：Executors

  工具类，用来创建ExecutorService，ScheduleExecutorService，ThreadFactory，Callable，ThreadPoolExecutor，ScheduleThreadPoolExecutor，ForkJoinPool等对象