J.U.C并發(fā)包簡介

J.U.C并發(fā)包, 即java.util.concurrent包, 是JDK的核心工具包, 是JDK1.5之后, 由 Doug Lea實現(xiàn) 并引入.
整個J.U.C包按照功能可劃分如下:

• J.U.C_locks: 鎖框架
• J.U.C_atomic: 原子類框架
• J.U.C_sync: 同步器框架
• J.U.C_collections: 集合框架
• J.U.C_executors: 執(zhí)行器框架

J.U.C_locks 鎖框架

早期的JDK版本中, 僅僅提供了synchronizd桩皿、wait幢炸、notify等等比較底層的多線程同步工具, 開發(fā)人員如果需要開發(fā)復雜的多線程應用, 通常需要基于JDK提供的這些基礎工具進行封裝, 開發(fā)自己的工具類. JDK1.5+后, Doug Lea根據(jù)一系列常見的多線程設計模式, 設計了JUC并發(fā)包, 其中java.util.concurrent.locks包下提供了一系列基礎的鎖工具, 用以對synchronizd、wait宛徊、notify等進行補充佛嬉、增強.

• 接口
  • Lock
  • Condition
  • ReadWriteLock
• 實現(xiàn)類
  • ReentrantLock
  • ReentrantReadWriteLock
  • StampedLock
• 輔助類
  • LockSupport
  • AbstractOwnableSynchronizer
    • AbstractQueuedLongSynchronizer
    • AbstractQueuedSynchronizer

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J.U.C_atomic 原子類框架

早期的JDK版本中, 如果要并發(fā)的對Integer暖呕、Long赡盘、Double之類的Java原始類型或引用類型進行操作, 一般都需要通過鎖來控制并發(fā), 以防數(shù)據(jù)不一致.
從JDK1.5開始, 引入了java.util.concurrent.atomic工具包, 該包提供了許多Java原始/引用類型的映射類, 如AtomicInteger缰揪、AtomicLong葱淳、AtomicBoolean, 這些類可以通過一種“無鎖算法”, 線程安全的操作Integer、Long艳狐、Boolean等原始類型.
所謂“無鎖算法”, 其實底層就是通過Unsafe類實現(xiàn)的一種比較并交換的算法, 大致的結(jié)構(gòu)如下: boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue); 當希望修改的值與expectedValue相同時, 則嘗試將值更新為updateValue, 更新成功返回true, 否則返回false.

• 更新基本類型
  • AtomicBoolean
  • AtomicInteger
  • AtomicLong
• 更新數(shù)組類型
  • AtomicIntegerArray
  • AtomicLongArray
  • AtomicReferenceArray
• 更新引用類型
  • AtomicReference
  • AtomicMarkableReference
  • AtomicStampedReference
• 更新字段
  • AtomicIntegerFieldUpdater
  • AtomicLongFieldUpdater
  • AtomicReferenceFieldUpdater
• 其他
  • Striped64
    • DoubleAccumulator
    • DoubleAdder
    • LongAccumulator
    • LongAdder

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J.U.C_sync 同步器框架

這里的J.U.C_sync同步器框架, 是指java.util.concurrent包下一些輔助同步器類, 每個類都有自己適合的使用場景:

• CountDownLatch: 倒數(shù)計數(shù)器, 構(gòu)造時設定計數(shù)值, 當計數(shù)值歸零后, 所有阻塞線程恢復執(zhí)行. 內(nèi)部實現(xiàn)了AQS框架.
• CyclicBarrier: 循環(huán)柵欄, 構(gòu)造時設定等待線程數(shù), 當所有線程都到達柵欄后, 柵欄放行. 其內(nèi)部通過ReentrantLock和Condition實現(xiàn)同步.
• Semaphore: 信號量, 類似于令牌, 用于控制共享資源的訪問數(shù)量. 其內(nèi)部實現(xiàn)了AQS框架.
• Exchanger: 交換器, 類似于雙向柵欄, 用于線程之間的配對和數(shù)據(jù)交換. 其內(nèi)部根據(jù)并發(fā)情況有“單槽交換”和“多槽交換”之分.
• Phaser: 多階段柵欄, 相當于CyclicBarrier的升級版, 可用于分階段任務的并發(fā)控制執(zhí)行. 其內(nèi)部比較復雜, 支持樹形結(jié)構(gòu), 以減少并發(fā)帶來的競爭.

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J.U.C_collections 集合框架

這里的J.U.C_collections集合框架, 是指java.util.concurrent包下的一些同步集合類, 按類型劃分可以分為: 符號表毫目、隊列、Set集合镀虐、列表 四大類, 每個類都有自己適合的使用場景.

• 符號表
  • ConcurrentMap: 接口
    • ConcurrentNavigableMap
      • ConcurrentSkipListMap
    • ConcurrentHashMap
• 隊列
  • BlockingQueue
    • TransferQueue
      • LinkedTransferQueue
    • BlockingDeque
      • LinkedBlockingDeque
    • LinkedBlockingQueue
    • ArrayBlockingQueue
    • PriorityBlockingQueue
    • DelayQueue
  • ConcurrentLinkedQueue
  • ConcurrentLinkedDueue
• Set集合
  • CopyOnWriteArraySet
  • ConcurrentSkipListSet
• 列表
  • CopyOnWriteArrayList

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J.U.C_executors 執(zhí)行器框架

executors框架是整個J.U.C包中類/接口關(guān)系最復雜的框架, executors其實可以劃分為3大塊, 每一塊的核心都是基于Executor這個接口.

• 線程池
• Future模式
• Fork/Join框架

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• Java線程池基本架構(gòu)

本文借鑒自segmentfault并發(fā)專欄