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JUC

2019-10-17 13:19:51   7  举报

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AI智能生成

Java JUC

java

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大纲/内容

JUC原子类

1. 基本类型: AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean ;

AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。

2. 数组类型: AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicReferenceArray ;

AtomicLongArray的作用则是对"长整形数组"进行原子操作。

3. 引用类型: AtomicReference, AtomicStampedRerence, AtomicMarkableReference ;

AtomicReference是作用是对"对象"进行原子操作。

4. 对象的属性修改类型: AtomicIntegerFieldUpdater, AtomicLongFieldUpdater, AtomicReferenceFieldUpdater 。

AtomicLongFieldUpdater可以对指定"类的 'volatile long'类型的成员"进行原子更新。它是基于反射原理实现的

JUC锁

同步锁synchronized/互斥锁ReentrantLock

JUC包中的锁

接口：Lock接口，ReadWriteLock接口，LockSupport阻塞原语，Condition条件抽象类：AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer ReentrantLock独占锁，ReentrantReadWriteLock读写锁 CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore是通过AQS来实现

基本概念

AQS -- 指AbstractQueuedSynchronizer类

分为“独占锁”和“共享锁”两种

CLH队列 -- Craig, Landin, and Hagersten lock queue

CLH队列是AQS中“等待锁”的线程队列

CAS函数 -- Compare And Swap

比较并交换函数，它是原子操作函数

AQS解析

共享

acquireShared(int)

doAcquireShared(int)

releaseShared()

doReleaseShared()

独占

2. acquire()

一. tryAcquire()

tryAcquire()尝试直接去获取资源，如果成功则直接返回；

二. addWaiter()

将当前线程加入到等待队列的队尾，并返回当前线程所在的结点

三. acquireQueued()

使线程在等待队列中获取资源，一直获取到资源后才返回。如果在整个等待过程中被中断过，则返回true，否则返回false

四. selfInterrupt()

让线程去休息，真正进入等待状态。

3.release(int)

tryRelease(int)

此方法是共享模式下线程释放共享资源的顶层入口，会释放指定量的资源，如果成功释放且允许唤醒等待线程，它会唤醒等待队列里的其他线程来获取资源

unparkSuccessor(Node)

Mutex（互斥锁）

Mutex是一个不可重入的互斥锁实现。锁资源（AQS里的state）只有两种状态：0表示未锁定，1表示锁定

Condition

能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒

LockSupport

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程，而且park()和unpark()不会遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引发的死锁”问题

ReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock

CountDownLatch

CountDownLatch是一个同步辅助类，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。

CountDownLatch是通过“共享锁”实现的。在创建CountDownLatch中时，会传递一个int类型参数count，该参数是“锁计数器”的初始状态，表示该“共享锁”最多能被count给线程同时获取。当某线程调用该CountDownLatch对象的await()方法时，该线程会等待“共享锁”可用时，才能获取“共享锁”进而继续运行。而“共享锁”可用的条件，就是“锁计数器”的值为0！而“锁计数器”的初始值为count，每当一个线程调用该CountDownLatch对象的countDown()方法时，才将“锁计数器”-1；通过这种方式，必须有count个线程调用countDown()之后，“锁计数器”才为0，而前面提到的等待线程才能继续运行！

CyclicBarrier

CyclicBarrier是一个同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)

Semaphore

Semaphore是一个计数信号量，它的本质是一个"共享锁"。

信号量维护了一个信号量许可集。线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可；当信号量中有可用的许可时，线程能获取该许可；否则线程必须等待，直到有可用的许可为止。线程可以通过release()来释放它所持有的信号量许可。

JUC线程池

架构图

1. Executor

它是"执行者"接口，它是来执行任务的。，Executor提供了execute()接口来执行已提交的 Runnable 任务的对象。Executor存在的目的是提供一种将"任务提交"与"任务如何运行"分离开来的机制。

2. ExecutorService

ExecutorService继承于Executor。它是"执行者服务"接口，它是为"执行者接口Executor"服务而存在的；准确的话，ExecutorService提供了"将任务提交给执行者的接口(submit方法)"，"让执行者执行任务(invokeAll, invokeAny方法)"的接口等等

3.AbstractExecutorService

AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。AbstractExecutorService存在的目的是为ExecutorService中的函数接口提供了默认实现。

4. ThreadPoolExecutor

继承于AbstractExecutorService抽象类

ScheduledThreadPoolExecutor

线程池状态

1. RUNNING

2. SHUTDOWN

3. STOP

4. TIDYING

5. TERMINATED

拒绝策略

AbortPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时，它将抛出 RejectedExecutionException 异常。

CallerRunsPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时，会在线程池当前正在运行的Thread线程池中处理被拒绝的任务。

DiscardOldestPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时，线程池会放弃等待队列中最旧的未处理任务，然后将被拒绝的任务添加到等待队列中。

DiscardPolicy

当任务添加到线程池中被拒绝时，线程池将丢弃被拒绝的任务。

(一) 创建“线程池”

1. newFixedThreadPool()

2. ThreadPoolExecutor()

ThreadFactory

程池中的ThreadFactory是一个线程工厂，线程池创建线程都是通过线程工厂对象(threadFactory)来完成的。

RejectedExecutionHandler

线程池默认会采用的是defaultHandler策略，即AbortPolicy策略。在AbortPolicy策略中，线程池拒绝任务时会抛出异常！

handler是ThreadPoolExecutor中拒绝策略的处理句柄。所谓拒绝策略，是指将任务添加到线程池中时，线程池拒绝该任务所采取的相应策略。

(二) 添加任务到“线程池”

1. execute()

execute()的作用是将任务添加到线程池中执行

2. addWorker()

addWorker(Runnable firstTask, boolean core) 的作用是将任务(firstTask)添加到线程池中，并启动该任务。

3. submit()

submit()实际上也是通过调用execute()实现的

(三) 关闭“线程池”

shutdown()/shutdownNow()

ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService是一个接口，它继承于于ExecutorService。它相当于提供了"延时"和"周期执行"功能的ExecutorService。

ScheduledExecutorService提供了相应的函数接口，可以安排任务在给定的延迟后执行，也可以让任务周期的执行。

Callable 和 Future

Future用于表示异步计算的结果

Callable 是一个接口，它只包含一个call()方法。Callable是一个返回结果并且可能抛出异常的任务。

Executos

newCachedThreadPool将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程。

synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务。

newSingleThreadExecutor将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，也使用的LinkedBlockingQueue；

LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；

newFixedThreadPool创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue；

LinkedBlockingQueue

newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；

JUC集合

Java集合包

1.List的实现类主要有: LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

2.Set的实现类主要有: HastSet和TreeSet。

3.Map的实现类主要有: HashMap，WeakHashMap, Hashtable和TreeMap。

(01) HashMap是存储“键-值对”的哈希表；它不是线程安全的，只适用于单线程。

(02) WeakHashMap是也是哈希表；和HashMap不同的是，HashMap的“键”是强引用类型，而WeakHashMap的“键”是弱引用类型，也就是说当WeakHashMap 中的某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap中被自动移除。WeakHashMap也不是线程安全的，只适用于单线程。

(03) Hashtable也是哈希表；和HashMap不同的是，Hashtable是线程安全的，支持并发。

(04) TreeMap也是哈希表，不过TreeMap中的“键-值对”是有序的，它是通过R-B Tree(红黑树)实现的；TreeMap不是线程安全的，只适用于单线程

JUC中的集合类

CopyOnWriteArrayList

1. CopyOnWriteArrayList的“动态数组”机制

它内部有个“volatile数组”(array)来保持数据。在“添加/修改/删除”数据时，都会新建一个数组，并将更新后的数据拷贝到新建的数组中，最后再将该数组赋值给“volatile数组”。

2. CopyOnWriteArrayList的“线程安全”机制

CopyOnWriteArrayList通过互斥锁来保护数据。在“添加/修改/删除”数据时，会先“获取互斥锁”，再修改完毕之后，先将数据更新到“volatile数组”中，然后再“释放互斥锁”；这样，就达到了保护数据的目的。

CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArraySet是通过CopyOnWriteArrayList实现的，

ConcurrentHashMap

(01) ConcurrentHashMap继承于AbstractMap抽象类。

(02) Segment是ConcurrentHashMap中的内部类，它就是ConcurrentHashMap中的“锁分段”对应的存储结构。ConcurrentHashMap与Segment是组合关系，1个ConcurrentHashMap对象包含若干个Segment对象。在代码中，这表现为ConcurrentHashMap类中存在“Segment数组”成员。

(03) Segment类继承于ReentrantLock类，所以Segment本质上是一个可重入的互斥锁。

(04) HashEntry也是ConcurrentHashMap的内部类，是单向链表节点，存储着key-value键值对。Segment与HashEntry是组合关系，Segment类中存在“HashEntry数组”成员，“HashEntry数组”中的每个HashEntry就是一个单向链表

ConcurrentSkipListMap

跳表(Skip List)，它是平衡树的一种替代的数据结构，但是和红黑树不相同的是，跳表对于树的平衡的实现是基于一种随机化的算法的，这样也就是说跳表的插入和删除的工作是比较简单的。

分支主题

ConcurrentSkipListSet

ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的

TreeSet是通过TreeMap实现的。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。FIFO

分支主题

LinkedBlockingQueue