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并发编程的知识图谱

并发编程

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大纲/内容

并发工具类

CountDownLatch

线程计数

内部类Sync实现AQS同步器

CyclicBarrier

计数器可以reset

getNumberWaiting

isBroken是否被中断

基于ReentrantLock+Condition

Semaphore

Exchanger

CAS

compare and swap

基于冲突检测的乐观锁

操作数

内存位置

预期原值

新值

线程自旋

带来的问题

ABA

AtomicStampedReference解决

代码块原子性

CPU利用率

atomic

AtomicInterger

volatile+CAS 来保证原子操作

AtomicBoolean

AtomicLong

Future

Future获取异步任务的结果

ThreadLocal

本地线程副本变量工具类

各个线程互不干扰

高并发场景下实现无状态调用

空间换时间概念

要素

原子性

原要么全部执行，要么就全部都不执行

可见性

可见性指多个线程操作一个共享变量时，线程可以立即看到修改的结果

有序性

有序性，即程序的执行顺序按照代码的先后顺序来执行

锁

synchronized

控制线程同步

一段代码、方法、变量加锁

关键字

加锁操作的对象头中的markword

悲观锁，抢占式，引起其他线程阻塞

Lock

ReenTrantLock

可以获取锁的等待时间，避免死锁

获取各种锁的信息

灵活实现多路通知

底层调用Unsafe的park方法加锁

优点

实现公平锁

等待锁的时候响应中断

可以尝试获取锁

不同范围、不同顺序获取和释放锁

乐观锁

并发操作线程乐观，比较和替换操作放在修改内存变量中

悲观锁

操作资源时候持有独占锁

为什么要使用多线程

多核CPU

防止阻塞

建模、任务拆解

创建线程

实现方式

实现Runbale接口

重写方法是run

实现Callable接口

重写方法是call,可以抛出异常

Future对象获取异步计算结果

继承Thread类

状态

新建

就绪

start方法后，进入就绪状态

运行

调度到线程开始运行

阻塞

等待阻塞，wait

同步阻塞，synchronized 同步锁获取失败

sleep,join等阻塞

死亡

线程池

newCacheThreadPool:可缓存线程池

newFixedThreadPool：定长线程池，控制线程最大并发数量

newScheduledThreadPool：定长线程池，支持定时执行任务

newSingleThreadExecutor：单例线程池

线程池的优点

重复使用，减少开销

有效控制并发，提高使用率

提供定时执行、定期执行、单线程、并发控制

AQS:AbstractQueuedSynchronizer

独占式

ReentrantLock

共享式

Semaphore

CountDownLatch

组合

ReentrantReadWriteLock 

读写分离，读是共享，写是独占

并发集合

Vertor

ConcurrentHashMap

散列链表+红黑树

利用volatile+CAS实现

内部类TreeBin

ConcurrentSkipListMap

跳表，按照key自然排序

利用volatile+CAS实现

CopyOnWriteArrayList

数组

利用写时复制实现线程安全

volatile+ReentrantLock

ConCurrentLinkedQueue

链表

利用volatile+CAS

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