Java 语言特性【一】——JUC(Java 并发工具包)

引言

JUC即java.util.concurrent，是java提供的用于多线程处理的工具类库。重点关注 ConcurrentXXX、AtomicXXX、Executor、Caller&&Future、Queue、Locks。

打开jdk包，JUC代码就在rt.jar包中，concurrent下有atomic和locks两个package，并且还有concurrentXXX、Executor、Future、Queue等。想查看源码的话，JDK 安装的目录下有个 src.zip —— 这就是源码。

AtomicXXX，atomic即原子类，如图：

常用工具类及其作用

1、基本类型的原子类

AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，DoubleAccumulator，DoubleAdder，LongAccumulator，LongAdder 都是基本数据类型的原子类，更适合高并发场景。

以 AtomicLong 和 LongAdder 来说，AtomicLong 是通过 unsafe 类实现的，基于 CAS。unsafe 类是底层工具类，JUC 中很多类的底层都使用到了 unsafe 包中的功能。unsafe 类提供了类似 C 的指针操作，提供 CAS 等功能。并且 unsafe 类中的所有方法都是 native 修饰的。在说 AtomicXXX 之前，已经说过了关于 CAS的相关知识，并发与多线程【四】——同步与互斥。

LongAdder、DoubleAccumulator，DoubleAdder，LongAccumulator 四个类是 JDK1.8 中提供的更高效的操作类。LongAdder 基于 Cell 实现，使用分段锁思想，是一种空间换时间的策略，更适合高并发的场景。

LongAccumulator 提供了比 LongAdder 更强大的功能，能够指定对数据的操作规则，例如可以把数据的相加操作改为相乘操作。

2、对对象的原子读写功能的类

AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference 类中提供了对对象的原子读写功能，后两个类用于解决前面说过的 ABA 问题，分别基于时间戳和标记位来解决问题。

3、锁相关的类

锁相关的类，ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock、LockSupport。

ReentrantLock 前面已经说过是重入锁。与 ReentrantLock 独占锁不同的是，Sempaphore 是共享锁，允许多个线程共享资源，适用于限制使用共享资源线程数量的场景，例如100辆车要使用20个停车位，那么最多允许20个车占用停车位。

StampedLock是 JDK1.8 改进的读写锁，是使用一种 CLH 的乐观锁，能够有效防止写饥饿。所谓写饥饿是指在多线程读写时，读线程访问非常频繁，导致总是有读线程占用资源，写线程很难加上写锁。

4、异步执行相关的类

Executors、ForkJoinPool、FutureTask、CompletableFuture是异步执行相关的类。

JDK1.8中提供的 CompletableFuture 可以支持流试调用，可以很方便的进行多 future 的组合使用，例如可以同时执行两个异步任务，然后对执行结果进行合并处理，还可以很方便的设置完成时间。

JDK1.7中提供的 ForkJoinPool 采用分治思想，将大任务分解成多个小任务处理，然后再合并处理结果。ForkJoinPool 的特点是使用工作窃取算法，可以有效平衡多任务时间长短不一的场景。

5、常用的阻塞队列

线程池讲解的时候已经简单介绍过阻塞队列，这里补充一下LinkedBlockingDeque、ArrayBlockingQueue。

LinkedBlockingDeque 是双端队列，也就是可以分别从队头和队尾操作入队、出队。

ArrayBlockingQueue 是单端队列，只能从队尾入队，队头出队。

6、控制多线程协作时使用的类

CountdownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 是控制多线程协作时使用的类。

CountdownLatch 实现计数器功能，可以用来控制等待多个线程执行任务后进行汇总。

CyclicBarrier 可以让一组线程等待至某个状态之后，再同时执行，一般在测试时使用，可以让多线程更好的并发执行。

Semaphore 用来控制对共享资源的访问并发度。

7、常用的集合类

ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList是常用的两个集合类。

ConcurrentHashMap 可以拉出来一章单独讲。

这里了解一下 CopyOnWriteArrayList，COW 通过写入数据时进行 copy 修改，然后更新引用的方式，来消除并行读写中的锁使用，比较适合读多写少，数据量比较小，但是并发非常高的场景。

扩展

https://blog.csdn.net/a953713428/article/details/54384166