JUC容器介绍

目录

• JUC结构
• 1、tools（工具类）
  • CountDownLatch
  • CyclicBarrier
  • Semaphore
  • CyclicBarrier 和 CountDownLatch 区别
• 2、executor
  • Java创建线程池的方式
  • 线程池的理解以及使用
• 3、atomic
• 4、Lock锁(重点)
  • 什么是Synchronized？
  • Synchronized和lock
• 5、集合类不安全

JUC结构

1. tools（工具类）：又叫信号量三组工具类，包含有
   1. CountDownLatch（倒计数） 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
   2. CyclicBarrier（循环栅栏） 之所以叫barrier，是因为是一个同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 ，并且在释放等待线程后可以重用。
   3. Semaphore（信号量） 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。
2. executor(执行者)：是Java里面线程池的顶级接口，但它只是一个执行线程的工具，真正的线程池接口是ExecutorService，里面包含的类有：
   1. ScheduledExecutorService 解决那些需要任务重复执行的问题
   2. ScheduledThreadPoolExecutor 周期性任务调度的类实现
3. atomic(原子性包)：是JDK提供的一组原子操作类，
4. locks（锁包）：是JDK提供的锁机制，相比synchronized关键字来进行同步锁，功能更加强大，它为锁提供了一个框架，该框架允许更灵活地使用锁包含的实现类有：
   1. ReentrantLock 它是独占锁，是指只能被独自占领，即同一个时间点只能被一个线程锁获取到的锁。
   2. ReentrantReadWriteLock 它包括子类ReadLock和WriteLock。ReadLock是共享锁，而WriteLock是独占锁。
   3. LockSupport 它具备阻塞线程和解除阻塞线程的功能，并且不会引发死锁。
5. collections(集合类)：主要是提供线程安全的集合， 比如：
   1. ArrayList对应的高并发类是CopyOnWriteArrayList，
   2. HashSet对应的高并发类是 CopyOnWriteArraySet，
   3. HashMap对应的高并发类是ConcurrentHashMap等等

1、tools（工具类）

JUC 中的同步器三个主要的成员：CountDownLatch、CyclicBarrier 和 Semaphore，通过它们可以方便地实现很多线程之间协作的功能。

CountDownLatch

叫倒计数，允许一个或多个线程等待某些操作完成。

看几个场景：1、跑步比赛，裁判需要等到所有的运动员（“其他线程”）都跑到终点（达到目标），才能去算排名和颁奖。

2、模拟并发，我需要启动 100 个线程去同时访问某一个地址，我希望它们能同时并发，而不是一个一个的去执行。

用法：CountDownLatch 构造方法指明计数数量，被等待线程调用 countDown 将计数器减 1，等待线程使用 await 进行线程等待。

CyclicBarrier

叫循环栅栏，它实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行，而且当所有等待线程被释放后，CyclicBarrier 可以被重复使用。CyclicBarrier 的典型应用场景是用来等待并发线程结束。

CyclicBarrier 的主要方法是 await()，await() 每被调用一次，计数便会减少 1，并阻塞住当前线程。当计数减至 0 时，阻塞解除，所有在此 CyclicBarrier 上面阻塞的线程开始运行。在这之后，如果再次调用 await()，计数就又会变成 N-1，新一轮重新开始，这便是 Cyclic 的含义所在。CyclicBarrier.await() 带有返回值，用来表示当前线程是第几个到达这个 Barrier 的线程。

Semaphore

Java 版本的信号量实现，用于控制同时访问的线程个数，来达到限制通用资源访问的目的，其原理是通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

如果 Semaphore 的数值被初始化为 1，那么一个线程就可以通过 acquire 进入互斥状态，本质上和互斥锁是非常相似的。

但是区别也非常明显，比如互斥锁是有持有者的，而对于 Semaphore 这种计数器结构，虽然有类似功能，但其实不存在真正意义的持有者，除非我们进行扩展包装。

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 区别

CountDownLatch 是不可以重置的，所以无法重用，CyclicBarrier 没有这种限制，可以重用。

CountDownLatch 的基本操作组合是 countDown/await，调用 await 的线程阻塞等待 countDown 足够的次数，不管你是在一个线程还是多个线程里 countDown，只要次数足够即可。CyclicBarrier 的基本操作组合就是 await，当所有的伙伴都调用了 await，才会继续进行任务，并自动进行重置。

CountDownLatch 目的是让一个线程等待其他 N 个线程达到某个条件后，自己再去做某个事（通过 CyclicBarrier 的第二个构造方法 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，在新线程里做事可以达到同样的效果）。

而 CyclicBarrier 的目的是让 N 多线程互相等待直到所有的都达到某个状态，然后这 N 个线程再继续执行各自后续（通过 CountDownLatch 在某些场合也能完成类似的效果）。

2、executor

关于线程池更多更详细的请看之前的文章：

Java创建线程池的方式

线程池的理解以及使用

3、atomic

包含有AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicIntegerArray等原子变量类，他们的实现原理大多是持有它们各自的对应的类型变量value，而且被volatile关键字修饰了。这样来保证每次一个线程要使用它都会拿到最新的值。

4、Lock锁(重点)

什么是Synchronized？

Synchronized和lock

1. Lock是一个接口，而synchronized是关键字。
2. synchronized会自动释放锁，而Lock必须手动释放锁。
3. Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized不会，线程会一直等待下去。
4. 通过Lock可以知道线程有没有拿到锁，而synchronized不能。
5. Lock能提高多个线程读操作的效率。
6. synchronized能锁住类、方法和代码块，而Lock是块范围内的

synchronized是Java的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。JDK1.5以后引入了自旋锁、锁粗化、轻量级锁，偏向锁来有优化关键字的性能。

Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

Syncronized锁，如果用这个关键字修饰一个静态方法，锁住了什么？如果修饰成员方法，锁住了什么？

synchronized修饰静态方法以及同步代码块的synchronized (类.class)用法锁的是类，线程想要执行对应同步代码，需要获得类锁。

synchronized修饰成员方法，线程获取的是当前调用该方法的对象实例的对象锁。

对象锁：

它只作用于同一个对象，如果调用两个同一个类的对象上的同步代码块，就不会进行同步。

类锁：

锁住的是当前类的 Class 对象，它会作用于整个类，也就是说两个线程调用同一个类的不同对象上的这种同步语句，也会进行同步。

1、有线程访问对象的同步代码块时，其他线程是可以访问该对象的非同步代码块的。

2、若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步代码块（同步方法）时，另一个访问对象的同步代码块（同步方法）的线程会被阻塞。

3、若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步代码块时，另一个访问对象同步方法的线程会被阻塞，反之亦然（这点在后续介绍 synchronized 底层原理之后你就会明白原因了）。

4、同一个类的不同对象的对象锁互不干扰

5、类锁作用于整个类

更多锁（ReentrantLock、ReadWriteLock读写锁）的文章请关注更多文章

5、集合类不安全

ArrayList、HashSet、HashMap线程都不安全

在集合中 Vector 和 HashTable 是线程安全的。源码中把各自核心方法添加上了synchronized 关键字。

Collections 工具类提供了相关的 API，可以让上面那 3 个不安全的集合变为安全的。

1. Collections.synchronizedCollection(c)
2. Collections.synchronizedList(list)
3. Collections.synchronizedMap(m)
4. Collections.synchronizedSet(s)