【并发编程】Java对并发编程的支持历史

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本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结。由于文章比较多，写的时间也比较散，所以我整理了个目录贴（传送门），方便查阅。

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本章主要对Java并发(Concurrent)在不同jdk版本中的发展简史进行学习。Java语言从第一版本至今，内置了对并发(Concurrent)的各种支持技术。为了能够让我们在学习Java并发(Concurrent)时，不被各种各样的并发技术弄得晕头转向，本章先对Java个版本中的主要并发技术进行简述。

1. JDK1.4及之前

在JDK1.4及之前的版本，主要提供的并发技术有：

• synchronized关键字
• volatile关键字
• 不变模式

1.1 volatile关键字

引用百度百科的解释：

volatile是一个类型修饰符（type specifier），就像大家更熟悉的const一样，它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

注：百度百科的解释并不是专门针对java语音中的volatile，而是C语音，不过其设计思想类型，可以拿来借鉴。

更通俗易懂的说法，在Java语音中，使用volatile关键字的目的：

• 标识这个变量是易变型变量
• 保证这个变量的可见性
• 保证一定的有序性

volatile关键字还涉及到JMM(Java内存模型,Java Memory Model)以及并发的三个特性(原子性、有序性和可见性)，关于volatile关键字的更多内容，计划在后续章节中进行更加详细的学习。

1.2 synchronized关键字

引用百度百科的一段解释：

synchronized 关键字，代表这个方法(或代码块)加锁,相当于不管哪一个线程（例如线程A），运行到这个方法时,都要检查有没有其它线程B（或者C、 D等）正在用这个方法(或者该类的其他同步方法)，有的话要等正在使用synchronized方法的线程B（或者C 、D）运行完这个方法后再运行此线程A,没有的话,锁定调用者,然后直接运行。它包括两种用法：synchronized 方法 和 synchronized 代码块 。

简单来说，synchronized关键字以同步方法和同步代码块的方式，为方法和代码块上的对象加锁。使得同一时刻，在这个对象上的多个线程，只能由持有这个对象锁的单个线程进行代码的调用执行。

synchronized 关键字能够保证代码的原子性、可见性和有序性。

关于synchronized关键字的更多内容，计划在后续章节中进行更加详细的学习。

1.3 不变模式

所谓不变模式，就是指：在并发编程中，为确保数据的一致性和正确性，使用一种不可改变的对象。依靠其不可变的性质，来确保在没有同步的情况下依旧保持一致性和正确性。

Java中不变模式相关技术有：

• final关键字
• String类型

关于不变模式，就简单进行这些介绍。如果感兴趣，可以自行学习。

2. JDK5

众所周知，JDK5是Java发展的一个重要版本，提供了很多技术，如泛型 Generic、枚举类型 Enumeration、可变参数varargs、注解 Annotations等等。

在JDK1.5版本中，也提供了对并发编程极为重要的一个包：java.util.concurrent(并发包)

java.util.concurrent(并发包)提供了一些列较为给力的并发技术，主要有：

• 原子(Atomic)类型：如AtomicInteger、AtomicReference等，保证变量的原子性和可见性。
• 显式锁(Lock)接口：对之前版本锁机制的重构，相较于synchronized 关键字，能够提供更加灵活的特性，如：能够指定锁定公平性、可以实现分组唤醒(Condition)、性能更好的锁。主要包括：Lock接口、ReadWriteLock接口和Condition接口。
• 计数器(CountDownLatch)：利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行。
• 回环栅栏(CyclicBarrier)：通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。
• 信号量(Semaphore)：Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。
• 并发集合：即集合类在并发环境下的版本。主要有：BlockingQueue(Queue)、ConcurrentMap(Map)、ConcurrentHashMap(HashMap)、CopyOnWriteArrayList(ArrayList)。
• Callable和Future接口：为了解决继承Thread类和实现Runnable接口存在的弊端(不允许声明检查型异常，不能定义返回值)，而引入的线程的新的定义方式。
• 执行器(Executor接口)：Executors相关类隐藏了如何处理Runnable的细节，提供了一组方法，能够创建拥有完善配置的线程池和executor。

关于原子(Atomic)类型、显式锁(Lock)接口、并发集合、Callable和Future接口、执行器(Executor接口)的更多内容，计划在后续章节中进行更加详细的学习。

3. JDK7

在JDK1.7版本中，主要提供的并发编程技术有：

• TransferQueue：比BlockingQueue性能更好的并发集合实现。
• 分支合并(Fork/Join)框架：运用分治法（divide-and-conquer）的思想，实现线程池中任务的自动调度，并且这种调度对用户来说是透明的，典型应用ForkJoinPool。

关于分支合并(Fork/Join)框架的更多内容，计划在后续章节中进行更加详细的学习。

4.JDK8

在JDK.18版本中，主要提供的并发编程技术有：

• 加法器(Adder)和累加器(Accumulator)：原子类型的扩充与优化，主要有：LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder和DoubleAccumulator，比AtomicLong和AtomicDouble性能更优。
• CompletableFuture：JDK5中Future的增强版。
• StampedLock：JDK5中ReadWriteLock的改进版。