JUC并发编程，线程池(介绍、使用、参数)，原子类(Atomic-线程安全)，锁机制(Lock)，信号量工具类(Tools)，并发集合类
一、JUC(java.util.concurrent)并发编程
Jdk5开始出现
JUC：让开发者在多线程编程中更加简单、方便
通过JDK内置了一些类、接口、关键字，补充完善了JDK对于并发编程支持的“短板”
提供了并发编程、线程安全相关的类和接口，方便并发编程
1. JUC中的类和接口
线程创建中使用的 Callable接口 与 Future接口都属于JUC中的内容
查看JUC中的类与接口
- 找到java.util.concurrent包
- 选中concurrent点击右键，选择Diagrams
- 选择show Diagram
2. 主要包含的功能
Executor：线程池
Atomic：原子操作类
Lock：锁
Tools：信号量工具类
二、线程池
1. 为什么使用线程池：
线程的创建和销毁，会消耗一定的系统资源。如果频繁的新建和销毁线程，可能会大量的消耗系统资源。
如何在需要频繁的创建、销毁线程的场景下保证系统响应时间更快，减少资源消耗？ --- 使用线程池。
2. 什么是线程池：
内容的一块空间。这块空间中存放了一些实例化好的线程对象。
当代码中需要使用线程时直接从线程池获取。当代码中线程执行结束或需要销毁时，把线程重新放入回到线程池，而不是让线程处于死亡状态。
3. 线程池特点：
3.1 优点:
- 降低系统资源的消耗。通过重用线程对象，降低新建和销毁线程产生的资源消耗
- 提高系统的响应速度。直接获取内存中的线程对象，减少新建线程的时间。
- 提供线程的可管理性。可以限制线程池中的线程数量，避免无限制创建或cpu资源耗尽等问题
3.2 缺点：
默认情况下，无论需要还是不需要线程，线程池中都会有线程对象，会占用一定的内存空间。
4.Executor-JUC中的线程池
4.1Executor介绍：
Executor(执行器)线程池中的顶级接口，有个execute()方法，参数为Runnable接口类型
5. 线程池参数
corePoolSize：核心线程数
maximumPooSize：最大线程数(核心线程数+临时线程数)
keepAliveTime：空闲时间
线程的空闲时间超过指定的时间，线程消亡，直到线程池中的个数为核心线程数
TimeUnit unit：空闲时间单位 枚举类型
纳秒、微秒、毫秒、秒、分钟、小时、天
BlockingQueue<Runnable> workQueue：阻塞队列
队列：底层实现 数组、链表；先进先出 单向
队列任务为空：阻塞获取任务
队列任务满时：阻塞添加任务
ThreadFactory threadFactory：线程工厂---创建线程对象
RejectedExecutionHandler handler：拒绝策略 ThreadPoolExecutor中的静态内部类
- AbortPolicy: 丢弃新任务，抛出异常，提示线程池已满(默认)。
- DisCardPolicy: 丢弃任务，不抛出异常。
- DisCardOldSetPolicy: 将消息队列中最先进入队列的任务替换为当前新进来的任务。
- CallerRunsPolicy: 由调用该任务的线程处理, 线程池不参与, 只要线程池未关闭，该任务一直在调用者线程中。
三、Atomic-原子类(线程安全)
原子性：操作过程中不允许其他线程干扰, 可以理解为数据操作是整体，整体只有成功或失败，不允许出现部分成功部分失败。
与synchronized同步锁的原子性有些差异：多个线程操作同一资源，只能一个线程持有锁操作资源，其他线程需要等待，等待该线程执行完，其他线程再抢占资源(cpu分配)
例如：
num++在多线程下执行是不安全的, num++可以分解为
1. 读取num的值(从主内存拷贝)
2. 对num+1(在工作内存中, 操作拷贝的副本)
3. 把结果赋值给num(同步到主内存)
所以说num++是不具备原子性的。
如果希望num++具备原子性，可以把num++的三个步骤看做一个不可拆分的整体。
1. AtomicInteger
AtomicInteger a = new AtomicInteger();
提供的方法：
getAndIncrement()： a++，先获取值再自增
incrementAndGet()： ++a，先自增再获取值
getAndDecrement()： a--，先获取值再自减
decrementAndGet()： --a，先自减再获取值
getAndAdd(num)： 先获取值，再加指定值
addAndGet(num)： 先加指定值，再获取值
set(num)： 修改值 a = num
getAndSet()： 先获取值，在修改为指定值
get()： 获取值
底层实现：
原子类AtomicInteger底层使用的是volatile和cas
四、Lock-JUC锁机制
1. locks包介绍
Java.util.concurrent.locks:JUC中对锁机制支持提供的包
2. JUC锁机制(AQS)
AQS全名AbstractQueuedSynchronizer，是并发容器JUC（java.util.concurrent）下locks包内的一个类。
它实现了一个FIFO(FirstIn、FisrtOut先进先出)的队列。底层实现的数据结构是一个双向链表
工作原理：
AQS的核心思想为如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制AQS是使用队列实现的锁，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。
AQS使用一个int state成员变量来表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成获取资源线程的排队工作。
AQS使用CAS对该同步状态进行原子操作实现对其值的修改，当state大于0的时候表示锁被占用，如果state等于0时表示没有占用锁。
3. 锁机制介绍
JUC中锁的底层使用的就是AQS
- ReentrantLock: Lock接口的实现类, 可重入锁。相当于synchronized同步锁
- ReentrantReadWriteLock：ReadWriteLock接口的实现类。类中包含两个静态内部类，ReadLock读锁、WriteLock写锁。
- Condition：是一个接口，都是通过lock.newCondition()实例化。属于wait和notify的替代品。提供了await()、signal()、singnalAll()与之对应
- LockSupport：和Thread中suspend()和resume()相似
五、Tools-JUC信号量工具类
Tools是JUC中的工具类， 其中包含：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore
1. CountDownLatch倒计时锁存器
在开发中经常遇到在主线程中开启多个线程去并行执行任务，并且主线程需要等待所有子线程执行完毕后再进行汇总的场景。之前是使用join() | 主线程休眠实现的，但是不够灵活，某些场合和还无法实现，所以开发了CountDownLatch这个类。底层基于AQS。
CountDown是计数递减的意思，Latch是门闩(shuan)的意思。内部维持一个递减的计数器。可以理解为初始有n个Latch，等Latch数量递减到0的时候，结束阻塞, 执行后续操作。
2. CyclicBarrier回环屏障
CountDownLatch优化了join()在解决多个线程同步时的能力，但CountDownLatch的计数器是一次性的。计数递减为0之后，再调用countDown()、await()将不起作用。为了满足计数器可以重置的目的，JDK推出了CyclicBarrier类。
await()方法表示当前线程执行时计数器值不为0则等待。如果计数器为0则继续执行。每次await()之后计算器会减少一次。当减少到0下次await从初始值重新递减。
3. Semaphore信号量
CountDownLatch和CyclicBarrier的计数器递减的，而Semaphore的计数器是可加可减的，并可指定计数器的初始值，并且不需要事先确定同步线程的个数，等到需要同步的地方指定个数即可。且Semaphore也具有回环重置的功能，这一点和CyclicBarrier很像。底层也是基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)。
六、并发集合类
并发集合类：主要是提供线程安全的集合
比如：
1. ArrayList对应的并发类是CopyOnWriteArrayList
2. HashSet对应的并发类是 CopyOnWriteArraySet -- 底层数组实现
3. HashMap对应的并发类是ConcurrentHashMap
这些类的方法API和之前学习的ArrayList、HashSet、HashMap的API是相同的，所以重在实现原理上, 而不是API的使用上