JUC 02

今天是2025/03/27 8:55 day 13

总路线请移步主页Java大纲相关文章

今天进行JUC 3,4,5 个模块的归纳

首先是JUC的相关内容概括的思维导图

由于内容比较多且重要，

个人还整理了一份详细JUC的思维导图，需要的请评论。是 xmind文件

 

 

---

3. 并发集合

1. ConcurrentHashMap

   • 实现原理：

     • JDK 1.7 使用分段锁（Segment），每个段独立加锁，提升并发度。

     • JDK 1.8 改为 CAS + synchronized，锁粒度细化到单个链表节点或红黑树根节点，写操作仅锁冲突部分。

   • 特性：

     • 读操作无锁（通过 volatile 保证可见性）。

     • size() 方法通过基础计数器（baseCount）和辅助计数器估算，非精确值。

   • 适用场景：高并发读写的键值存储，如缓存。

2. CopyOnWriteArrayList/Set

   • 实现原理：

     • 写操作（如 add）时复制新数组，修改后替换原数组。读操作直接访问原数组，无锁。

   • 特性：

     • 写性能差（复制开销大），适合读多写极少场景（如监听器列表）。

     • 迭代器遍历的是旧数组，不会反映后续修改。

3. 阻塞队列

   • ArrayBlockingQueue：

     • 基于数组，有界队列，生产者-消费者模型，使用 ReentrantLock 控制并发。

   • LinkedBlockingQueue：

     • 基于链表，默认无界（Integer.MAX_VALUE），可指定容量。吞吐量通常高于数组队列。

   • PriorityBlockingQueue：

     • 无界优先级队列，元素按自然顺序或 Comparator 排序。

   • DelayQueue：

     • 元素需实现 Delayed 接口，按延迟时间排序，用于定时任务调度。

   • LinkedTransferQueue：

     • 支持“转移”模式（transfer()），生产者阻塞直到消费者取走元素。

---

4. 同步器（Synchronizers）

1. CountDownLatch

   • 作用：一次性栅栏，主线程等待多个子任务完成。

   • 核心方法：

     • countDown()：计数器减 1。

     • await()：阻塞直到计数器归零。

   • 场景：服务启动时等待所有组件初始化完成。

2. CyclicBarrier

   • 作用：可重复使用的栅栏，线程到达后等待，直到所有线程就绪。

   • 特性：

     • 支持重置（reset()）和回调（Runnable 任务在所有线程到达后执行）。

   • 场景：多线程分阶段处理数据（如并行计算后汇总结果）。

3. Semaphore

   • 作用：控制同时访问资源的线程数（如限流）。

   • 核心方法：

     • acquire()：获取许可（若无可用则阻塞）。

     • release()：释放许可。

   • 模式：

     • 公平模式（按请求顺序分配）与非公平模式（允许插队）。

4. Exchanger

   • 作用：两个线程间交换数据，适用于生产者-消费者协作。

   • 场景：一个线程生成数据，另一个线程处理数据，通过交换缓冲区提高效率。

---

5. 执行器框架（Executor）

1. 核心接口

   • Executor：基础接口，定义 execute(Runnable)。

   • ExecutorService：扩展生命周期管理（shutdown()）和任务提交（submit() 返回 Future）。

2. 线程池实现

   • ThreadPoolExecutor：

     • 参数：

       • corePoolSize：核心线程数（即使空闲也不回收）。

       • maxPoolSize：最大线程数（队列满时创建新线程）。

       • keepAliveTime：非核心线程空闲存活时间。

       • workQueue：任务队列（如 ArrayBlockingQueue）。

       • RejectedExecutionHandler：拒绝策略（默认抛出异常）。

     • 拒绝策略：

       • AbortPolicy（默认）、CallerRunsPolicy（提交者执行任务）、DiscardPolicy（静默丢弃）。

   • ScheduledThreadPoolExecutor：

     • 支持定时（schedule()）和周期性任务（scheduleAtFixedRate()）。

     • 内部使用 DelayQueue 存储任务，按触发时间排序。

3. 工具类 Executors

   • 常用工厂方法：

     • newFixedThreadPool(int)：固定线程数，无界队列（慎防 OOM）。

     • newCachedThreadPool()：无界线程池，适合短时异步任务。

     • newSingleThreadExecutor()：单线程串行执行任务。

   • 风险：无界队列（如 LinkedBlockingQueue）可能导致内存溢出。

4. 异步结果处理

   • Future：

     • 通过 get() 阻塞获取结果，支持超时和取消任务。

   • Callable：

     • 类似 Runnable，但可返回结果或抛出异常。

---

关键对比与最佳实践

• ConcurrentHashMap vs Hashtable：

  • ConcurrentHashMap 锁粒度更细，并发性能更高。

• CountDownLatch vs CyclicBarrier：

  • CountDownLatch 一次性，由主线程等待；CyclicBarrier 可重复，线程相互等待。

• 线程池配置：

  • CPU 密集型：线程数 ≈ CPU 核心数。

  • IO 密集型：线程数可适当增加（如 2 * CPU 核心数）。

  • 避免无界队列，使用 ThreadPoolExecutor 自定义参数。