首页  思维导图  详情

JUC编程

2025-02-28 14:56:44   0  举报





AI智能生成

包括乐观锁、悲观锁、公平锁、非公平锁、CAS、AQS、线程池、队列、原子类、同步工具类等

JUC

CAS

AQS

线程池

锁机制

作者其他创作

大纲/内容

核心部分及工具类

锁机制

ReentrantLock ：可重入互斥锁，支持公平/非公平模式，功能类似synchronized但更灵活

ReentrantReadWriteLock ：读写分离锁，允许多线程同时读，写时独占

StampedLock ：支持乐观读、悲观读和写锁，适合高并发场景

Condition ：与ReentrantLock配合实现线程协调（类似wait/notify）

同步工具类

CountDownLatch ：线程等待其他线程完成一组操作

CyclicBarrier ：线程在屏障点等待，直到所有线程到达后继续执行

Semaphore ：控制同时访问资源的线程数量

Exchanger ：两个线程在同步点交换数据

Phaser ：灵活的多阶段同步工具，支持动态调整参与线程

线程池

ThreadPoolExecutor ：自定义线程池，支持核心/最大线程数、队列等参数

ScheduledExecutorService ：定时任务线程池

Executors ：工厂类，提供newFixedThreadPool、newCachedThreadPool等快捷创建方式

原子类

AtomicInteger/AtomicLong/AtomicBoolean ：基本类型的原子操作

AtomicReference ：引用类型的原子操作

AtomicStampedReference ：带版本号的引用，解决ABA问题

LongAdder/DoubleAdder ：高并发累加器，性能优于原子类

队列

BlockingQueue ：阻塞队列接口，实现包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue

ConcurrentLinkedQueue ：非阻塞线程安全队列

SynchronousQueue ：直接传递元素的队列，无容量

ConcurrentHashMap

读操作无锁：通过 CAS（Compare and Swap）和 volatile 实现。

写操作：红黑树 + CAS + synchronized

高吞吐量：适用于读多写少的场景

链表转红黑树：链表长度超过8

红黑树转链表：红黑树长度<6

插入或更新时，通过 CAS 更新节点

读操作：完全无锁，通过 volatile 保证可见性

CAS（Compare And Swap）
乐观锁（无锁，冲突时重试）的一种实现方式

CAS是一种无锁算法，通过硬件指令（如cmpxchg）实现原子操作，核心步骤：
1、比较内存值与预期值是否一致。
2、若一致，更新为新值；否则重试。

优点

无锁设计，减少线程阻塞，适合低竞争场景

缺点

ABA问题：一个线程值从A→B→A时，其他线程读取变量时无法感知其变化，导致CAS误判，可通过AtomicStampedReference代替AtomicInteger解决

AtomicStampedReference.compareAndSet(预期值，当前值，当前状态位，下一状态位)

此时要求预期值和当前状态位均匹配的情况下，才能更新成功

根据实际业务场景来决定是否使用，例如对过程有严格要求的情况下，可以使用AtomicStampedReference，只关注结果的情况下，可以不考虑此情况

自旋开销：高并发下可能频繁重试，消耗CPU

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）
锁状态通过CAS实现，但是整体的模式是悲观锁（锁获取失败进入阻塞队列，直到获取锁）

AQS是JUC中锁和同步器的基础框架，全称是“Abstract Queued Synchronizer”。它是许多同步工具类（如ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等）的核心实现。

ReentrantLock(true)：公平锁，要排队
ReentrantLock(false)：非公平锁，可插队，默认
通过lock和unlock加解锁
通过lockInterruptibly方法进行加锁，可以通过thread.interrupt主动中断锁的获取
通过newCondition实现按业务条件来释放并等待
具备重入性，同一个线程可以多次加锁，每加一次锁，计数器会+1，unlock会-1，直到0才会释放锁

初始化CountDownLatch(任务数)
线程结束finally中，执行CountDownLatch.countDown，计数器减一
主线程CountDownLatch.await阻塞，等到计数器归0再继续执行

AQS的核心思想是通过一个状态变量（state）和一个FIFO队列来管理线程的获取和释放资源的过程：
状态变量：表示资源的状态（如锁是否被占用）。
FIFO队列：用于管理等待资源的线程。

AQS的工作原理
当线程尝试获取资源时，会调用tryAcquire方法。
如果获取失败，线程会被加入到等待队列中，并进入阻塞状态。
当资源被释放时，唤醒队列中的下一个线程。