java并发包提供哪些并发工具类？

我们通常所说的并发包就是java.util.concurrent及其子包，集中了java并发的各种工具类，主要包括以下几个方面：

  • 提供了比synchronized更加高级的同步结构，包括CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等，可以实现更加丰富的多线程操作，比如利用Semaphore作为资源控制器，可以控制同时工作的线程数量。
  • 各种线程安全的容器，比如ConcurrentHashMap、ConcurrenSkipListMap还有线程安全的动态数组CopyOnWriteArrayList。
  • 各种并发队列实现，如各种 BlockedQueue 实现，比较典型的ArrayBlockingQueue、SynchorousQueue。
  • 强大的Executor框架，可以创建各种不同类型的线程池，来调度任务运行。

我们进行多线程编程的目的：

  1. 利用多线程提高程序的扩展能力，已达到业务对吞吐量的要求。
  2. 协调线程间调度、交互，以完成业务逻辑。
  3. 线程间传递数据和状态，这同样是实现业务逻辑的需求。

并发包下同步结构：

  • CountDownLatch：允许一个或多个线程等待某些操作完成
  • CyclicBarrier：一种辅助性的同步结构，允许多个线程等待到达某个屏障。
  • Semaphore：Java版本的信号量实现。

Java提供典型的信号量实现，它通过控制一定数量的允许的方式，来达到限制通用资源访问的目的。

CountDownLatch和CyclicBarrier的区别

  • CountDownLatch是不可重置的，所以无法重用，而CyclicBarrier没有这种限制。
  • 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，不管是在单线程或者多线程里countDown，只要次数足够即可。
  • CyclicBarrier的基本操作组合就是await，当所有的parties都调用await时，才会继续进行任务，并且自动进行重置。

并发包提供的线程安全的map、list和set：

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如果我们侧重于Map放入或者获取的速度，而不在乎顺序，大多推荐使用ConcurrentHashMap，反之推荐使用ConcurrentSkipListMap。如果需要对大量的数据进行非常频繁的修改，ConcurrentSkipListMap也可能展现出优势。

两个CopyOnWrite容器，CopyOnWriteArraySet是通过包装了CopyOnWriteArrayList来实现的。CopyOnWrite的原理是，任何修改操作，比如add、remove、set都会拷贝原数组，修改后的数组替换原来的数组，通过这种防御性的方式来实现另类的线程安全。所以这种结构比较适合读多写少的操作，不然修改的开销还是比较明显的。