java juc包概述

爱被打了一巴掌 2023-06-08 03:18 14阅读 0赞

### 1 atomic包 ###

核心是CAS，主要提供了一系列原子变量更新操作的类，提供非阻塞式算法基础。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpeGFicw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**AtomicLong**的原理  value(valatile)+valueOffset+Unsafe

static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicLong.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
    public final long incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
    }

**AtomicLongArray**的原理和使用场景  
与AtoicLong一样，但是获取偏移值的方式比较复杂

public final long incrementAndGet(int i) {
        return getAndAdd(i, 1) + 1;
    }
    public final long getAndAdd(int i, long delta) {
        return unsafe.getAndAddLong(array, checkedByteOffset(i), delta);
    }

**AtomicLongFiledUpdater**

AtomicLongFieldUpdater<DeathlockTest> value = AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(DeathlockTest.class, "value");
 public static AtomicLongFieldUpdater newUpdater(Class tclass,
                                                        String fieldName) {
     Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
     if (AtomicLong.VM_SUPPORTS_LONG_CAS)
         return new CASUpdater(tclass, fieldName, caller);
     else
         return new LockedUpdater(tclass, fieldName, caller);
 }
 public long incrementAndGet(T obj) {
     long prev, next;
     do {
         prev = get(obj);
         next = prev + 1;
     } while (!compareAndSet(obj, prev, next));
     return next;
 }
 // 以CASUpdater为例
 public final boolean compareAndSet(T obj, long expect, long update) {
     accessCheck(obj);
     return U.compareAndSwapLong(obj, offset, expect, update);
 }

**AtomicReferennce** value(valatile)+valueOffset+Unsafe  
public final V getAndSet(V newValue) \{  
    return (V)unsafe.getAndSetObject(this, valueOffset, newValue);  
\}

**LongAdder** cells(Striped64)+CAS +volatile，适用于锁竞争很激烈场景

public void increment() {
     add(1L);
 }
 public void add(long x) {
     Cell[] as; long b, v; int m; Cell a;
     if ((as = cells) != null || !casBase(b = base, b + x)) {
         boolean uncontended = true;
         if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
             (a = as[getProbe() & m]) == null ||
             !(uncontended = a.cas(v = a.value, v + x)))
             longAccumulate(x, null, uncontended);
     }
 }

### 2 locks包 ###

![201906251151037.jpg][]  
 主要提供了显示锁，如重入锁（ReentrantLock）和读写锁（ReadWriteLock）。核心是AQS这个抽象队列同步器框架。J.U.C包中很多工具类都是基于AQS实现的，如

![2019080418285890.png][]

**ReentrantLock** AQS( CAS.state + queue)  
**ReentranReadWriteLock**  ( CAS + state + queue) state高读低写  
多个读线程同时持有读锁（只要写锁未被占用），而写锁是独占的，支持重入。

Stampedlock 读写使用state不同部分 AQS  
通过使用乐观读锁，在读的时候如果发生了写，应该通过重试的方式来获取新的值，而不应该阻塞写操作。  
乐观锁：本质上未使用任何锁，只是获取操作前的stamp，用于在操作完成后校验操作期间是否发生了写，是的话需要重试。

//乐观读锁的使用
    double distanceFromOrigin() {
        long stamp = stampedLock.tryOptimisticRead(); //获得一个乐观读锁
        double currentX = x;
        double currentY = y;
        if (!stampedLock.validate(stamp)) { //检查乐观读锁后是否有其他写锁发生，有则返回false；
                                            //如果true，即无写锁发生，则不进入if内部，整个过程未使用锁
            stamp = stampedLock.readLock(); //上面有写锁发生，需要获取一个悲观读锁
            try {
                currentX = x;
                currentY = y;
            } finally {
                stampedLock.unlockRead(stamp); //释放悲观读锁
            }
        } 
        return Math.sqrt(currentX*currentX + currentY*currentY);
    }

Stampedlock原理  
state 64位 初始为 0001 0000 0000；  
前7位（1-7位，2的0次幂开始）表示读，每获取一个读锁则加1；

别的位用来表示写，每获取一次写锁，加1000 0000，每次释放写锁再加一次1000 0000；  
第一次获取写锁：  
0001 0000 0000 + 0000 1000 0000 = 0001 1000 0000  
第一次释放写锁：  
0001 1000 0000 + 0000 1000 0000 = 0010 0000 0000  
第二次获取写锁：  
0010 0000 0000 + 0000 1000 0000 = 0010 1000 0000  
第二次释放写锁：  
0010 1000 0000 + 0000 1000 0000 = 0011 0000 0000  
第n次获取写锁：  
1110 0000 0000 + 0000 1000 0000 = 1110 1000 0000  
第n次释放写锁：  
1110 1000 0000 + 0000 1000 0000 = 1111 0000 0000  
可以看到第8位在获取和释放写锁时会产生变化，也就是说第8位是用来表示写锁状态的，前7位是用来表示读锁状态的，8位之后是用来表示写锁的获取次数的

获取锁得到邮编(stamp),释放锁需要带上邮编stamp  
参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/45323907

3 并发容器

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpeGFicw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
  
ConcurrentLinkedQueue queue+NODE+CAS(用于节点的替换)  
SynchronousQueue CAS put必须take，否则阻塞  
CopyOnWriteArraySet CopyOnWriteArrayList+Lock  
ConcurrentHashMap CAS  
LinkedBlockingQueue  ReentranLock+condition  
ArrayBlockingQUeue ReentranLock+condition

CopyOnWrite 到底是什么意思呢？它的原理是，任何改，如 add、set、remove，都会拷贝原数组，修改后替换原来的数组，通过这种防御性的方式，实现另类的线程安全。如下代码：

public boolean add(E e) {
        synchronized (lock) {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
               // 拷贝
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
               // 替换
            setArray(newElements);
            return true;
                }
    }
    final void setArray(Object[] a) {
        array = a;
    }

所以这种数据结构，相对比较适合读多写少的操作，不然修改的开销会较大

### 4 执行框架与线程池 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpeGFicw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

callable与runnable与 futrueTask  
实现线程池的8中方式  
线程池的参数

### 5 并发工具类 ###

![在这里插入图片描述][20190804184400795.png]

CounntDownLatch CAS+unsafe.park  
CyclicBarrier ReentranLock+condition  
Semaphore AQS

类结构参考：[https://blog.csdn.net/sixabs/article/details/98471709][https_blog.csdn.net_sixabs_article_details_98471709]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpeGFicw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230531/b6d87d3d40484c70bcc461ef949723fb.png
[201906251151037.jpg]: /images/20230531/083654f5ec0c456b8ce0bd746d18a6ef.png
[2019080418285890.png]: /images/20230531/53dc61ef621643fba8084bf381edf15b.png
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[20190804184400795.png]: /images/20230531/f259915e49984dde861259b69b54abd1.png
[https_blog.csdn.net_sixabs_article_details_98471709]: https://blog.csdn.net/sixabs/article/details/98471709