共计 3710 个字符，预计需要花费 10 分钟才能阅读完成。
大家好，我是悟空。先做个简略自我介绍:
硕士毕业于世界排名 Top9 的德国慕尼黑工业大学（计算机学科排名），国内毕业于同济大学，问题业余排名 Top1，获公派留学全额奖学金。现就职于一线明星互联网公司。
面试久了，你会发现 Java 并发编程 是面试的重点考察点。并且随着公司的倒退，用户量级会一劳永逸，高性能、高并发的问题天然防止不了，因而具备并发解决能力的 Java 程序员必然是宽广公司渴求的香饽饽。
接下来和大家分享我对 Java 并发常识的见解，全文次要分为如下 6 大点：
- Java 并发工具的痛点
- 三大类：线程平安、方便管理、互相配合
- 第一类：为了线程平安
- 第二类：为了治理线程
- 第三类：为了线程合作 – 管制并发流程的工具类
- 面试常见问题
1、Java 并发工具痛点
Java 并发中，一块十分重要的内容就是对于各种工具类的了解，常见的狭义的并发工具包含：线程池、ConcurrentHashMap、AtomicInteger、CopyOnWriteArrayList、ArrayBlockingQueue、synchronized、LongAdder、ThreadLocal、各种 Lock、Future、CountDownLatch、Semaphore 等等。
以上这些工具，大家或多或少必定都应用过，然而如果让咱们本人编写性能相似的工具类，就很容易出错，因为咱们可能会考虑不周；而 JDK 的常用工具类是通过了千万人测验的，值得信赖且功能完善。
咱们应该学会应用，并深刻了解这些工具类的原理。 非必须状况下，没有必要反复造轮子，因为如果让咱们本人写一个经得起考验的功能完善的线程池，那其实是十分艰难的，有几千行代码，实际上，能齐全读懂就曾经不太容易了。
从方才那一长串的工具类的名字中能够看出，并发工具的数量很多，而且性能如同也不尽相同，不容易齐全把握。
所以咱们在此，对 Java 中常见的工具类做一个梳理，把它们排排坐分分类，以便啃下这块“硬骨头”。
2、Java 工具三大类
Java 并发工具依照目标，一共分为 3 类：
- 第一类：为了线程平安
- 第二类：为了治理线程
- 第三类：为了线程合作——管制并发流程
具体开展请点击下方的思维导图↓↓↓
有了这样的分类，将来咱们拿到一个不相熟的并发工具类的时候，就能够对号入座。先建设起全局的概念，将来的学习就会容易很多。
上面咱们对这三个类别别离开展形容。
3、第一类：为了线程平安
第一类是最常见的工具类，最典型的有各种锁、原子类、ConcurrentHashMap 等，这些工具的目标都是帮忙咱们在并发的状况下保障线程平安。
就达到线程平安的工具类而言，有两个分类的角度，第一个是从 底层原理 来分，第二个是从 使用者 程序员的角度来分类。这两种分类只是视角不同，然而实质雷同，是一一对应的关系。
在此，咱们以线程平安里的老大哥“锁”为例，来一探到底：
1. 锁的分类——各种类型的锁很多，乱花渐欲迷人眼，如何拨开迷雾，看透实质？
下图这些分类，是从各种不同角度登程去看的，然而这些分类并不是互斥的，也就是多个类型能够并存：有可能一个锁，同时属于两种类型，比方 ReentrantLock 既是互斥锁，又是可重入锁。
2. 常见的锁别离属于哪类？实用场景是什么？
能够看出，通常咱们把锁分为以下这些类别：
- 乐观锁和乐观锁
- 共享锁和独占锁
- 偏心锁和非偏心锁
- 可重入锁和非可重入锁
- 可中断锁和不可中断锁
- 自旋锁和非自旋锁
咱们以 3 个最罕用的锁为例子，剖析类型和实用场景如下：
4、第二类：为了治理线程
除了方才说到的为了线程平安的工具类之外，当初将要介绍的“治理线程”也是很重要的一类并发工具，最典型的就是线程池和 Future 相干类，咱们先来看看线程池。
为了方便管理线程，提高效率——线程池
1 线程池的重要性
线程池是十分重要的工具，如果你要成为一个好的工程师，须要比拟好地把握这个常识，很多线上问题都是因为没有用好线程池所导致的。
即便你现阶段的指标还未思考那么深远，也要晓得，这基本上是面试必问的题目，而且面试官很容易从被面试者的答复中捕捉到被面试者的技术水平。
2 什么是“池”
软件中的“池”，能够了解为工厂，工厂里有肯定数量的工人，工人会帮忙你制作产品，然而每一个工人的招聘和培训都要花费很大老本，所以你心愿尽量利用这已有的例如 20 个工人长期帮你做事，而不是每次都从新招聘。
如果最近生意好，咱们能够适当扩招，然而工厂所能被调配到的资源是无限的，比方占地面积、资金等，所以当你真的接到过多订单的时候，你没方法有限扩招工人，所以订单只能排队，期待工人缓缓解决。
总结成两点，“池”的作用：
- 复用已有资源
- 管制资源总量
数据库连接池是这样，线程池也是如此。
当一个新工作过去了，我发现池里有闲暇的线程，我就间接派他去干活，不须要从新创立一条线程了，要晓得线程的创立和销毁可都是麻烦事；而如果新工作过去的时候，如果池里的线程都在忙，并且当初池子的线程曾经很多了，那么新工作就去排队~
3 为什么要应用线程池
总而言之是减小开销，提高效率：
1) 问题一：重复创立线程开销大
在 Java 中，如果每个申请达到就去创立一个新线程，开销是相当大的，因为每一个 Java 的线程就对应一个操作系统的线程。
在理论应用中，线程的创立和销毁都是须要工夫的，如果是一个量级十分轻的申请，服务器也要新创建一条线程去解决，那么有可能创立和销毁线程耗费的工夫，比申请解决的工夫还更长。
2) 问题二：过多的线程会占用太多内存
创立过多的线程还会导致内存溢出。流动的线程须要耗费系统资源，如果在一个 JVM 里创立太多的线程，可能会使零碎因为适度耗费内存或“切换适度”而导致系统资源有余。
3) 解决以上两个问题的思路
尽可能应用大量的线程——防止内存占用过多
让这部分线程都放弃工作，且能够重复执行工作——防止生命周期的损耗
4 线程池益处
- 线程池解决了线程生命周期开销问题和系统资源有余的问题
线程池刚创立的时候，会先创立肯定数量的线程，比如说 10 个，这样当有新申请调配过去的时候，就能够间接从池子里取出一个曾经创立好的线程，间接开始解决申请，这样就省去了创立线程的工夫。
再加上对线程的重复使用，就能够大大减小了线程生命周期的开销，而且因为在申请达到时线程曾经存在，所以打消了线程创立所带来的提早，应用应用程序响应更快，加强了用户体验。
- 正当兼顾内存和 CPU 的应用
通过灵便适当地调整线程中的线程数目，使得既不会因为线程太多导致内存溢出（防止抛出 java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread），也不会因为线程太少导致节约 CPU 资源，而是能够达到完满的均衡。
- 对立治理资源
应用线程池能够对立治理工作队列和线程，例如能够对立开始和完结，比单个线程逐个解决工作要更不便、更易于治理。同时这样也便于数据统计，因为每个 ThreadPoolExecutor 还保护一些根本统计数据，例如已实现工作的数量。
5 线程池适宜利用的场合
当一个服务器承受到大量短小线程的申请时，应用线程池技术是十分适合的，它能够大大减少线程的创立和销毁次数，进步服务器的工作效率。
获取子线程的运行后果——Future 相干类
Future 的核心思想是：一个办法的计算过程可能十分耗时，始终在原地期待办法返回，显然不明智。能够把该计算过程放到线程池去执行，并通过 Future 去管制办法的计算过程，在计算出后果后间接获取该后果，这样就防止了傻傻期待造成的工夫节约。
在 JDK 8 中，还引入了很好用的 CompletableFuture，能够实现例如“期待多个异步工作实现后，获取到后果，再利用这些后果执行接下来的工作”等更简单的性能。
5、第三类：为了线程合作
除了以上讲的“为了线程平安”、“为了治理线程”外，第三类并发工具类就是为了线程之间的合作互助。
管制并发流程的工具类，作用就是帮忙咱们程序员更容易得让线程之间发展单干，让线程之间相互配合，来满足业务逻辑，比方让线程 A 期待线程 B 执行结束后再执行工作等单干策略。
管制并发流程的工具类 简称同步工具类，次要有以下几个：
6、面试常见问题
对于 Java 并发工具类和原理，每一个类都有十分多的知识点将会作为面试时常见的问题。
在此咱们仅以 ConcurrentHashMap 为例，问题的难度会逐步增大：
· 比照 Hashtable, HashMap, TreeMap，它们有什么不同？
· 同样是线程平安，ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别？
· 为什么有 Collections.synchronizedMap()，还须要 ConcurrentHashMap？
· HashMap（HashSet 同理）在多线程下可能造成 CPU100%，是为什么？
· JDK8 的 ConcurrentHashMap 也会造成 CPU 100%，你晓得吗？
· HashMap 在 Java 7 和 8 有什么不同？
· ConcurrentHashMap 在 Java 7 和 8 有什么不同？画一下结构图
· 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树？
· ConcurrentHashMap 的扩容流程你理解吗？画一下流程图
作者 | 悟空 慕课网新星讲师
起源 | 慕课网（imooc.com）
本文由 mdnice 多平台公布