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关于java:突击并发编程JUC系列启航篇

jiezi

Java 并发编程对于开发者来说是难点也是重点，想要把握学会并发编程，并不是一件很容易的事件，从本篇文章跟我一起攻克 Java并发编程 JUC 系列教程吧。
JUC 是 java.util.concurrent 的缩写，其实现参考了 EDU.oswego.cs.dl.util.concurrent，是 JSR 166 标准规范的一个实现；JSR 166 是一个对于 Java 并发编程的标准提案，在 JDK 中，该标准由java.util.concurrent 包实现。即JUC 是 Java 提供的并发包，其中蕴含了一些并发编程用到的根底组件。
JUC 这个包下的类基本上蕴含了咱们在并发编程时用到的一些工具。大抵能够分为以下几类：

  • 原子更新
    Java 从 JDK1.5 开始提供了 java.util.concurrent.atomic 包，不便程序员在多线程环 境下，无锁的进行原子操作。在 Atomic 包里一共有 12 个类，四种原子更新形式，别离是原子更新根本类型，原子更新 数组，原子更新援用和原子更新字段。
  • 锁和条件变量

java.util.concurrent.locks 包下蕴含了同步器的框架 AbstractQueuedSynchronizer，基于 AQS 构建的 Lock 以及与 Lock 配合能够实现期待 / 告诉模式的 Condition。JUC 下的大多数工具类用到了 Lock 和 Condition 来实现并发。

  • 线程池

波及到的类比方：Executor、Executors、ThreadPoolExector、AbstractExecutorService、Future、Callable、ScheduledThreadPoolExecutor等等。

  • 阻塞队列

波及到的类比方：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingDeque等等。

  • 并发容器

波及到的类比方：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedQueue、CopyOnWriteArraySet等等。

  • 同步器

剩下的是一些在并发编程中时常会用到的工具类，次要用来帮助线程同步。比方：CountDownLatch、CyclicBarrier、Exchanger、Semaphore、FutureTask 等等。
在学习 JUC 之前咱们须要理解 CAS，AQS 和 Unsafe，对于大部分初学并发编程的同学这几个概念容易在脑中混同，所以先别离说说这几个概念。

Unsafe

Unsafe是位于 sun.misc 包下的一个类，也是一个不平安的类，为什么会这样说呢？Java 是一个十分平安的语言，无奈间接拜访操作系统底层，而是通过本地办法进行拜访，但却给 Unsafe 类开了“后门”，Unsafe 类提供了硬件级别的原子操作，间接拜访操作系统底层，操作内存。开发人员如果不正确的应用，极容易造成程序出错，程序解体等问题。，在日常应用 Unsafe 时肯定要谨慎。在不了解背地原理其不要应用。在Java 9 中官网提出移除 Sun.misc.Unsafe, 对于 Java 语言生态利用太广并未能轻易移除，在 JAVA 9 新减少了 jdk.internal.misc.Unsafe 类来代替前者的性能。后者 不会间接裸露给应用程序。

此图起源美团技术团队:https://tech.meituan.com/2019/02/14/talk-about-java-magic-class-unsafe.html

CAS

Java提供了非阻塞的 volatile 关键字来解决共享变量的可见性问题，这在肯定水平上补救了锁带来的开销问题，然而 volatile 只能保障共享变量的可见性，不能解决读—改—写等的原子性问题。CAS（Compare And Swap）指比拟并替换，是原子操作的一种，可用于在多线程编程中实现不被打断的数据交换操作，从而防止多线程同时改写某一数据时因为执行程序不确定性以及中断的不可预知性产生的数据不统一问题。该操作通过将内存中的值与指定数据进行比拟，当数值一样时将内存中的数据替换为新的值。JDK 外面的 Unsafe 类提供了一系列的 compareAndSwap* 办法。CAS算法 CAS(V, E, N) 蕴含 3 个参数，V示意要更新的变量，E示意预期的值，N示意新值。在且仅在 V 值等于 E 值时，才会将 V 值设为 N，如果 V 值和 E值不同，则阐明曾经有其余线程做了更新，以后线程什么都不做。最初，CAS返回以后 V 的实在值。Concurrent包下所有类底层都是依附 CAS 操作来实现，而 sun.misc.Unsafe 为咱们提供了一系列的 CAS 操作。CAS 会遇到两个常见的问题?

  • ABA问题
  • 自旋问题

此问题放在前面相应的章节解说

AQS

AbstractQueuedSynchronizer形象同步队列简称 AQS，它是实现同步器的根底组件，并发包中锁的底层就是应用AQS 实现的。AQS定义了一套多线程访问共享资源的同步框架，许多同步类的实现都依赖于它，例如罕用的 Synchronized、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Semaphore、CountDownLatch 等。该框架下的锁会先尝试以 CAS 乐观锁去获取锁，如果获取不到，则会转为乐观锁（如RetreenLock）。

总结

本章是并发编程 JUC 的开篇，简略讲述了 JUC 实践、unsafe、CAS、AQS，后续通过 实践 + 案例 会并发包下进行进一步解说，万事开头难，并发编程难学易精。开启攻克并发编程系列 JUC 之路。

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