java并发二 api 抽象

一、cpu cache 层面volatile

二、灵活的同步机制 对应互斥和同步

volatile--> atomicXXX

syncronized-->Lock

wait/notify-->Condition/LockSupport

三、数据结构 

1、ConcurrentHashMap 分段加锁（二级的map结构）

hashmap的实现：table数组里放了多个桶(bucket),一个桶对应一个hashcode，有冲突的时候用链表链接，jdk8中如果一个桶内的节点太多，会使用红黑树。 

concurrencyLevel 分段的个数2^n

initialCapacity 整个map的初始值 每个entry的大小由

loadFactor每个分段的装载因子

modCount 修改的次数

高效的原因：分段加锁；读（不加锁）写分离

2、ConcurrentLinkedQueue（cas不加锁）

offer poll 适合于缓存消息（快）,没有流量保护

为了减少CAS，可以一次多跳几个格

3、BlockingQueue 提供阻塞的方法，来平衡生产和消费之间的负载

put/take(内部是await)适合于实现生产者消费者(任务与实现分离)

ArrayBlockingQueue 有界、数组

LinkedBlockingQueue 有界、链表

PriorityBlockingQueue 支持优先级

DelayQueue  支持延时（缓存、定时任务）

SynchronousQueue：直接传递数据，不存储

LinkedTransferQueue transfer：阻塞到消费后才返回

LinkedBlockingDeque 双向，减少竞争

4、fork/join 与map/reduce类似，是"分治"算法思想

内部使用work-stealing，增加并行度

ForkJoinTask compute时需要确定分隔还是计算

 

5、atomXXX 原子 数组 引用 字段（对象的某个字段），提供 compareAndSet getAndIncrement 

四、协作工具

  1、CountDownLatch(外部数据结构)countdown/await更灵活的join

  2、CyclicBarrier 所有线程都到达某个位置时，再继续

  每个线程自己设置自己的位置 await

  Phaser 更复杂的barrier：可以有多个阶段

  3、Semaphore 资源限流（封装 mutex + condition）

  acquire release tryAcquire 

  4、Exchanger 强制等待某个条件之后，交换数据

  可以用于校对、遗传算法等

  5、Mutex、condition、semaphore的区别

1》Mutex 保护的区域是代码片段，一次只会进入一个线程（面向过程），相关api是lock， unlock

2》condition 条件变量是一种同步机制，允许线程挂起，直到共享数据上的某些条件得到满足。条件变量用来自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生为止。这种环境下 条件本身同时被多个线程访问，所以需要加锁保护条件。线程在改变条件状态前先要锁住互斥量。条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量要和互斥量相联结，以避免出现条件竞争－－一个线程预备等待一个条件变量，当它在真正进入等待之前，另一个线程恰好触发了该条件。（目的是等到后再执行，现在则永远等不到信号）wait（线程释放mutex，被挂起到等待队列，不再占用cpu，被signal唤起前，会自动加锁） signal 唤醒同一个condition上wait的线程,不会自动释放锁

3》semaphore：mutex+condition（oop 变成了一个数据结构），支持多个条件值（不需要同步），相关api wait post

五、线程池（调度的是任务而不是消息）

1、好处：避免频繁创建；统一管理；提高响应速度

2、blockingQueue + workers

3、execute submit（future 会阻塞）shutdown

4、io密集型可以多设置一些线程数（一个时间片内能搞定），设置少了可能cpu会空闲

5、一般队列的长度是有限值

6、hotspot中，一个java thread对应一个内核线程，线程到cpu的映射由OS内核实现，用户任务的调度使用Executor来共享n个线程。

7、相关类

Executor

ThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor 更强大的Timer

Future/FutureTask 异步计算的结果

Runnable/Callable 调度的对象

Executors 门面

8、步骤 

new Callable 

submit-->FutureTask

Futuretask.get/cancel 阻塞在这里

9、区别

FixedThreadPool 队列无限大，适合于负载重的server

SingleThreadExecutor 保证顺序，非并发

    CachedThreadPool 线程数无限大，队列不缓存，适和于大量短任务

    ScheduledThreadPoolExecutor 使用DelayQueue

    SingleThreadScheduledExecutor 

    10、异步的操作：用线程池缓存，之后必须要结果时阻塞获取

六、异步回调（CompletableFuture）

    Future = get cancel

RunnableFuture = Future + Runnable(可以调度和执行)

RunnableScheduledFuture = getDelay + RunnableFuture

FutureTask:线程池调度的东西

 

CompletionService 统一管理多个执行的结果 submit take get

CompletionStage ：一个子步骤，支持丰富的各种流式操作（回调）

CompletableFuture：CompletionStage + Future，

 

总结：volatile/atomXXX->lock->wait/condition->并发集合->协作工具->线程池->异步回调