java.util.concurrent并发包诸类概览

并发容器

这些容器的关键方法大部分都实现了线程安全的功能，却不使用同步关键字(synchronized)。值得注意的是Queue接口本身定义的几个常用方法的区别，

1. add方法和offer方法的区别在于超出容量限制时前者抛出异常，后者返回false；
2. remove方法和poll方法都从队列中拿掉元素并返回，但是他们的区别在于空队列下操作前者抛出异常，而后者返回null；
3. element方法和peek方法都返回队列顶端的元素，但是不把元素从队列中删掉，区别在于前者在空队列的时候抛出异常，后者返回null。

阻塞队列：

• BlockingQueue.class，阻塞队列接口
• BlockingDeque.class，双端阻塞队列接口
• ArrayBlockingQueue.class，阻塞队列，数组实现
• LinkedBlockingDeque.class，阻塞双端队列，链表实现
• LinkedBlockingQueue.class，阻塞队列，链表实现
• DelayQueue.class，阻塞队列，并且元素是Delay的子类，保证元素在达到一定时间后才可以取得到
• PriorityBlockingQueue.class，优先级阻塞队列
• SynchronousQueue.class，同步队列，但是队列长度为0，生产者放入队列的操作会被阻塞，直到消费者过来取，所以这个队列根本不需要空间存放元素；有点像一个独木桥，一次只能一人通过，还不能在桥上停留

非阻塞队列：

• ConcurrentLinkedDeque.class，非阻塞双端队列，链表实现
• ConcurrentLinkedQueue.class，非阻塞队列，链表实现

转移队列：

• TransferQueue.class，转移队列接口，生产者要等消费者消费的队列，生产者尝试把元素直接转移给消费者
• LinkedTransferQueue.class，转移队列的链表实现，它比SynchronousQueue更快

其它容器：

• ConcurrentMap.class，并发Map的接口，定义了putIfAbsent(k,v)、remove(k,v)、replace(k,oldV,newV)、replace(k,v)这四个并发场景下特定的方法
• ConcurrentHashMap.class，并发HashMap
• ConcurrentNavigableMap.class，NavigableMap的实现类，返回最接近的一个元素
• ConcurrentSkipListMap.class，它也是NavigableMap的实现类（要求元素之间可以比较），同时它比ConcurrentHashMap更加scalable——ConcurrentHashMap并不保证它的操作时间，并且你可以自己来调整它的load factor；但是ConcurrentSkipListMap可以保证O(log n)的性能，同时不能自己来调整它的并发参数，只有你确实需要快速的遍历操作，并且可以承受额外的插入开销的时候，才去使用它
• ConcurrentSkipListSet.class，和上面类似，只不过map变成了set
• CopyOnWriteArrayList.class，copy-on-write模式的array list，每当需要插入元素，不在原list上操作，而是会新建立一个list，适合读远远大于写并且写时间并苛刻的场景
• CopyOnWriteArraySet.class，和上面类似，list变成set而已

 

同步设备

这些类大部分都是帮助做线程之间同步的，简单描述，就像是提供了一个篱笆，线程执行到这个篱笆的时候都得等一等，等到条件满足以后再往后走。

• CountDownLatch.class，一个线程调用await方法以后，会阻塞地等待计数器被调用countDown直到变成0，功能上和下面的CyclicBarrier有点像
• CyclicBarrier.class，也是计数等待，只不过它是利用await方法本身来实现计数器“+1”的操作，一旦计数器上显示的数字达到Barrier可以打破的界限，就会抛出BrokenBarrierException，线程就可以继续往下执行；请参见我写过的这篇文章《同步、异步转化和任务执行》中的Barrier模式
• Semaphore.class，功能上很简单，acquire()和release()两个方法，一个尝试获取许可，一个释放许可，Semaphore构造方法提供了传入一个表示该信号量所具备的许可数量。
• Exchanger.class，这个类的实例就像是两列飞驰的火车（线程）之间开了一个神奇的小窗口，通过小窗口（exchange方法）可以让两列火车安全地交换数据。
• Phaser.class，功能上和第1、2个差不多，但是可以重用，且更加灵活，稍微有点复杂（CountDownLatch是不断-1，CyclicBarrier是不断+1，而Phaser定义了两个概念，phase和party），我在下面画了张图，希望能够帮助理解：
  • 一个是phase，表示当前在哪一个阶段，每碰到一次barrier就会触发advance操作（触发前调用onAdvance方法），一旦越过这道barrier就会触发phase+1，这很容易理解；
  • 另一个是party，很多文章说它就是线程数，但是其实这并不准确，它更像一个用于判断advance是否被允许发生的计数器：
    • 任何时候都有一个party的总数，即注册（registered）的party数，它可以在Phaser构造器里指定，也可以任意时刻调用方法动态增减；
    • 每一个party都有unarrived和arrived两种状态，可以通过调用arriveXXX方法使得它从unarrived变成arrived；
    • 每一个线程到达barrier后会等待（调用arriveAndAwaitAdvance方法），一旦所有party都到达（即arrived的party数量等于registered的数量），就会触发advance操作，同时barrier被打破，线程继续向下执行，party重新变为unarrived状态，重新等待所有party的到达；
    • 在绝大多数情况下一个线程就只负责操控一个party的到达，因此很多文章说party指的就是线程，但是这是不准确的，因为一个线程完全可以操控多个party，只要它执行多次的arrive方法。