深入理解Java中的AQS与JUC并发编程技术

资源摘要信息:"AQS和JUC知识点讲解" 一、AQS（AbstractQueuedSynchronizer）基础 AQS是Java并发包中用于构建锁和同步器的框架，它使用一个int成员变量表示同步状态，并通过内置的FIFO队列来完成资源获取线程的排队工作。AQS为实现依赖于先进先出（FIFO）等待队列的阻塞锁和相关同步器（如信号量、事件等）提供了一种可扩展的基础框架。它是实现并发组件的基础工具，诸如ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等都是基于AQS实现的。 1. 同步状态管理：AQS通过CAS（Compare-And-Swap）操作来保护同步状态，保证状态的改变是原子性的。 2. 节点节点状态：AQS内部使用CLH队列（Craig, Landin, and Hagersten队列），每个线程都会被封装成一个节点加入队列。 3. 独占模式与共享模式：AQS支持两种模式，独占模式下只有一个线程能够获取锁，如ReentrantLock；共享模式下允许多个线程同时获取锁，如Semaphore。 二、JUC（Java Util Concurrent）并发包 JUC是Java提供的并发包，它为Java开发者提供了丰富的并发构建，使得开发者能够在多线程环境下更加高效地操作数据，而不需要深入底层的线程操作。 1. 锁实现：包括可重入锁（ReentrantLock）、读写锁（ReadWriteLock）、锁工具类（ReentrantReadWriteLock、StampedLock）等。 2. 同步工具：如CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等，这些同步工具可以用来控制并发线程的执行流程。 3. 并发集合：JUC提供了线程安全的集合，例如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、BlockingQueue等。 4. 线程池：Executor框架是JUC中关于线程池管理的基础框架，包括ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor等。 5. 原子变量：Java提供了AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等原子类，这些类可以提供无锁的原子操作。 6. 并发工具类：如FutureTask、CountDownLatch、CyclicBarrier、Phaser、Exchanger等，它们为实现复杂的并发程序提供支持。 三、AQS的应用实例 1. ReentrantLock：这是最常用的锁实现，它通过AQS实现独占式同步机制。 2. Semaphore：信号量，用来控制同时访问特定资源的操作数量，也是AQS的一个典型应用。 3. CountDownLatch：闭锁，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，使用AQS的共享模式实现。 4. CyclicBarrier：循环栅栏，允许一组线程相互等待达到某个公共点，也是AQS的一个应用。 四、JUC的深入应用 1. 线程池的使用和线程池的拒绝策略； 2. 线程池的监控，比如通过ThreadPoolExecutor提供的方法获取线程池运行状态； 3. 使用ConcurrentHashMap实现高并发场景下的安全访问； 4. 如何使用原子类在多线程中进行安全的数值操作和引用操作； 5. 使用并发工具类实现复杂的同步操作和线程协作。 通过以上的知识点讲解，我们可以看出AQS和JUC在Java并发编程中扮演着极为重要的角色。理解并能够灵活运用AQS，可以帮助我们深入掌握JUC中的并发组件，从而更加高效和安全地进行多线程编程。