Java并发编程：JUC核心概念解析与应用

"Java并发编程相关的知识，包括volatile的理解、CAS操作、原子类、线程安全与不安全案例、各种锁的实现、并发工具类如CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore，阻塞队列，线程池ThreadPoolExecutor的使用与配置，以及死锁的编码与分析。" 1. **volatile的理解** - volatile关键字确保了多线程环境中的变量可见性，即当一个线程修改了volatile变量，其他线程能立即看到这个修改。 - 它并不保证原子性，因此对于多线程同时修改的情况，volatile无法提供足够的保护。 - 指令重排是编译器或硬件为了优化性能而做的行为，volatile通过内存屏障来禁止指令重排，保证执行顺序。 2. **CAS（Compare and Swap）** - CAS是一种无锁算法，用于在无同步的情况下更新变量。它尝试将内存位置的值与预期值进行比较，如果相同则更新，否则不做任何操作。 - 底层通常依赖于硬件指令实现，如Intel的 CMPXCHG 指令。 - CAS的主要缺点是ABA问题，即值从A变为B再变为A，CAS会认为没有变化，但实际上已经发生了变化。 3. **原子类AtomicInteger与ABA问题** - AtomicInteger利用CAS操作实现了原子更新，可以避免ABA问题。 - Java提供原子引用AtomicReference来解决ABA问题，通过附带版本号的方式来检测变化。 4. **线程安全与ArrayList** - ArrayList是非线程安全的，多线程环境下并发修改可能导致数据不一致。 - 解决方案：使用CopyOnWriteArrayList，它的修改操作会复制原数组，新操作在复制后的数组上进行，原数组对其他线程保持不变。 5. **锁的概念** - 公平锁遵循FIFO原则，线程按等待顺序获取锁。 - 非公平锁允许线程跳过队列，可能造成饥饿现象。 - 可重入锁（如ReentrantLock）允许一个线程多次获取同一锁。 - 自旋锁是让线程在未获取到锁时循环等待，减少上下文切换。 6. **并发工具类** - CountDownLatch常用于启动异步任务后等待所有任务完成。 - CyclicBarrier用于一组线程到达某个点后一起继续执行，适合并行计算场景。 - Semaphore管理有限资源的访问，可以控制并发线程数量。 7. **阻塞队列** - 阻塞队列在队列满或空时会阻塞插入或移除操作，适用于生产者-消费者模型。 - 使用好处包括减少线程间同步开销，提高系统效率。 - 如`BlockingQueue`接口下的`ArrayBlockingQueue`、`LinkedBlockingQueue`等。 8. **线程池ThreadPoolExecutor** - 线程池避免频繁创建销毁线程，提高性能。 - `Callable`接口允许返回结果的任务。 - 重要参数如核心线程数、最大线程数、工作队列容量等。 - 底层通过工作线程、任务队列和拒绝策略实现。 9. **线程池参数配置** - 线程池拒绝策略处理任务过多情况，如AbortPolicy、DiscardPolicy等。 - 根据任务性质选择固定、可变或单一线程池。 - 合理配置要考虑任务类型、系统资源和性能需求。 10. **死锁** - 死锁是指两个或更多线程相互等待对方释放资源，导致无法继续执行。 - 编码时需避免循环等待条件，并使用死锁检测工具进行定位分析。 以上内容涵盖了Java并发编程的关键知识点，包括同步机制、并发工具类、线程池和死锁等，这些是构建高性能、高并发应用的基础。理解和掌握这些概念对于编写健壮的多线程代码至关重要。