掌握Java并发利器：JUC深度解析与实践

JUC，全称为Java Util Concurrent，是Java标准库中的并发编程工具包，它提供了一套高级的并发编程机制，帮助开发者在多线程环境中设计高效、安全和可扩展的应用。JUC主要关注以下几个核心概念： 1. **线程与进程**： - 进程：在操作系统中，进程是独立运行的程序实例，有自己的内存空间和系统资源。例如，QQ.exe和Music.exe就是两个独立的进程。 - 线程：进程内的一个执行单元，共享进程资源，但拥有自己的上下文和堆栈。Java默认有两个内置线程：main线程和垃圾收集线程。 2. **线程状态**： - Thread.State枚举类型定义了线程可能处于的不同状态，包括NEW（新建）、RUNNABLE（可运行）、BLOCKED（阻塞等待同步锁）、WAITING（等待其他线程通知）、TIMED_WAITING（等待一段时间后自动唤醒）和TERMINATED（已终止）。 3. **线程同步与互斥**： - **Lock**：相比传统的`synchronized`关键字，Lock提供了更细粒度的控制，支持公平锁（保证先请求的线程优先获得锁）和非公平锁（无此保证），以及可重入锁（线程可以多次获取同一锁）。 - **Synchronized/Lock**：虽然`synchronized`更简洁，但在某些场景下可能需要更灵活的Lock来实现复杂同步。 4. **线程通讯**： - `wait()`、`notify()`和`notifyAll()`：用于线程间的协作，一个线程调用`wait()`后会释放锁并进入等待状态，其他线程通过`notify()`或`notifyAll()`唤醒等待的线程。 - **虚假唤醒**：当一个线程被错误地唤醒，这可能导致不期望的行为，需要谨慎处理。 5. **条件变量**： - Condition：用于更复杂的线程通信，允许线程等待特定条件满足后再继续执行，提供更精确的同步控制。 6. **并发数据结构**： - **集合类**：如List、Set和Map在并发环境下有专门的实现，例如ConcurrentSkipListSet、ConcurrentHashMap等，它们提供了线程安全的访问。 - **Callable/Runnable**：Callable接口额外返回值，常用于FutureTask，简化异步执行和结果获取。 7. **JUC辅助类**： - CountDownLatch：用于同步多个线程，一个或多个线程完成特定任务后才会继续执行。 - CyclicBarrier：线程到达指定点后同步暂停，所有线程到达后一起继续。 - Semaphore：流量控制工具，限制同时访问某个资源的线程数量。 - ReentrantReadWriteLock：读写锁，允许多个读线程同时访问，但写操作需要独占。 - BlockingQueue：阻塞队列，线程在插入或移除元素时阻塞，直到队列有空位或队列不为空。 8. **线程池**： - 池化技术：通过预先创建一定数量的线程池，复用线程资源，提高性能和资源利用率。 - 优势：避免频繁创建和销毁线程的开销，提高响应速度，保证资源一致性。 - 特点：配置参数众多，如核心线程数、最大线程数、工作队列策略等。 - 方法：常见的有`execute()`、`submit()`、`invokeAll()`等。 - 拒绝策略：四种策略应对任务过多无法处理，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。 9. **ForkJoin框架**： - 一种并行计算框架，适用于分治算法，将大任务分解成子任务并行处理。 10. **并发控制**： - Volatile关键字：确保多线程环境下的可见性和内存屏障，防止指令重排带来的问题。 - Java Memory Model (JMM)：Java虚拟机内存模型，规范了多线程环境中的内存访问规则。 JUC是Java并发编程的强大工具，提供了丰富的并发控制机制、数据结构和工具，使开发者能够构建高效、安全且可维护的并发应用。学习和掌握JUC对于编写高性能、并发性能良好的Java程序至关重要。