Java并发编程实践：使用JDK并发包

"本章节主要介绍了Java并发编程实践中的关键概念和工具，特别是JDK并发包(java.util.concurrent)中的内容，包括原子量、并发集合、同步器、显示锁以及Fork-Join框架的应用。这些工具和概念对于构建高效的多线程并发程序至关重要。" 在Java并发编程实践中，JDK并发包自JDK5.0起引入了许多高级特性，旨在优化多处理器和多核心系统上的并发应用开发。这个包提供了多种工具，以提升并发性能并减少线程间的同步问题。 **3.1 java.util.concurrent概述** 这个包包含了用于并发编程的核心组件，如原子量、并发集合、同步器和锁机制，同时提供了线程池的支持，使得开发者能够更好地管理和控制线程资源。 **3.2 原子量** 原子量是一组类，它们定义了对单一变量进行原子操作的能力。这些类通常包含get和set方法，其操作具有与volatile变量一样的内存语义，确保了在并发环境下的安全性。 **3.2.1 锁同步法** 传统的同步机制依赖于内部锁，如synchronized关键字，但这种方法存在局限性。 **3.2.2 比较并交换(CAS)** CAS是一种无锁算法，用于在不使用锁的情况下更新变量，它是原子变量类的基础。 **3.2.3 原子变量类** 如AtomicInteger、AtomicLong等，它们提供了原子性的get、set、increment等操作，避免了显式锁的使用。 **3.2.4 使用原子量实现银行取款示例** 通过原子量类，可以实现线程安全的银行账户取款操作，避免数据竞争。 **3.3 并发集合** 并发集合扩展了Java集合框架，提供线程安全的数据结构，如： - **3.3.1 队列Queue与BlockingQueue** BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持阻塞的插入和移除操作，常用于生产者消费者模型。 - **3.3.2 ConcurrentMap和ConcurrentNavigableMap** 提供线程安全的映射和导航映射操作，如ConcurrentHashMap。 - **3.3.3 CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet** 这些集合在读取操作上是线程安全的，但在修改时会创建新副本，适合读多写少的场景。 **3.4 同步器** 同步器如Semaphore、Barrier、CountDownLatch和Exchanger，用于线程间的协调和同步： - **3.4.1 Semaphore** 控制同时访问特定资源的线程数量。 - **3.4.2 Barrier** 用于等待一组线程到达某个点后才继续执行。 - **3.4.3 CountDownLatch** 让一个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。 - **3.4.4 Exchanger** 两个线程之间交换数据的工具。 **3.5 显示锁** 显示锁提供了更细粒度的控制，如： - **3.5.1 ReentrantLock** 是可重入的互斥锁，支持公平性和非公平性策略，以及可中断的获取锁操作。 - **3.5.2 ReadWriteLock** 提供读写锁，允许多个读取者同时访问，但只允许一个写入者。 **3.6 Fork-Join框架** - **3.6.1 应用Fork-Join** 用于并行处理大型任务，通过拆分任务为小任务并行执行来提高效率。 - **3.6.2 应用ParallelArray** 提供了并行数组操作，便于在多核环境下高效处理数组。 这些工具和概念为Java程序员提供了强大的并发编程能力，能够构建出高性能、低延迟的并发应用程序。了解并熟练掌握这些知识点，将有助于提升Java并发编程的水平。