1 各种同步控制工具的使用
11 ReentrantLock
ReentrantLock感觉上是synchronized的增强版，synchronized的特点是使用简单，一切交给JVM去处理，但是功能上是比较薄弱的。在JDK15之前，ReentrantLock的性能要好于synchronized，由于对JVM进行了优化，现在的JDK版本中，两者性能是不相上下的。如果是简单的实现，不要刻意去使用ReentrantLock。
相比于synchronized，ReentrantLock在功能上更加丰富，它具有可重入、可中断、可限时、公平锁等特点。
首先我们通过一个例子来说明ReentrantLock最初步的用法：
package test;
import javautilconcurrentlocksReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public static int i = 0;
@Override public void run() { for (int j = 0; j < 10000000; j++)
{ locklock(); try
{
i++;
} finally
{ lockunlock();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test test = new Test();
Thread t1 = new Thread(test);
Thread t2 = new Thread(test);
t1start();
t2start();
t1join();
t2join();
Systemoutprintln(i);
}
}
有两个线程都对i进行++ *** 作，为了保证线程安全，使用了 ReentrantLock，从用法上可以看出，与 synchronized相比，ReentrantLock就稍微复杂一点。因为必须在finally中进行解锁 *** 作，如果不在 finally解锁，有可能代码出现异常锁没被释放，而synchronized是由JVM来释放锁。
那么ReentrantLock到底有哪些优秀的特点呢？
111 可重入
单线程可以重复进入，但要重复退出
locklock();
locklock();try{
i++;
}
finally{
lockunlock();
lockunlock();
}
由于ReentrantLock是重入锁，所以可以反复得到相同的一把锁，它有一个与锁相关的获取计数器，如果拥有锁的某个线程再次得到锁，那么获取计数器就加1，然后锁需要被释放两次才能获得真正释放(重入锁)。这模仿了 synchronized 的语义；如果线程进入由线程已经拥有的监控器保护的 synchronized 块，就允许线程继续进行，当线程退出第二个（或者后续） synchronized 块的时候，不释放锁，只有线程退出它进入的监控器保护的第一个synchronized 块时，才释放锁。
public class Child extends Father implements Runnable{ final static Child child = new Child();//为了保证锁唯一
public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 50; i++) { new Thread(child)start();
}
}
public synchronized void doSomething() {
Systemoutprintln("1childdoSomething()");
doAnotherThing(); // 调用自己类中其他的synchronized方法
}
private synchronized void doAnotherThing() { superdoSomething(); // 调用父类的synchronized方法
Systemoutprintln("3childdoAnotherThing()");
}
@Override
public void run() {
childdoSomething();
}
}class Father { public synchronized void doSomething() {
Systemoutprintln("2fatherdoSomething()");
}
}
我们可以看到一个线程进入不同的 synchronized方法，是不会释放之前得到的锁的。所以输出还是顺序输出。所以synchronized也是重入锁
输出：
1childdoSomething()
2fatherdoSomething()
3childdoAnotherThing()
1childdoSomething()
2fatherdoSomething()
3childdoAnotherThing()
1childdoSomething()
2fatherdoSomething()
3childdoAnotherThing()
112可中断
与synchronized不同的是，ReentrantLock对中断是有响应的。中断相关知识查看[高并发Java 二] 多线程基础
普通的locklock()是不能响应中断的，locklockInterruptibly()能够响应中断。
我们模拟出一个死锁现场，然后用中断来处理死锁
package test;import javalangmanagementManagementFactory;import javalangmanagementThreadInfo;import javalangmanagementThreadMXBean;import javautilconcurrentlocksReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock(); public static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock(); int lock; public Test(int lock)
{ thislock = lock;
} @Override
public void run()
{ try
{ if (lock == 1)
{
lock1lockInterruptibly(); try
{
Threadsleep(500);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
lock2lockInterruptibly();
} else
{
lock2lockInterruptibly(); try
{
Threadsleep(500);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
lock1lockInterruptibly();
}
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
} finally
{ if (lock1isHeldByCurrentThread())
{
lock1unlock();
} if (lock2isHeldByCurrentThread())
{
lock2unlock();
}
Systemoutprintln(ThreadcurrentThread()getId() + ":线程退出");
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test t1 = new Test(1);
Test t2 = new Test(2);
Thread thread1 = new Thread(t1);
Thread thread2 = new Thread(t2);
thread1start();
thread2start();
Threadsleep(1000); //DeadlockCheckercheck();
} static class DeadlockChecker
{ private final static ThreadMXBean mbean = ManagementFactory
getThreadMXBean(); final static Runnable deadlockChecker = new Runnable()
{ @Override
public void run()
{ // TODO Auto-generated method stub
while (true)
{ long[] deadlockedThreadIds = mbeanfindDeadlockedThreads(); if (deadlockedThreadIds != null)
{
ThreadInfo[] threadInfos = mbeangetThreadInfo(deadlockedThreadIds); for (Thread t : ThreadgetAllStackTraces()keySet())
{ for (int i = 0; i < threadInfoslength; i++)
{ if(tgetId() == threadInfos[i]getThreadId())
{
tinterrupt();
}
}
}
} try
{
Threadsleep(5000);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
}
}
};
public static void check()
{
Thread t = new Thread(deadlockChecker);
tsetDaemon(true);
tstart();
}
}
}
上述代码有可能会发生死锁，线程1得到lock1，线程2得到lock2，然后彼此又想获得对方的锁。
我们用jstack查看运行上述代码后的情况
的确发现了一个死锁。
DeadlockCheckercheck();方法用来检测死锁，然后把死锁的线程中断。中断后，线程正常退出。
113可限时
超时不能获得锁，就返回false，不会永久等待构成死锁
使用locktryLock(long timeout, TimeUnit unit)来实现可限时锁，参数为时间和单位。
举个例子来说明下可限时：
package test;import javautilconcurrentTimeUnit;import javautilconcurrentlocksReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override
public void run()
{ try
{ if (locktryLock(5, TimeUnitSECONDS))
{
Threadsleep(6000);
} else
{
Systemoutprintln("get lock failed");
}
} catch (Exception e)
{
} finally
{ if (lockisHeldByCurrentThread())
{
lockunlock();
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
Test t = new Test();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t1start();
t2start();
}
}
使用两个线程来争夺一把锁，当某个线程获得锁后，sleep6秒，每个线程都只尝试5秒去获得锁。
所以必定有一个线程无法获得锁。无法获得后就直接退出了。
输出：
get lock failed
114公平锁
使用方式：
public ReentrantLock(boolean fair) public static ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);
一般意义上的锁是不公平的，不一定先来的线程能先得到锁，后来的线程就后得到锁。不公平的锁可能会产生饥饿现象。
公平锁的意思就是，这个锁能保证线程是先来的先得到锁。虽然公平锁不会产生饥饿现象，但是公平锁的性能会比非公平锁差很多。
12 Condition
Condition与ReentrantLock的关系就类似于synchronized与Objectwait()/signal()
await()方法会使当前线程等待，同时释放当前锁，当其他线程中使用signal()时或者signalAll()方法时，线 程会重新获得锁并继续执行。或者当线程被中断时，也能跳出等待。这和Objectwait()方法很相似。
awaitUninterruptibly()方法与await()方法基本相同，但是它并不会再等待过程中响应中断。 singal()方法用于唤醒一个在等待中的线程。相对的singalAll()方法会唤醒所有在等待中的线程。这和Obejctnotify()方法很类似。
这里就不再详细介绍了。举个例子来说明：
package test;
import javautilconcurrentlocksCondition;
import javautilconcurrentlocksReentrantLock;public class Test implements Runnable{ public static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public static Condition condition = locknewCondition();
@Override public void run() { try
{ locklock();
conditionawait();
Systemoutprintln("Thread is going on");
} catch (Exception e)
{
eprintStackTrace();
} finally
{ lockunlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test t = new Test();
Thread thread = new Thread(t);
threadstart();
Threadsleep(2000);
locklock();
conditionsignal(); lockunlock();
}
}
上述例子很简单，让一个线程await住，让主线程去唤醒它。conditionawait()/signal只能在得到锁以后使用。
13Semaphore
对于锁来说，它是互斥的排他的。意思就是，只要我获得了锁，没人能再获得了。
而对于Semaphore来说，它允许多个线程同时进入临界区。可以认为它是一个共享锁，但是共享的额度是有限制的，额度用完了，其他没有拿到额度的线程还是要阻塞在临界区外。当额度为1时，就相等于lock
下面举个例子：
package test;import javautilconcurrentExecutorService;import javautilconcurrentExecutors;import javautilconcurrentSemaphore;public class Test implements Runnable{ final Semaphore semaphore = new Semaphore(5); @Override
public void run()
{ try
{
semaphoreacquire();
Threadsleep(2000);
Systemoutprintln(ThreadcurrentThread()getId() + " done");
} catch (Exception e)
{
eprintStackTrace();
}finally {
semaphorerelease();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService executorService = ExecutorsnewFixedThreadPool(20); final Test t = new Test(); for (int i = 0; i < 20; i++)
{
executorServicesubmit(t);
}
}
}
有一个20个线程的线程池，每个线程都去 Semaphore的许可，Semaphore的许可只有5个，运行后可以看到，5个一批，一批一批地输出。
当然一个线程也可以一次申请多个许可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException
14 ReadWriteLock
ReadWriteLock是区分功能的锁。读和写是两种不同的功能，读-读不互斥，读-写互斥，写-写互斥。
这样的设计是并发量提高了，又保证了数据安全。
使用方式：
private static ReentrantReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock();
private static Lock readLock = readWriteLockreadLock();
private static Lock writeLock = readWriteLockwriteLock();
详细例子可以查看 Java实现生产者消费者问题与读者写者问题，这里就不展开了。
15 CountDownLatch
倒数计时器
一种典型的场景就是火箭发射。在火箭发射前，为了保证万无一失，往往还要进行各项设备、仪器的检查。 只有等所有检查完毕后，引擎才能点火。这种场景就非常适合使用CountDownLatch。它可以使得点火线程
，等待所有检查线程全部完工后，再执行
使用方式：
static final CountDownLatch end = new CountDownLatch(10);
endcountDown();
endawait();
示意图：
一个简单的例子：
package test;import javautilconcurrentCountDownLatch;import javautilconcurrentExecutorService;import javautilconcurrentExecutors;public class Test implements Runnable{ static final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10); static final Test t = new Test(); @Override
public void run()
{ try
{
Threadsleep(2000);
Systemoutprintln("complete");
countDownLatchcountDown();
} catch (Exception e)
{
eprintStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService executorService = ExecutorsnewFixedThreadPool(10); for (int i = 0; i < 10; i++)
{
executorServiceexecute(t);
}
countDownLatchawait();
Systemoutprintln("end");
executorServiceshutdown();
}
}
主线程必须等待10个线程全部执行完才会输出"end"。
16 CyclicBarrier
和CountDownLatch相似，也是等待某些线程都做完以后再执行。与CountDownLatch区别在于这个计数器可以反复使用。比如，假设我们将计数器设置为10。那么凑齐第一批1 0个线程后，计数器就会归零，然后接着凑齐下一批10个线程
使用方式：
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) barrierAction就是当计数器一次计数完成后，系统会执行的动作await()
示意图：
下面举个例子：
package test;import javautilconcurrentCyclicBarrier;public class Test implements Runnable{ private String soldier; private final CyclicBarrier cyclic; public Test(String soldier, CyclicBarrier cyclic)
{ thissoldier = soldier; thiscyclic = cyclic;
} @Override
public void run()
{ try
{ //等待所有士兵到齐
cyclicawait();
dowork(); //等待所有士兵完成工作
cyclicawait();
} catch (Exception e)
{ // TODO Auto-generated catch block
eprintStackTrace();
}
} private void dowork()
{ // TODO Auto-generated method stub
try
{
Threadsleep(3000);
} catch (Exception e)
{ // TODO: handle exception
}
Systemoutprintln(soldier + ": done");
} public static class BarrierRun implements Runnable
{ boolean flag; int n; public BarrierRun(boolean flag, int n)
{ super(); thisflag = flag; thisn = n;
} @Override
public void run()
{ if (flag)
{
Systemoutprintln(n + "个任务完成");
} else
{
Systemoutprintln(n + "个集合完成");
flag = true;
}
}
} public static void main(String[] args)
{ final int n = 10;
Thread[] threads = new Thread[n]; boolean flag = false;
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(n, new BarrierRun(flag, n));
Systemoutprintln("集合"); for (int i = 0; i < n; i++)
{
Systemoutprintln(i + "报道");
threads[i] = new Thread(new Test("士兵" + i, barrier));
threads[i]start();
}
}
}
打印结果：
集合
士兵5: done士兵7: done士兵8: done士兵3: done士兵4: done士兵1: done士兵6: done士兵2: done士兵0: done士兵9: done10个任务完成
17 LockSupport
提供线程阻塞原语
和suspend类似
LockSupportpark();
LockSupportunpark(t1);
与suspend相比 不容易引起线程冻结
LockSupport的思想呢，和 Semaphore有点相似，内部有一个许可，park的时候拿掉这个许可，unpark的时候申请这个许可。所以如果unpark在park之前，是不会发生线程冻结的。
下面的代码是[高并发Java 二] 多线程基础中suspend示例代码，在使用suspend时会发生死锁。
而使用 LockSupport则不会发生死锁。
另外
park()能够响应中断，但不抛出异常。中断响应的结果是，park()函数的返回，可以从Threadinterrupted()得到中断标志。
在JDK当中有大量地方使用到了park，当然LockSupport的实现也是使用unsafepark()来实现的。
public static void park() { unsafepark(false, 0L);
}
18 ReentrantLock 的实现
下面来介绍下ReentrantLock的实现，ReentrantLock的实现主要由3部分组成：
CAS状态
等待队列
park()
ReentrantLock的父类中会有一个state变量来表示同步的状态
/The synchronization state
/
private volatile int state;
通过CAS *** 作来设置state来获取锁，如果设置成了1，则将锁的持有者给当前线程
final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1))setExclusiveOwnerThread(ThreadcurrentThread()); else
acquire(1);
}
如果拿锁不成功，则会做一个申请
public final void acquire(int arg) { if (!tryAcquire(arg) &&acquireQueued(addWaiter(NodeEXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
首先，再去申请下试试看tryAcquire，因为此时可能另一个线程已经释放了锁。
如果还是没有申请到锁，就addWaiter，意思是把自己加到等待队列中去
其间还会有多次尝试去申请锁，如果还是申请不到，就会被挂起
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {LockSupportpark(this); return Threadinterrupted();
}
同理，如果在unlock *** 作中，就是释放了锁，然后unpark，这里就不具体讲了。
2 并发容器及典型源码分析
21 ConcurrentHashMap
我们知道HashMap不是一个线程安全的容器，最简单的方式使HashMap变成线程安全就是使用CollectionssynchronizedMap，它是对HashMap的一个包装
public static Map m=CollectionssynchronizedMap(new HashMap());同理对于List，Set也提供了相似方法。
但是这种方式只适合于并发量比较小的情况。
我们来看下synchronizedMap的实现
它会将HashMap包装在里面，然后将HashMap的每个 *** 作都加上synchronized。
由于每个方法都是获取同一把锁(mutex)，这就意味着，put和remove等 *** 作是互斥的，大大减少了并发量。
下面来看下ConcurrentHashMap是如何实现的
在 ConcurrentHashMap内部有一个Segment段，它将大的HashMap切分成若干个段（小的HashMap），然后让数据在每一段上Hash，这样多个线程在不同段上的Hash *** 作一定是线程安全的，所以只需要同步同一个段上的线程就可以了，这样实现了锁的分离，大大增加了并发量。
在使用ConcurrentHashMapsize时会比较麻烦，因为它要统计每个段的数据和，在这个时候，要把每一个段都加上锁，然后再做数据统计。这个就是把锁分离后的小小弊端，但是size方法应该是不会被高频率调用的方法。
在实现上，不使用synchronized和locklock而是尽量使用trylock，同时在HashMap的实现上，也做了一点优化。这里就不提了。
22 BlockingQueue
BlockingQueue不是一个高性能的容器。但是它是一个非常好的共享数据的容器。是典型的生产者和消费者的实现。
jacket[英]['dʒækɪt][美][ˈdʒækɪt]
n短上衣，夹克; 土豆皮; 书籍的护封; 文件套，公文夹;
vt给…穿夹克; 给…装护套; 给…包上护封; 〈口〉打;
第三人称单数：jackets过去分词：jacketed复数：jackets现在进行时：jacketing过去式：jacketed
[例句]It introduced its best selling cruiser jacket in 1914
它在1914年就推出了旗下最畅销的巡航夹克。
2We strolled downhill--ryan still sans jacket, declaring "I'm from wisconsin!"
漫步下山的时候，瑞安依然没穿外套。
3The motorcycle jacket and riding gear
穿摩托车夹克、骑摩托车？
4As I doffed the jacket, I copped the spider
随着我脱掉夹克衫，就抓住了蜘蛛。
5He throws on his jacket and says he needs to take care of one last thingbefore they go
他套上一件上衣，对老婆说，在离开前他需要解决最后一件事。Sophia英['səʊfɪə]美[sɒ'fɪr]n索菲娅;（女子名）[网络]智慧;陈绮萱;张菁芳;[例句]Sophiajumpsupandthrowsdownherknitting索菲娅跳起身来，扔下正在织的毛衣。[其他]形近词：Sophie双语例句百度百科百度知道webster英[ˈwebstə]美[ˈwɛbstɚ]n编织者;编制者;织布工;韦伯斯特;（男子名）[网络]韦氏;网视通;编者;[例句]JosephWorcesterborrowedalotfromwebster约瑟夫伍斯特随便剽窃韦伯斯特的词典。[其他]形近词：lobsterdabsterfibster双语例句英英释义百度知道相关单词:Webster[词典]韦伯斯特（姓氏；Noah,1758-1843，美国词典编辑家）
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