并发包下的相关类的原理概述

并发包下的相关类的原理概述

一、ThreadLocalRandom

     在多线程下使用单个Random实例生成随机数时，当多个线程同时计算随机数来计算新的种子时，多个线程会竞争同一个原子变量的更新 *** 作，由于原子 *** 作的更新是`CAS` *** 作，同时只有一个线程会成功，所以会造成大量线程进行自旋重试，会降低并发性能。于是产生了`ThreadLoaclRandom`。

先简单说明下ThreadLocal的原理：ThreadLocal通过让每一个线程复制一份变量，使得在每一个线程对变量进行 *** 作的时实际上是 *** 作自己本地内存的里面的副本，从而避免了对共享变量进行同步（要同步就一定需要加锁，Thread实现的是每个线程访问的都是自己的副本，这样就不需要进行同步处理，也就不需要加锁了）。

ThreadLocalRandom使用ThreadLocal的原理，让每个线程都持有一个本地的种子变量，该种子变量只有在使用随机数时才会被初始化。在多线程下计算新种子是根据自己线程内维护的种子变量进行更新，从而避免了竞争。

二、原子 *** 作类（以AtomicLong为例）

AtomicLong是原子性递增或者递减类，内部使用Unsafe来实现。在没有原子类的情况下，实现计数器需要使用一定的同步措施，比如使用synchronized关键字等，由于这些都是阻塞算法，会对性能产生损耗。而AtomicLong等原子类使用CAS算法，对性能更好。但是在高并发情况下，大量线程会同时去竞争更新同一个原子变量，但由于只有一个线程的CAS *** 作会成功，大量的线程会竞争失败，通过无限循环不断进行自选尝试CAS的 *** 作，会白白浪费CPU的资源。

三、JDK8新增的原子 *** 作类LongAdder

由于AtomicLong在高并发下会导致CPU的白白浪费的问题，所以引入了LongAdder。它的思路就是把一个变量分解成多个变量，让同样多的线程去竞争多个资源。这样在同等并发量的情况下，争夺单个变量更新 *** 作的线程量就会减少，变相的减少了争夺共享资源的并发量。此外，要是多个线程竞争失败了，不会一直自旋尝试CAS，而是尝试在其他cell的变量上进行CAS尝试。最后再获得LongAdder当前值后，把所有cell变量的value值累加后再加上base返回。

四、CopyOnWriteArrayList（并发List包只有这一个）

CopyOnWriteArrayList是线程安全的ArrayList，对其进行的 *** 作都是在底层的一个复制的数组（快照）上进行的，也就是使用了写时复制策略。CopyOnWriteArrayList使用写时复制策略来保证list的一致性，而获取--修改--写入都不是原子性的，所以需要在增删改的过程中使用独占锁（一般使用ReentrantLock独占锁） ，来保证在某个时间只有一个线程对list数组进行修改。

此外CopyOnWriteArrayList提供弱一致性的迭代器，保证在获取迭代器后，其他线程对list数组的 *** 作是不可见的，迭代器遍历的数组是一个快照。