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多线程 programming 中的锁(Lock)是一种 synchronization mechanism,用于确保在多个线程尝试访问同一资源时,只有一个线程能够执行。锁可以是互斥锁(互斥锁)或读写锁(共享锁),具体取决于其实现方式。
互斥锁(Mutual Exclusive Lock,简称 Mutex)是最常见的锁类型。它的核心原理是确保在任何时刻只能有一个线程能够持有锁,从而避免数据竞争和 race condition。Java 中的 Lock 接口就是基于互斥锁实现的。
读写锁(Read-Write Lock,简称 RWLock)是一种更细粒度的锁机制。它允许多个读线程同时访问共享资源,但在写线程进入时,所有正在执行读操作的线程都会被阻塞。读写锁在现代操作系统和 Java 的并发库中广泛应用。
AtomicBoolean 和 AtomicReference 是 Java 提供的原子性 reference 类,用于在多线程环境中安全地管理布尔值和对象引用。它们的设计目标是避免线程安全问题,例如竞态条件和数据不一致。
Striped64 和 LongAdder 是 Java 并发包中用于实现原子性操作的两种不同的算法。Striped64 使用一个数组来存储数据,通过将数据分布到多个条目中来提高性能,而 LongAdder 则通过将数据分解成更小的部分来实现。
互斥锁在 Java 中通过 Lock 接口实现,其核心逻辑是基于底层的互斥锁机制。通过 lock() 和 unlock() 方法,线程可以获取或释放锁。
读写锁在 Java 中通过 ReentrantReadWriteLock 实现,支持多个读线程并发访问,同时在写线程进入时阻塞所有读线程。读写锁的设计理念是“读多写少”,在实际应用中能够显著提高性能。
CountDownLatch 是 Java 并发包中一个非常有用的同步工具类。它允许多个线程等待 until 方法完成之前的某一线程完成某项任务。常见用途包括等待某个操作完成、多线程join 等待等。
Exchanger 是一个用于线程间交换对象的工具类。它允许多个线程在特定条件下安全地交换对象,而无需显式锁保护。
Phaser 是一种高级的计数器,支持线程的并发参与和取消。它比传统的 CountDownLatch 更灵活,适用于多线程间的协调。
BlockingQueue 是 Java 并发包中的一个重要并发容器,它支持阻塞队列操作。常见实现包括 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。
ConcurrentHashMap 是 Java 中的高效并发 HashMap 实现,其基于 Striped64 算法,支持多线程安全的 map 操作。
ConcurrentSkipListMap 和 ConcurrentSkipListSet 是 Java 并发包中的基于跳跃表实现的并发集合,支持高效的并发操作。
线程池是一个管理线程的容器,能够根据需求动态地创建和终止线程。Future 是一个接口,用于异步计算的结果包装,允许线程安全地获取计算结果。
Java 的线程池继承体系包括 ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor 等,提供了不同的线程池类型,如固定大小线程池、无界线程池等。
ScheduledThreadPoolExecutor 是一个带有定时任务调度功能的线程池,能够在指定时间执行任务。
ForkJoinPool 的工作窃取队列(WorkStealing Queue)是其核心组件,用于高效地分配任务给线程。
ForkJoinTask 是 ForkJoinPool 中的任务类,支持通过 fork() 分布任务到子线程执行,然后通过 join() 等待所有子任务完成。
ForkJoinPool 提供了一种优雅的关闭机制,能够在不影响正在执行的任务的情况下平滑地关闭。
以上是对 Java 并发开发全套学习资料的整理,涵盖了从基础到进阶的多个重要主题。如果你对某个部分感兴趣,可以深入探讨。
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