Java微服务架构师—并发编程基础（上）

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原创最新推荐文章于 2026-09-15 11:58:53 发布 337 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

8年开发经验精华，从小白到工作8年Java高级架构师路线谱从小白级到工作8年需要掌握的技术栈大概如下： 0-1年入门： Java基础复盘（面向对象+Java的超类+Java的反射机制+异常处理+集合+泛型+基础IO操作+多线程+网络编程+JDK新特性） Web编程初探（Servlet+MySQL数据库+商品管理系统实战） SSM从入门到精通（Spring+SpringMVC+Mybatis+商品管理系统实战-SSM版+Git+Maven） SpringBoot快速上手（SpringBoot+基于SpringBoot的商品管理系统实战）零距离互联网项目阅读详情

Java并发编程基础

并发安全

案例
- 集合遍历问题（list）
- 共享成员变量
线程安全的集合
线程安全概念
编码规约
- 考虑代码健壮性
- 常见场景敏感性

同步类容器（串行）

同步锁
- Vector
- HashTable
底层机制
- 都是由JDK的Collections.synchronized***等工厂方法去创建实现的
- 使用synchronized关键字对每个公用的方法都进行同步
- 使用Object mutex对象锁使得每次只能有一个线程访问容器的状态
问题
- 还可能出现（并发修改异常）
- 并发处理性能差
- 并发场景下，严重降低吞吐量
- 锁竞争

并发类容器（异步）jdk1.5开始

ConcurrentHashMap
- 基本使用
  - size()
    - 消除伪共享（缓存行）
    - 分之思想
    - volatile long value
- 基本原理
  - 内部结构使用段（Segment）来表示不同的部分，每一段其实就是一个小的HashTable升级版，它们有自己的锁，降低了锁的粒度
  - 只要多个修改操作发生在不同的段上，就可以并发进行，默认16段，所以最高支持16个线程的并发修改操作
  - 减小锁的粒度达到降低锁竞争的方式，并且代码中大多共享变量采用volatile关键字声明，目的是第一时间获取修改的内容，性能非常好。
CopyOnWrite
- 基本使用
  - jdk中常用的
    - CopyOnWriteArrayList
    - ConyOnWriteArraySet
  - 最佳使用场景
    - 读多写少，元素不能太多
- 基本原理
  - 往一个容器添加元素时，不直接往当前的容器添加，而是将当前容器进行Copy，复制出一个新容器，然后新容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。
  - 采用读写分离的思想，读和写不同的容器，实现对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前这个容器不会添加任何的元素。
ConcurrentSkipListMap
- 支持并发排序

队列

(顶层接口Queue)
- 并发队列（ConcurrentLinkedQueue）
  - 适应高并发场景的队列，通过无锁的方式，实现高并发状态下的高性能，通常性能好于BlockingQueue，是一个基于链表的无界线程安全队列
  - 该队列遵循先进先出原则，头是最先加入，尾是最后加入，该队列不允许null元素。
  - 基本使用
    - add()和offer()都是添加元素方法，在这里这两个方法没有任何区别
    - poll()和peek()都是取头元素节点，区别在于前者是会删除元素，后者不会
- 阻塞队列（BlockingQueue）
  - 基本使用
    - offer(anObject) 将anObject加到BlockingQueue里，即如果BlockingQueue可以容纳则返回true，否则返回false (不会阻塞线程)
    - offer(E e, long timeout ,TimeUint uint ) 设置等待时间，如果指定时间内，还不能往队列加入则返回失败。
    - put() 把anObject加入BlockingQueue里，如果BlockingQueue没有空间，调用此方法的线程会被阻塞直到队列里有空间为止。
    - poll(long timeout，TimeUint uint) 从队列里取出一个队首元素，如果在指定时间内，队列一旦有元素可取，则立即返回队列中的元素，否则直到时间超时还没有元素可取，返回失败。
    - take()取出BlockiQueue里排在队首的元素，若队列为空，阻塞进入等待状态直到队列有新的元素被加入。
    - drainTo() 一次性从队列获取所有可用的元素（还可以指定获取的个数），通过该方法，可以提高获取元素的效率，不需要多次分批加锁或释放锁。
  - 常用实现
    - 基于数组的阻塞队列实现ArrayBlockingQueue
      - 内部维护一个定长数组，缓存队列中的数据元素，其内部没有实现读写分离，也就意味着生产和消费不能完全并行。长度需要定义，可以指定先进先出或者先进后出，由于是定长所以也叫有界队列。
      - 子主题 2
    - LinkedBlockingDeque
    - PriorityBlockingQueue
      - 基于优先级的阻塞队列，出队列是依据优先级
      - 优先级的判断是通过构造函数传入的Compator对象来决定，也就是说传入的队列的元素必须实现Comparable接口，在实现PriorityBlockingQueue时，内部控制线程同步的锁采用的是公平锁，也一个无界队列。
      - 元素不能为基本类型
    - SynchronousQueue
      - 一种没有缓冲的阻塞队列
      - 生产者生产的数据直接会被消费者获取并消费
    - DelayQueue
      - 带有延迟时间的队列
      - 其中的元素只有指定延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素，DelayQueue的元素必须实现Delayed接口，该队列是一个无界队列，应用场景：对缓存超时的数据进行移除，任务超时处理，空闲链接超时关闭等。
- 阻塞队列手写模拟
  - 拥有固定长度的装载元素的容器
  - 计数器统计容器的容量大小
  - 当队列里面没有元素的时候需要执行线程等待
  - 当队列元素已满的时候执行的线程也需要等待
  - 合理的线程间通信