Java之JUC系列（01）--“原子性”基本概述

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#java #并发

本文介绍了Java并发工具类(JUC)的五大组成部分：Atomic、Locks、Collections、Executer和Tools，并阐述了原子类的基本概念及其在线程安全中的作用。

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一、JUC基本介绍
JUC（Java Util Concurrency）：Java并发工具类。
image

由上图可以知道，Java并发工具类主要包含了五个部分。

Atomic : AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference
Locks : Lock, Condition, ReadWriteLock
Collections : Queue, ConcurrentMap
Executer : Future, Callable, Executor
Tools : CountDownLatch, CyclicBarrier, Semaphore

二、原子类的基本概念

首先我们了解到在Java并发编程实战中==线程安全==的定义是这样的：当多个线程访问一个类时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替运行，并且不需要额外的同步及在调用该代码不必做其它的协调，这个类的行为仍然是正确的，那么这个类就是线程安全的。
由这定义我们可以知道，显然只有资源竞争时才会导致线程不安全，因此无状态对象永远是线程安全的。
==原子操作==的描述：多个线程执行一个操作时，其中任何一个线程要么完全执行完此操作，要么没有执行此操作的任何步骤，那么这个操作就是原子的。也就是原子类操作是不能被线程调度机制中断的操作。

文章只是作为自己的学习笔记，借鉴了网上的许多案例，如果觉得阔以的话，希望多交流，在此谢过…

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<think>好的，我现在需要帮助用户了解Java JUC包的相关知识，并提供使用教程和示例。首先，我需要回忆一下JUC包的主要内容和常用类。JUC全称是java.util.concurrent，它提供了很多并发编程的工具，比如线程池、锁、原子类、并发集合等。 用户提到他们可能想解决具体的问题，所以我应该先概述JUC的核心组件，再给出具体的使用示例。比如，可以分几个部分：线程池、锁机制、原子类、并发集合、同步工具类等。每个部分都需要简要说明其作用，并附上代码示例，这样用户能直观地理解。 接下来要注意用户提供的引用内容。引用1提到synchronized和Lock的区别，属于锁的层面，所以应该在锁机制部分对比这两种方式，并引用[^1]。引用2是关于线程安全的集合，原来的代码用了Vector，但可以对比Collections.synchronizedList和JUC的CopyOnWriteArrayList，引用[^2]。引用3涉及方法调用顺序，可能和锁的粒度或线程执行顺序有关，可以结合Lock的使用来说明，引用[^3]。引用4强调代码质量，所以在总结时可以提到，引用[^4]。 需要确保代码示例正确，比如线程池的创建、ReentrantLock的使用、AtomicInteger的操作，以及CopyOnWriteArrayList的例子。同时，要遵循用户给出的格式要求，行内公式用$...$，独立公式用$$...$$，但可能在这个问题中数学公式较少，不过如果有涉及算法部分需要注意。 然后，生成相关问题，需要围绕JUC包的不同部分提问，比如线程池配置、锁优化、原子类原理等。问题要有针对性，帮助用户深入思考。 最后检查是否所有引用都正确对应，回答结构是否清晰，代码是否正确，以及是否符合用户的中文回答要求。</think>### Java JUC 并发编程核心API详解 #### 一、JUC体系概览 Java JUC（java.util.concurrent）包提供了一套完整的并发编程工具集，主要包含以下模块： - **线程池**：$ExecutorService$ 框架 - **锁机制**：$ReentrantLock$、$ReadWriteLock$ 等 - **原子类**：$AtomicInteger$、$AtomicReference$ 等 - **并发集合**：$ConcurrentHashMap$、$CopyOnWriteArrayList$ 等 - **同步工具**：$CountDownLatch$、$CyclicBarrier$ 等 #### 二、核心组件使用示例 1. **线程池（ExecutorService）** ```java ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5); pool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务")); pool.shutdown(); ``` *特点：通过线程复用降低资源消耗，需注意线程数设置与任务队列选择[^4]* 2. **可重入锁（ReentrantLock）** ```java Lock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); try { // 临界区代码 } finally { lock.unlock(); } ``` *与synchronized对比：支持公平锁、可中断获取锁、超时获取锁等高级特性[^1]* 3. **原子类（AtomicInteger）** ```java AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); counter.incrementAndGet(); // 原子性自增 ``` *原理：基于CAS（Compare-And-Swap）实现无锁线程安全* 4. **并发集合（CopyOnWriteArrayList）** ```java List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); list.add("data"); // 写时复制保证线程安全 ``` *适用场景：读多写少的并发环境* #### 三、典型问题解决方案 **场景：多线程顺序执行** ```java // 使用CountDownLatch控制执行顺序 CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1); new Thread(() -> { System.out.print("Hello "); latch.countDown(); }).start(); latch.await(); System.out.println("发短信"); ``` *输出结果保证顺序：Hello 发短信* #### 四、最佳实践建议 1. 优先使用并发集合替代同步容器 2. 合理配置线程池参数（核心线程数 = CPU核数 + 1） 3. 锁使用遵循"获取锁与释放对称"原则 4. 复杂同步场景使用$Phaser$等高级工具 $$T_{optimal} = N_{cpu} + 1$$ *线程池最优线程数公式（CPU密集型任务）*
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