java.util.concurrent

最新推荐文章于 2025-03-18 16:12:48 发布

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#任务 #semaphore #hashmap #工具 #多线程 #框架

本文介绍Java并发编程中的核心工具包java.util.concurrent，涵盖Executor框架、线程池、队列、计时器、同步辅助类及并发集合等内容。这些工具简化了多线程编程，提供了丰富的API来管理线程和任务。

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java.util.concurrent 是在并发编程中很常用的实用工具类。它的的总体目标是简化多线程编程，此包包括了几个小的、已标准化的可扩展框架，以及一些提供有用功能的类，没有这些类，这些功能会很难实现或实现起来冗长乏味。下面简要描述主要的组件。另请参阅 locks 和 atomic 包。

执行程序

　　接口Executor 是一个简单的标准化接口，用于定义类似于线程的自定义子系统，包括线程池、异步 IO 和轻量级任务框架。根据所使用的具体 Executor 类的不同，可能在新创建的线程中，现有的任务执行线程中，或者调用 execute() 的线程中执行任务，并且可能顺序或并发执行。ExecutorService 提供了多个完整的异步任务执行框架。ExecutorService 管理任务的排队和安排，并允许受控制的关闭。ScheduledExecutorService 子接口添加了对延迟的和定期任务执行的支持。ExecutorService 提供了安排异步执行的方法，可执行由 Callable 表示的任何函数，结果类似于 Runnable。Future 返回函数的结果，允许确定执行是否完成，并提供取消执行的方法。

实现

　　ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 提供可调的、灵活的线程池。Executors 类提供大多数 Executor 的常见类型和配置的工厂方法，以及使用它们的几种实用工具方法。其他基于 Executor 的实用工具包括具体类 FutureTask，它提供 Future 的常见可扩展实现，以及 ExecutorCompletionService，它有助于协调对异步任务组的处理。

队列

　　java.util.concurrent ConcurrentLinkedQueue 类提供了高效的、可伸缩的、线程安全的非阻塞 FIFO 队列。java.util.concurrent 中的五个实现都支持扩展的 BlockingQueue 接口，该接口定义了 put 和 take 的阻塞版本：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue、PriorityBlockingQueue 和 DelayQueue。这些不同的类覆盖了生产者-使用者、消息传递、并行任务执行和相关并发设计的大多数常见使用的上下文。

计时

　　TimeUnit 类为指定和控制基于超时的操作提供了多重粒度（包括纳秒级）。该包中的大多数类除了包含不确定的等待之外，还包含基于超时的操作。在使用超时的所有情况中，超时指定了在表明已超时前该方法应该等待的最少时间。在超时发生后，实现会“尽力”检测超时。但是，在检测超时与超时之后再次实际执行线程之间可能要经过不确定的时间。

同步器

　　四个类可协助实现常见的专用同步语句。Semaphore 是一个经典的并发工具。CountDownLatch 是一个极其简单但又极其常用的实用工具，用于在保持给定数目的信号、事件或条件前阻塞执行。CyclicBarrier 是一个可重置的多路同步点，在某些并行编程风格中很有用。Exchanger 允许两个线程在集合点交换对象，它在多流水线设计中是有用的。

并发 Collection

　　除队列外，此包还提供了几个设计用于多线程上下文中的 Collection 实现：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet。

　　此包中与某些类一起使用的“Concurrent&rdquo前缀;是一种简写，表明与类似的“同步”类有所不同。例如，java.util.Hashtable 和 Collections.synchronizedMap(new HashMap()) 是同步的，但 ConcurrentHashMap 则是“并发的”。并发集合是线程安全的，但是不受单个排他锁定的管理。在 ConcurrentHashMap 这一特定情况下，它可以安全地允许进行任意数目的并发读取，以及数目可调的并发写入。需要通过单个锁定阻止对集合的所有访问时，“同步”类是很有用的，其代价是较差的可伸缩性。在期望多个线程访问公共集合的其他情况中，通常“并发”版本要更好一些。当集合是未共享的，或者仅保持其他锁定时集合是可访问的情况下，非同步集合则要更好一些。