java并发-Java对并发编程的支持历史

Java对并发编程的支持历史

【并发编程】Java对并发编程的支持历史
参考URL: https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/11935356.html

JDK1.4及之前

在JDK1.4及之前的版本，主要提供的并发技术有：

• synchronized关键字
• volatile关键字
• 不变模式

所谓不变模式，就是指：在并发编程中，为确保数据的一致性和正确性，使用一种不可改变的对象。依靠其不可变的性质，来确保在没有同步的情况下依旧保持一致性和正确性。

Java中不变模式相关技术有：

• final关键字
• String类型

JDK1.5

JDK5是Java发展的一个重要版本，提供了很多技术，如泛型 Generic、枚举类型 Enumeration、可变参数varargs、注解 Annotations等等。

在JDK1.5版本中，也提供了对并发编程极为重要的一个包：java.util.concurrent(并发包)

java.util.concurrent(并发包)提供了一些列较为给力的并发技术，主要有：

• 原子(Atomic)类型：如AtomicInteger、AtomicReference等，保证变量的原子性和可见性。

• 显式锁(Lock)接口：对之前版本锁机制的重构，相较于synchronized 关键字，能够提供更加灵活的特性，如：能够指定锁定公平性、可以实现分组唤醒(Condition)、性能更好的锁。主要包括：Lock接口、ReadWriteLock接口和Condition接口。

• 计数器(CountDownLatch)：利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行。

  CountDownLatch的字面意思：倒计时 门栓。它的功能是：让一些线程阻塞直到另一些线程完成一系列操作后才唤醒。它通过调用await方法让线程进入阻塞状态等待倒计时0时唤醒。它通过线程调用countDown方法让倒计时中的计数器减去1，当计数器为0时，会唤醒哪些因为调用了await而阻塞的线程。

• 回环栅栏(CyclicBarrier)：通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。

  CyclicBarrier [ˈsaɪklɪk] [ˈbæriər] 的字面意思：可循环使用的屏障 【栅栏】。它的功能是：让一组线程到达一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。它通过调用await方法让线程进入屏障。

• 信号量(Semaphore)：Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

• 并发集合：即集合类在并发环境下的版本。主要有：BlockingQueue(Queue)、ConcurrentMap(Map)、ConcurrentHashMap(HashMap)、CopyOnWriteArrayList(ArrayList)。

• Callable和Future接口：为了解决继承Thread类和实现Runnable接口存在的弊端(不允许声明检查型异常，不能定义返回值)，而引入的线程的新的定义方式。

• 执行器(Executor接口)：Executors相关类隐藏了如何处理Runnable的细节，提供了一组方法，能够创建拥有完善配置的线程池和executor。

JDK1.7

在JDK1.7版本中，主要提供的并发编程技术有：

• TransferQueue：比BlockingQueue性能更好的并发集合实现。
• 分支合并(Fork/Join)框架：运用分治法（divide-and-conquer）的思想，实现线程池中任务的自动调度，并且这种调度对用户来说是透明的，典型应用ForkJoinPool。

Java 7中的TransferQueue

Java 7中的TransferQueue
参考URL: http://ifeve.com/java-transfer-queue/
TransferQueue实例
参考URL: https://segmentfault.com/a/1190000011266361

Java7中加入了JSR 166y规范对集合类和并发类库的改进。其中的一项是增加了接口TransferQueue和其实现类LinkedTransferQueue。

TransferQueue继承了BlockingQueue（BlockingQueue又继承了Queue）并扩展了一些新方法。BlockingQueue（和Queue）是Java 5中加入的接口，它是指这样的一个队列：当生产者向队列添加元素但队列已满时，生产者会被阻塞；当消费者从队列移除元素但队列为空时，消费者会被阻塞。

TransferQueue则更进一步，生产者会一直阻塞直到所添加到队列的元素被某一个消费者所消费（不仅仅是添加到队列里就完事）。新添加的transfer方法用来实现这种约束。顾名思义，阻塞就是发生在元素从一个线程transfer到另一个线程的过程中，它有效地实现了元素在线程之间的传递（以建立Java内存模型中的happens-before关系的方式）。

TransferQueue还包括了其他的一些方法：两个tryTransfer方法，一个是非阻塞的，另一个带有timeout参数设置超时时间的。还有两个辅助方法hasWaitingConsumer()和getWaitingConsumerCount()。

在队列中已有元素的情况下，调用transfer方法，可以确保队列中被传递元素之前的所有元素都能被处理。

使用场景：
当我们不想生产者过度生产消息时，TransferQueue可能非常有用，可避免发生 OOM错误。在这样的设计中，消费者的消费能力将决定生产者产生消息的速度。

ForkJoin

java.util.concurrent.ForkJoinPool由Java大师Doug Lea主持编写，它可以将一个大的任务拆分成多个子任务进行并行处理，最后将子任务结果合并成最后的计算结果，并进行输出。

JDK1.8

JDK1.8

• 加法器(Adder)和累加器(Accumulator)：原子类型的扩充与优化，主要有：LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder和DoubleAccumulator，比AtomicLong和AtomicDouble性能更优。
• CompletableFuture：JDK5中Future的增强版。
• StampedLock：JDK5中ReadWriteLock的改进版。

java.util.concurrent.ForkJoinPool由Java大师Doug Lea主持编写，它可以将一个大的任务拆分成多个子任务进行并行处理，最后将子任务结果合并成最后的计算结果，并进行输出。

LongAccumulator

比LongAddr功能更强大的LongAccumulator原子类原理探究
参考URL: https://cloud.tencent.com/developer/article/1466107

Accumulator
英 [əˈkjuːmjəleɪtə®] 美 [əˈkjuːmjəleɪtər]
多重彩;累加器;累计期权;蓄能器;累积器

JDK8中新增原子性操作类LongAccumulator。LongAdder类时LongAccumulator的一个特例，只是后者提供了更强大的功能，让用户自定义累加规则。它常用于状态采集、统计等场景。

LongAddr与LongAccumulator类都是使用非阻塞算法CAS实现的，这相比于使用锁实现原子性操作在性能上有很大的提高。
LongAddr类是LongAccumulator类的一个特例，只是LongAccumulator提供了更强大的功能，可以让用户自定义累加规则。

CompletableFuture

使用CompletableFuture
参考URL: https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1306581182447650

这个completableFuture是JDK1.8版本新引入的类。

使用Future获得异步执行结果时，要么调用阻塞方法get()，要么轮询看isDone()是否为true，这两种方法都不是很好，因为主线程也会被迫等待。

从Java 8开始引入了CompletableFuture，它针对Future做了改进，可以传入回调对象，当异步任务完成或者发生异常时，自动调用回调对象的回调方法。

StampedLock

一个带有邮戳的锁StampedLock（jdk1.8引入）
参考URL: https://baijiahao.baidu.com/s?id=1649614767637994792&wfr=spider&for=pc
StampedLock
参考URL: https://www.jianshu.com/p/a35597e7c221

Java1.8引入了一个新锁StampedLock，这个锁可以认为是ReadWriteLock的改进。

ReadWriteLock中写和读是互斥的，也就是如果有一个线程在写共享变量的话，其他线程读共享变量都会阻塞。

StampedLock把读分为了悲观读和乐观读，悲观读就等价于ReadWriteLock的读，而乐观读在一个线程写共享变量时，不会被阻塞，乐观读是不加锁的。所以没锁肯定是比有锁的性能好，这样的话在大并发读情况下效率就更高了！

StampedLock的用法稍稍有点不同，在获取锁和乐观读时，都会返回一个stamp,解锁时需要传入这个stamp，在乐观读时是用来验证共享变量是否被其他线程写过。

CountDownlatch和CyclicBarrier以及Semaphor的区别是

CountDownLatch和CylicBarrier以及Semaphare你使用过吗
参考URL: https://www.cnblogs.com/wangsen/p/11170709.html

• CountDownLatch是做减法，CyclicBarrier是做加法, Semaphor的临界资源可以反复使用

• CountDownLatch不能重置计数，CycliBarrier提供的reset()方法可以重置计数，不过只能等到第一个计数结束。Semaphor可以重复使用。

• CountDownLatch和CycliBarrier不能控制并发线程的数量，Semaphor可以实现控制并发线程的数量。

参考

CountDownLatch和CylicBarrier以及Semaphare你使用过吗
参考URL: https://www.cnblogs.com/wangsen/p/11170709.html