QIFU的专栏

并行流是Java中Stream API的一部分，用于在多核处理器上并行执行流操作。在Java 8及更高版本中引入的Stream API提供了一种新的处理集合的方式，使得开发者能够更轻松地进行数据处理和操作。在使用Stream API时，可以将集合转换为流，然后进行各种操作，例如过滤、映射、排序等。在这个过程中，流可以是串行流（Sequential Stream）或并行流（Parallel Stream）。并行流通过使用多线程并行处理数据，充分利用多核处理器的优势，从而在某些情况下提高处理速度。

线程池是一种管理和复用线程的机制，它包含一组预先创建的线程，用于执行各种任务。线程池的主要作用是提高多线程应用程序的性能和效率，并提供对线程的生命周期和资源的管理，包括线程的创建、销毁和复用。本文主要讨论线程池执行器（ThreadPoolExecutor）的用法，在观看本文之前建议先看线程池使用入门。

线程池是一种管理和复用线程的机制，它包含一组预先创建的线程，用于执行各种任务。线程池的主要作用是提高多线程应用程序的性能和效率，并提供对线程的生命周期和资源的管理，包括线程的创建、销毁和复用。降低资源消耗：线程的创建和销毁是一项开销较大的操作。通过使用线程池，可以避免频繁地创建和销毁线程，从而降低了系统的资源消耗。提高响应速度：线程池中的线程可以立即执行任务，而不需要等待线程的创建。这可以显著提高任务的响应速度，尤其是在大量并发任务的情况下。

ThreadLocal 用于在多线程环境中维护线程封闭（thread-local）的变量。线程封闭是一种确保变量在多线程环境中的线程安全性的机制，每个线程都有自己独立的变量副本，互不干扰。ThreadLocal 提供了一种简单的方式来实现线程封闭，它为每个线程都创建了一个独立的变量副本。使用场景保存线程私有数据：当多个线程需要访问某个数据，但每个线程都需要有自己的数据副本时，可以使用 ThreadLocal。

集合关系图本文主要关注线程安全的集合，如 List、Set、Queue、Map 等接口的线程安全的实现方式，有关集合基础知识请转到这里。所谓线程安全集合，就是在多线程环境中使用集合不会导致数据不一致和数据异常的集合。在 Java 中线程安全集现在基本都使用 java.util.concurrent 包下的类。

在多线程编程中，有乐观锁、悲观销、自旋锁、读写锁、排他锁、共享锁、统一锁、分段锁等很多锁的概念。要理解这些概念，我们先从以下概念了解。进程（Process）是计算机中运行的程序的实例。进程之间相互独立，拥有独立的内存空间，彼此不受影响。进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。线程（Thread）是进程中的执行单元，是操作系统进行调度的基本单位。一个进程可以包含多个线程，它们共享相同的资源，如代码段、数据段和文件描述符等。

要实现线程同步，原理就是加锁。只是看什么情况使用什么锁，以及锁的粒度问题。本文对Java中常用同步机制进行总结，希望对您 一些帮助。

LockSupport 是Java并发包中的一个工具类，用于线程的阻塞和唤醒。它提供了一种基于线程的许可（permit）的方式来实现线程的阻塞和唤醒，而不需要显式地使用锁。例如某个条件满足后阻塞线程，然后等待某个条件满足后再继续执行、实现线程间的协作等。park(): 阻塞当前线程，使其进入waiting状态，直到被其他线程调用unpark(Thread thread)方法唤醒或被中断。

Exchanger（交换器）是Java并发包中的一个工具类，用于两个线程之间交换数据。它提供了一个同步点，当两个线程都到达该点时，它们可以交换数据，并且在交换完成后继续执行。Exchanger 的主要用途是在两个线程之间安全地交换数据。实现一种互相等待的机制，直到两个线程都到达同步点后才继续执行。它可以用于解决一些特定的并发问题，例如生产者-消费者问题中的缓冲区交换数据、两个线程之间的数据同步等。

Semaphore（信号量）是一种并发控制机制，用于控制对共享资源的访问。它维护了一个计数器，可以限制同时访问某个资源的线程数量。常用于限制同时访问某个资源的线程数量，例如控制数据库连接池的并发访问、控制线程池的并发任务数、生产者-消费者问题、读者-写者问题等。Semaphore 通常用来限流，即限制访问某个资源的线程数。而不是用于斥锁资源的访问，如果要用于斥锁资源的问题，则需把初始计数器设置为1。这时它变成了一个二元信号量，通常被称为互斥锁。只允许一个线程同时访问共享资源。

StampedLock是Java 8引入的一种读写锁的实现，它提供了一种乐观的读锁（Optimistic Read Lock）和悲观的读锁（Pessimistic Read Lock），和写锁（Write Lock），以及对读-写冲突的解决方案。StampedLock的设计目标是在读多写少的场景下提供更高的并发性能。与传统的读写锁相比，StampedLock更加灵活和高效。

Phaser 也是Java并发编程中的一种同步辅助工具，用于线程之间的协调和同步。它提供了比和更灵活和强大的功能，可以用于更复杂的多线程协作场景。Phaser的主要用途是将多个线程分为多个阶段，并在每个阶段进行同步。每个线程可以独立运行，但在特定的阶段需要等待其他线程到达屏障点。Phaser可以动态地适应线程的注册和注销，可以处理可变数量的参与者。多阶段任务：Phaser 可以用于将一个任务分解为多个阶段，每个阶段由多个线程并行执行，等待所有线程完成当前阶段后再进入下一个阶段。

CyclicBarrier（循环屏障）是Java并发编程中的一种同步辅助工具。它允许一组线程相互等待，直到所有线程都到达一个共同的屏障点，然后继续执行后续操作。CyclicBarrier可以用于解决多线程任务的协调和同步问题。CyclicBarrier 的主要作用是使多个线程在某个点上进行同步等待所有线程都到达该点后再一起继续执行。它类似于一组线程从启动开始跑步，跑到3000米时停下等待其他线程，全部跑到3000米后裁判统计分数，然后再同时开始启跑。

CountDownLatch 是Java中提供的一种同步工具类，用于控制多个线程之间的执行顺序和协调。CountDownLatch 通过一个计数器来实现，该计数器初始化为一个正整数，表示需要等待的线程数目。每个线程执行完一定的任务后，会调用方法将计数器减1。当计数器减到0时，表示所有线程已经完成任务，等待在await()方法处的线程被唤醒，继续执行后续操作。控制执行顺序：控制多个线程执行的顺序，让某个线程等待其他线程完成特定任务后再执行。

ReentrantReadWriteLock 是Java中提供的一种读写锁实现，它允许多个线程同时读取共享资源，但在写操作时需要独占访问。它是对传统互斥锁的一种改进，可以提高并发性能。读写锁的主要目的是在读多写少的场景下，提供更高的并发性能。当多个线程只需读取共享资源时，可以同时获得读锁，从而实现并发读取。而当有线程需要对共享资源进行写操作时，它必须独占地获取写锁，在此期间，其他线程无法获取读锁或写锁，从而确保数据的一致性和完整性。

ReentrantLock 是Java中提供的一种可重入锁（Reentrant Lock），用于在多线程环境下实现对共享资源的互斥访问。与 synchronized 关键字相比，ReentrantLock 提供了更灵活、更强大的功能，同时也更复杂。可重入锁是一种同步机制，它允许同一个线程多次获取同一个锁而不会造成死锁。当线程第一次获得锁后，可以多次重复进入临界区，而不会被阻塞。只有当线程释放了所有重复获得的锁，其他线程才能够获取该锁。

CAS（Compare and Swap）是一种并发编程中的原子操作（synchronized 也使用了 CAS），用于实现多线程环境下的同步和数据共享。CAS提供了一种高效的并发控制机制，可以避免传统锁机制的开销和问题。CAS操作包括三个操作数：内存位置（通常是共享的变量）、旧的预期值和新的值。CAS操作会先比较内存位置上的值与旧的预期值是否相等，如果相等，则将新的值写入该内存位置；如果不相等，则说明其他线程已经修改了该内存位置的值，CAS操作失败，不会进行写入操作。

DCL（Double-Checked Locking）是一种用于在多线程环境下实现延迟初始化的技术。它结合了懒加载（Lazy Initialization）和线程安全性，用于在需要时创建单例对象或共享资源。它的目标是在保持高性能的同时，确保只有一个线程执行对象的初始化过程。DCL 的基本思想是在懒加载模式下使用双重检查机制，即在首次访问时检查锁定状态，以避免每次访问都进行同步。该模式通常应用于单例模式或其他需要延迟初始化的情况。DCL 的目标是在保证线程安全的同时，尽可能地减少同步开销，以提高性能。

在Java中，synchronized 关键字用于实现线程之间的同步。提供了一种简单而强大的机制来控制多个线程之间的并发访问，确保共享资源的安全性和一致性。它解决了多线程环境中的竞态条件、数据竞争和内存模型等问题，是实现线程安全的重要手段之一。互斥性（Mutual Exclusion）：synchronized 用于实现互斥访问，确保同一时间只有一个线程可以进入被 synchronized 修饰的代码块或方法。当一个线程获取了锁（也称为监视器锁）后，其他线程就无法进入该代码块或方法，直到锁被释放。

在Java中，volatile 关键字用于修饰变量，其作用是确保多个线程之间对该变量的可见性和禁止指令重排序优化。当一个变量被声明为volatile时，线程在读取和写入该变量时会直接操作主内存中的值，而不会使用线程自己的工作内存。这意味着当一个线程修改了一个volatile变量的值时，其他线程将立即看到这个变化，而不会使用缓存中的旧值。