Java并发工具类之CompletableFuture&StampedLock&ConcurrentSkipListMap

CompletableFuture

CompletableFuture是在Java8中引入的,拥有强大的功能，支持回调、工作流、异常处理等。CompletableFuture还是典型的Java8的工具类，有函数式编程、链式方法和语义化接口等.
除了Future接口，CompletableFuture还实现了CompletionStage接口。这个接口内容丰富，CompletableFuture的工作流功能，就是实现了这个接口。CompletionStage接口描述了任务之间的多种关系，包括：串行关系、并行关系、AND汇聚关系、OR汇聚关系。同时，支持这些关系的组合。

StampedLock

StampedLock是在Java8中引入的，是一种比ReadWriteLock更快的读写锁。因为，StampedLock对场景进行进一步的细分，把读锁分类为悲观读锁与乐观读，ReadWriteLock中的读锁类似于StampedLock的悲观读锁。因此，StampedLock有三种模式：写锁、悲观读锁与乐观读。
StampedLock之所以可以比ReadWrite更快，是因为引入了乐观读(通过long tryOptimisticRead()与boolean validate(stamp)两个方法实现的)。乐观读本质就是无锁编程，使用乐观读性能好，就是因为去掉了加锁的性能开销。

StampedLock使用的注意事项:
从功能上来说，StampedLock是ReadWriteLock的子集，StampedLock只是在读多写少的场景下，性能更优。StampedLock的使用存在着一些约束：

• StampedLock是不可重入的，这从StampedLock没有带Reentrant可以看出来；
• StampedLock不支持条件变量；
• 使用StampedLock时，一定不要使用线程中断方法，这会导致CPU飙升。

StampedLock用法参考：J.U.C之locks框架：StampedLock

ConcurrentSkipListMap

Map接口有两个并发容器的实现类：ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。并发Map内部使用的都是分段加锁的，减小了锁的粒度。相比于同步容器Hashtable，性能要高。ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap的区别在于，前者的key是无序的，后者是有序的。从命名就能看到实现原理，前者是Hash，后者是跳表。跳表这种数据结构，很好得实现了有序和时间复杂度之间的平衡。

使用ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap需要注意： 1. 二者都不支持key为null，或value为null； 2. 需要有序时使用后者。

Set接口也有两个并发容器的实现类：CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet

线程安全的队列使用建议

Java中可以用到的所有线程安全队列，从是否阻塞、单双端、是否有界、内部数据结构、是否无锁及特殊功能这六个维度对队列进行了对比，并详细说明了各个队列的特点及使用方式。

基于以上分析，我们对队列的选择建议如下：

按功能场景选择需要的队列

看是否需要阻塞接口，是否需要双端; 需要支持handoff功能的，选择LinkedTransferQueue或SynchronousQueue; 需要优先级出队的，选择PriorityBlockingQueue；需要延迟出队的，选择DelayQueue。

使用有界队列

无界队列可能出现OOM问题，这是一个致命问题。

ArrayBlockingQueue与LinkedBlockingQueue功能一致，建议使用ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue以数组为基础，长时间运行对GC压力小，可能有效利用CPU缓存。长时间运行，效果好于LinkedBlockingQueue。

对吞吐量要求高的使用Disruptor

相比于ArrayBlockingQueue，Disruptor的吞吐量是其5到10倍。