Java并发编程学习笔记

本文档主要内容如下： 1、线程安全和锁 Synchronized 底层实现原理 2、可重入锁与 Synchronized 的其他特性 3、ThreadLocal 的底层实现与使用 4、ReentrantLock底层实现和如何使用 5、Condition源码分析 6、ReentrantReadWriteLock底层实现原理 7、并发工具类CountDownLatch 、CyclicBarrier和Semaphore底层实现原理 8、线程池原理和如何使用线程池 9、ThreadLocal 为什么会内存泄漏 10、Volatile底层实现原理 11、AQS源码分析 12、CAS原理分析和使用场景 13、..... Java并发编程是Java开发中必不可少的一部分，涉及到多线程、同步机制、线程池以及并发工具类等多个核心知识点。以下是对这些主题的详细说明： 1. **线程安全与锁 Synchronized 底层实现原理**： 线程安全是指在多线程环境下，对共享数据的操作始终保持一致性。Synchronized是Java中的关键字，用于实现线程同步，它基于Java虚拟机的Monitor机制，通过对象头的锁状态来控制对共享资源的访问。当一个线程进入同步块时，会获取对象的锁，其他线程则需等待该锁被释放。 2. **可重入锁 ReentrantLock**： 可重入锁是Java.util.concurrent.locks包下的ReentrantLock类，支持公平锁和非公平锁，具有比synchronized更细粒度的控制。它提供tryLock()方法，可以在无法获取锁时立即返回，而不是等待。 3. **ThreadLocal**： ThreadLocal为每个线程都创建了一个单独的变量副本，避免了线程间的共享，减少了同步的需要。但过度使用可能导致内存泄漏，因为线程结束时，ThreadLocal的值不会自动清除，除非手动调用remove()。 4. **ReentrantReadWriteLock**： 读写锁允许多个读线程同时访问资源，但在写操作时会独占资源。这种锁提高了并发性能，因为它允许同时进行多个读操作。 5. **并发工具类**： 包括CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore。CountDownLatch用于一次性让多个线程等待，CyclicBarrier则允许一组线程等待直到所有线程到达屏障点后一起继续执行，Semaphore管理有限资源的访问权限。 6. **线程池原理**： 线程池通过预先创建一组线程，复用这些线程处理任务，避免了频繁创建销毁线程的开销。Java的ExecutorService接口提供了线程池服务，其中包括ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor等实现。 7. **Volatile**： Volatile关键字保证了变量的可见性，但不保证原子性。当多个线程访问volatile变量时，它们总是能看到最新值。 8. **AQS（AbstractQueuedSynchronizer）**： AQS是Java并发包中的抽象队列同步器，它是ReentrantLock、Semaphore等并发工具的基础，通过维护一个FIFO等待队列来管理线程的等待和唤醒。 9. **CAS（Compare and Swap）**： CAS是一种无锁算法，用于更新变量。它尝试将内存位置的预期值与给定值比较，如果相同则更新，否则不做任何操作。这是无锁并发编程的基础。 10. **线程间的通信机制**： 等待/通知机制是Java中实现线程间通信的主要手段，通过Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现。此外，还可以使用BlockingQueue等高级并发工具进行线程间的数据传递。 以上就是Java并发编程中的关键知识点，掌握这些内容对于理解和编写高效的并发程序至关重要。理解并熟练运用这些工具和机制，可以有效地提升多线程环境下的程序性能和稳定性。