JUC(java.util.concurrent)要点笔记
| wait | sleep | |
| 调用者 | Object对象 | Thread类静态调用 |
| 释放锁 | Y | N |
| 使用范围 | 与notify成组使用、用于线程通信 | 单独使用、哪里都可以用 |
| 异常捕获 | 可以不捕获 |
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synchronized 和 Lock 区别：
| synchronized | java.util.concurrent.locks.Lock | |
| 语法 | 关键字 | 接口 |
| 尝试获取锁 | N、若A获得则B一直等待 | Y、可尝试获取若失败则放弃 |
| 自动释放锁 | Y | N |
| 公平锁 | N | 默认非公平、可设置 |
| 精准控制 | N、适合代码量小的同步 | Y |
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synchronized锁的是谁？static synchronized 或 synchronized(xxx.class) 锁的是class模板对象、否则锁的是调用者。
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线程编码口诀：线程操作资源类
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Callable接口与Runnable区别
synchronized Runnable 返回值 Y N 声明抛出异常 Y
注：当线程池中Callable任务运行异常时、异常会被抛到外部、外部可通过ExecutionException捕捉到N
注：当线程池中Runnable任务运行异常时、异常不会被抛到外部、需在run方法中处理
Future接口
| 方法 | 含义 |
| get() | 获取结果（阻塞） |
| get(long timeout, TimeUnit unit) | 在指定时间内获取结果（阻塞） |
| isDone() | 任务是否已完成（非阻塞） |
| cancel(boolean mayInterruptIfRunning) | 取消任务，并返回命令是否发送成功 注：只要发送成功就返回true，和任务是否确实被取消无关 |
| 任务是否已被取消 注： 1.当使用cancel(false)时，isCancelled()=true也不表示任务已中断； 2.当使用cancel(true)时，isCancelled()=true也不表示任务已中断，是否中断成功依赖于 if (Thread.currentThread().isInterrupted()) 代码块 |
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线程之间通信：判断、执行、通知
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虚假唤醒问题：使用while进行条件判断
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生产者/消费者问题synchronized和JUC版实现对比：
| synchronized | JUC版 | |
| 判断条件 | Object | Condition |
| 等待方法 | wait | await |
| 通知方法 | notify/notifyAll | signal/signalAll |
锁
读写锁：
独占锁（写锁）：一次只能被一个线程占有
共享锁（读锁）：该锁可以被多个线程占有
自旋锁
偏向锁
常用辅助类
Semaphore 信号量
用途：多线程共享资源争夺、并发线程数量控制、多生产者/多消费者模式；
注意事项：
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创建对象时传入的permits仅仅是初值，可通过多次调用release动态增加permits
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创建对象时可传参控制是否公平，默认为非公平
| 方法 | 可被中断 | 不会被中断 | 尝试获得（非阻塞） | 指定时间内尝试获得 |
| 获得 | acquire() acquire(int permits) |
acquireUninterruptibly() acquireUninterruptibly(int permits) |
tryAcquire() tryAcquire(int permits) |
tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) |
| 释放 | release() release(int permits) |
其他方法：
| 方法 | 含义 |
| availablePermits() | 当前可用许可数 |
| drainPermits() | 获取并返回立即可用的许可数、并将可用许可数清零 |
| getQueueLength() | 取得等待许可的线程数 |
| hasQueuedThreads() | 判断是否有线程在等待许可 |
Exchanger 交换器
用途：2个线程之间传输数据
| 方法 | 说明 |
| exchange(V x) | 没有其他线程来取数据则会阻塞 |
| exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit) | 指定时间内没有其他线程来取数据，则抛出java.util.concurrent.TimeoutException |
CountDownLatch 减法计数器
用途：控制线程间同步，当计数器变为0的时候继续运行，否则阻塞。
注意事项：计数器无法重置
| 方法 | 说明 | 抛出异常 |
| await() await(long timeout, TimeUnit unit) |
进入等待状态 | InterruptedException |
| countDown() | 计数器-1 |
CyclicBarrier 加法计数器
用途：控制线程间同步，当计数器达到指定值的时候继续运行，否则阻塞。
| 方法 | 说明 | 抛出异常 |
| await() | 进入等待状态 | InterruptedException BrokenBarrierException |
| await(long timeout, TimeUnit unit) | 进入等待状态有限时间 | InterruptedException BrokenBarrierException TimeoutException |
| getNumberWaiting() | 返回已到达屏障点的线程数， 注意：最后一个线程已到达时会返回0； 即假设parties=3，线程1,2 await()方法之后调用getNumberWaiting()=1,2，而线程3 await()方法之后调用getNumberWaiting()=0 |
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| getParties() | 屏障对象个数 | |
| reset() | 重置屏障，等待屏障的其他线程会出现BrokenBarrierException |
CountDownLatch和CyclicBarrier区别：
CountDownLatch使用情况为2个角色互等、CyclicBarrier使用情况为同类互等。
Phaser 移相器（CyclicBarrier增强版） since1.7
用途：CyclicBarrier增强版、可动态增减parties计数，可用于线程分组同步控制。
| 方法 | 说明 |
| arrive() | 使getArrivedParties()+1，且不等待其他线程，并重置计数器 |
| awaitAdvance(int phase) | 如果参数phase值和当前getPhase()方法返回值一致则等待，否则继续运行，类似旁观者作用，可被中断但不会影响其他线程运行，不抛出InterruptedException |
| awaitAdvanceInterruptibly(int phase) | 如果参数phase值和当前getPhase()方法返回值一致则等待，否则继续运行，可被中断但不会影响其他线程运行，抛出InterruptedException |
| awaitAdvanceInterruptibly(int phase, long timeout, TimeUnit unit) | 同上，timeout时会抛出TimeoutException |
| arriveAndAwaitAdvance() | 计数不足时会阻塞 |
| arriveAndDeregister() | 退出计数，并使parties-1 |
| getPhase() | 获取已到达屏障的对象个数 |
| getRegisteredParties() | 获取注册的parties数 |
| register() | parties+1 |
| bulkRegister(int parties) | 批量增加parties |
| getArrivedParties() | 获取已经被使用的parties数 |
| getUnarrivedParties() | 获取还未被使用的parties数 |
| forceTermination() | 取消屏障，线程继续执行后续，不出现异常 |
| isTerminated() | 屏障是否已取消 |
实际工作中不推荐直接使用：see《阿里巴巴Java开发手册(终极版)》一、编程规约-（六）并发处理-条目4
线程池大小/线程数
线程池大小与处理器的利用率之比估算公式：N-threads = N-CPU * U-CPU * (1 + W/C)
其中：
❑N-CPU是处理器的核的数目=Runtime.getRuntime().availableProcessors()
❑U-CPU是期望的CPU利用率（该值应该介于0和1之间）
❑W/C是等待时间与计算时间的比率
线程数设定：
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CPU密集型（计算密集型）：
最大线程数=CPU核数=Runtime.getRuntime().availableProcessors()； 推荐使用Stream接口。
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IO密集型：
最大线程数=IO任务的倍数、不能低于IO任务的数量；使用CompletableFuture灵活性更好。
execute和submit方法区别
| execute | submit | |
| 返回值 | N | Y |
| 异常 | 默认直接抛出、不能捕获，可通过ThreadFactory方式进行捕获 | 默认可通过catch (ExecutionException e)捕获 |
CompletionService
用途：避免FutureTask阻塞缺点，更有效地处理Future返回值。
| 方法 | 说明 |
| take() | 获取已完成任务的Future（非阻塞），但当存在有任务未能完成时 take().get() 仍会阻塞 |
| poll() | 获取并移除已完成任务的Future，不存在则返回null（非阻塞） |
| poll(long timeout, TimeUnit unit) | 等待指定时间，无论结果如何均往下执行 |
2步骤：任务拆分、结果合并。
应用场景：大数据量，好处：提高效率、坏处：产生资源争夺
原理：工作窃取（work-stealing）算法、底层使用双端队列
| 不安全集合类 | 安全集合类 |
| ArrayList | CopyOnWriteArrayList |
| HashSet | CopyOnWriteArraySet |
| HashMap | ConcurrentHashMap |
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4组API：队列一般可以检测第一个元素是谁！
| 方法 | 第一组会抛出异常 | 返回一个布尔值，不会抛出异常 | 延时等待 | 一直等待（阻塞） |
| 插入 | add() | offer(e) | offer(e，time) | put() |
| 取出 | remove() | poll() | poll(time) | take() |
| 检查 | element() | peek() | - | - |
非阻塞队列7个
阻塞队列6个
since 1.8
CompletableFuture 异步回调
函数式编程(java.util.function)
lambda表达式：()->{}
4个基本的函数式接口：
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Function ： 有一个输入参数有一个输出参数
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Consumer：有一个输入参数，没有输出参数
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Supplier：没有输入参数，只有输出参数
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Predicate：有一个输入参数，判断是否正确
Stream(java.util.stream)
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流：从支持数据处理操作的源生成的一系列元素。
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2类流操作：中间操作、终端操作。
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流利用内部迭代：迭代通过filter、map、sorted等操作被抽象掉了，filter、map等中间操作会返回一个流，并可以链接在一起，可以用来设置一条流水线，但不会生成结果。
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forEach和count等终端操作会返回一个非流的值，并处理流水线以返回结果。
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流中的元素是按需计算的。
阅读《Java 8 in Action》、《Java 8函数式编程》
单例模式实现对比
| 实现方式 | 可延迟加载 | 多线程环境安全 | |
| 饿汉式 | N | Y | Y |
| 懒汉式 | Y | N | Y |
| 懒汉式+synchronized | Y | Y 但性能低下 | Y |
| DCL懒汉式 | Y | Y 但可能产生NPE | Y |
| DCL懒汉式+volatile | Y | Y | Y |
| Holder方式 | Y | Y | Y |
| 枚举类式 | N | Y | N |
| 枚举类+Holder方式 | Y | Y | Y |
原子引用
java.util.concurrent.atomic包
ABA问题