程序员的护城河-并发编程

👏作者简介：大家好，我是爱吃芝士的土豆倪，24届校招生Java选手，很高兴认识大家

📕系列专栏：Spring源码、JUC源码

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文章目录

前言
并发编程详解
总结

前言

世间不如意十之八九。如果没办法一次到位，就分阶段实现吧。

并发编程详解

感慨

历时一个月，从一个只知道背八股的选手，到了对JAVA中常见的并发编程知识熟悉，这是一个蜕变，其实并发编程并不是一个单单的部分，当完整的学习完一个体系，就会发现，很多框架、中间件等都有并发编程的思想，比如Redis等，学会并发编程后也代表着真正的打开了走向高阶程序员的大门，这个过程注定是艰辛的，但是收获确实巨大的！！！

为此，奔着笔记和分享的原则，将整个学习体系的思考和研读整理成博客，供他人参考和指正，在此也希望能获得大家宝贵的意见，一起学习，共同进步。

进程与线程

概述进程与线程之间的关系以及简单测试多线程的好处

👉👉👉 剑指JUC原理-1.进程与线程-CSDN博客

线程

主要概述创建线程的方式以及线程运行的原理

👉👉👉 剑指JUC原理-2.线程-CSDN博客

线程常用方法及状态

本章节主要概述了JUC常见的API 以及几种线程状态和其资源占用情况

👉👉👉 剑指JUC原理-3.线程常用方法及状态-CSDN博客

共享资源和线程安全性

本章节详细的介绍了线程安全性，列举多个案例来论述共享资源读写问题、是否安全

👉👉👉 剑指JUC原理-4.共享资源和线程安全性-CSDN博客

synchronized底层原理

本章节尽可能的去讲解了synchronized 的发展流程，包括Monitor、重量级锁、轻量级锁、偏向锁、自旋优化等等。

👉👉👉 剑指JUC原理-5.synchronized底层原理-CSDN博客

wait notify

本章节主要讲解的是关于同步实现和异步实现的原理，同步实现通过观察join源码发现其实是一种保护性暂停的策略，而异步实现其实有点像消息队列的感觉，本质上就是不管生产者传过来过，消费者不会立马消费掉，这里其实使用阻塞队列的思想就可以实现。

👉👉👉 剑指JUC原理-6.wait notify-CSDN博客

线程状态与ReentrantLock

本章节其实主要介绍了死锁问题的发生以及如何的排查死锁，具体的可以使用jsp + jstack && top + top H + jstack && jconsloe 来排查问题，同时介绍了与synchronized 对比的一种可重入锁 ReentrantLock 的特点。

👉👉👉 剑指JUC原理-7.线程状态与ReentrantLock-CSDN博客

Java内存模型

本章节主要介绍了 Java内存模型中的原子性可见性有序性的观点，并着重的介绍了如 volatile 内存屏障的相关原理，并且以高并发下的单例模式举例来论证三大特性。

👉👉👉 剑指JUC原理-8.Java内存模型-CSDN博客

Java无锁模型

本章节主要介绍了无锁模型cas具体是什么原理，以及基于cas的原子类，最终剖析了其最底层unsafe的实现，其底层是通过获取偏移量然后再进行比较。

👉👉👉 剑指JUC原理-9.Java无锁模型-CSDN博客

并发编程大师的原子累加器底层优化原理（与人类的优秀灵魂对话）

本章节主要介绍了原子累加器 LongAdder的底层实现，其性能较好，本质上适合高并发场景的累加，分为有竞争和无竞争，有竞争做的优化是创建一个累加单元数组，并发的去累加，并且针对各种逻辑进行了详细的校验。

但是有利也有弊，其性能非常好，适合高并发场景，但是精准度存在一定的问题

在这里只着重介绍一下 longadder 的 sum操作。

当我们最终获取计数器值时，我们可以使用LongAdder.longValue()方法，其内部就是使用sum方法来汇总数据的。

java.util.concurrent.atomic.LongAdder.sum():

java 复制代码

public long sum() {
    Cell[] as = cells; Cell a;
    long sum = base;
    if (as != null) {
        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
            if ((a = as[i]) != null)
                sum += a.value;
        }
    }
    return sum;
}

实现很简单，遍历cells数组中的值，然后累加.

看上去LongAdder的性能全面超越了AtomicLong，而且阿里巴巴开发手册也提及到 推荐使用 LongAdder 对象，比 AtomicLong 性能更好（减少乐观锁的重试次数） ，但是我们真的就可以舍弃掉LongAdder了吗？

当然不是，我们需要看场景来使用，如果是并发不太高的系统，使用AtomicLong可能会更好一些，而且内存需求也会小一些。

我们看过sum()方法后可以知道LongAdder在统计的时候如果有并发更新，可能导致统计的数据有误差。

而在高并发统计计数的场景下，才更适合使用LongAdder。

总结

LongAdder中最核心的思想就是利用空间来换时间，将热点value分散成一个Cell列表来承接并发的CAS，以此来提升性能。

LongAdder的原理及实现都很简单，但其设计的思想值得我们品味和学习。

👉👉👉 剑指JUC原理-10.并发编程大师的原子累加器底层优化原理（与人类的优秀灵魂对话）-CSDN博客

不可变设计

本章节主要介绍了之所以会出现线程安全问题的原因，并结合String 中不可变设计 final 引出享元模式

👉👉👉 剑指JUC原理-11.不可变设计-CSDN博客

手写简易版线程池思路

本章节主要介绍了一个简易版本线程池的设计思路，其本质其实就是阻塞队列，并且讲核心线程的run方法重写，使其能够不停地复用，并且在复用的过程中还可以选择那种复用策略，是死等还是超时等待，最后再设计拒绝策略即可。

👉👉👉 剑指JUC原理-12.手写简易版线程池思路-CSDN博客

线程池

本章节主要介绍了真正的线程池，讲解了其几个核心参数以及 FutureTask实现和 Tomcat对线程池改造的思路。

👉👉👉 剑指JUC原理-13.线程池-CSDN博客

ReentrantLock原理

本章节首先介绍了AQS指导思想，然后又深入ReentrantLock源码去探究公平非公平、可重入、可打断、await、signal等原理。

👉👉👉 剑指JUC原理-14.ReentrantLock原理-CSDN博客

读写锁

本章节介绍了基于ReentrantLock得读写锁，其实本质上换汤不换药，虽然分为了读写，但是只需要合理的控制state的高16位和低16位即可，同时在等待队列中做好新的标记，新增了shared 和 Ex标记，如果读获取到锁，还需要看看后面还有没有对应shared状态的一并解锁。

👉👉👉 剑指JUC原理-16.读写锁-CSDN博客

ThreadLocal

本章节首先介绍了ThreadLocal的基本使用场景，其次深入对应常用方法的源码，最后针对可能存在内存泄漏的情况以及出现hash冲突时是怎么实现的（使用了线性探测法）

👉👉👉 剑指JUC原理-15.ThreadLocal-CSDN博客

CompletableFuture

本章节主要介绍了Future的加强版 CompletableFuture 的使用，其中调用链逻辑有后一步需要前一步、需要不需要返回值、将所有的结果整合起来等，合理的使用能够极大的提高使用效率，但是如果使用的话，最好在get处设置超时时间，并配置 complete 返回默认值。

👉👉👉 剑指JUC原理-17.CompletableFuture-CSDN博客

同步协作

本章节主要介绍了信号量同步方面原理，其实还是基于ReentrantLock的思路进行设计，所以可见AQS思想有多么的重要了，其次还介绍了线程协调。

👉👉👉 剑指JUC原理-18.同步协作-CSDN博客

线程安全集合

本章节主要介绍了常见的第三代线程安全集合，当然得需要先学会其前置知识HashMap，详细介绍了HashMap在多线程的情况下出现的问题，以及ConcurrentHashMap 在不同的版本做的改进，然后还有阻塞队列以及 CopyOnWrite思想，当然最本质的还是一致性和并发性的问题，这个最直接的体现就是数据库的MVCC 和 LongAddar。

👉👉👉 如果面试也能这样说HashMap，那么就不会有那么多遗憾！-CSDN博客

👉👉👉 剑指JUC原理-19.线程安全集合-CSDN博客

并发编程实践

相信通过前面铺垫的20章，对于并发编程在原理层次应该是非常熟悉的了，在我的认知里，如果学习了原理性的知识而不去实战，那么这样学习是完全没有意义的，所以为了巩固我之所学，一个集成了网络上众多并发实战应用性的专题应运而生，详细的介绍了并发编程到底可以做什么，到底能够解决那些实际的问题，以及其局限性的思考，这些在我眼里是非常重要的，也就是知行合一的过程！

👉👉👉 剑指JUC原理-20.并发编程实践-CSDN博客

总结

学习JUC是完善整个后端体系必不可少的一环，因为很多Java后端的中间件或者框架其本身内部大量的涉及到了JUC的部分，并且也可以在阅读JUC源码的过程中明白思想，其实思想都是互通的，例如ReentrantLock的原理本质上和Redisson 的原理是类似的，那么就可以迅速过度到分布式锁的使用中。

总的来说，当完整的学习完JUC的部分，也相当于内功更胜一步，这比我当初做完谷粒商城的感觉还好，感觉作为程序员的核心素养更强了，感触良多，耗时一个月，其所体现的绝不是这二十一篇文章这么简单，更多的是传递思想，传递动力，我行你也行的态度！！！

最后分享给大家一句我非常喜欢的话吧。

种一棵树最好的时间是十年前，其次是现在