你使用过哪些 Java 并发工具类？

你的回答（口语化，面试场景）

面试官：你使用过哪些 Java 并发工具类？

你：

好的，我结合项目经验来说说常用的并发工具类：

CountDownLatch

作用：等所有线程就绪后再触发任务，或主线程等待子线程完成。
场景：压测时模拟高并发（比如100个请求同时发起）。

代码示例：

java 复制代码

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);  
// 三个子线程执行任务  
executor.submit(() -> { doWork(); latch.countDown(); });  
latch.await();  // 主线程阻塞等待  
System.out.println("所有任务完成");

CyclicBarrier

作用：让一组线程互相等待，达到屏障点后统一执行后续逻辑。
场景：多线程分阶段处理数据（比如先各自加载数据，再统一合并）。

代码示例：

java 复制代码

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("全部就绪！"));  
executor.submit(() -> {  
    loadData();  
    barrier.await();  // 等待其他线程  
    mergeData();  
});

Semaphore

作用：控制并发线程数（比如限流）。
场景：数据库连接池限制、接口限流（防止瞬时流量打满系统）。

代码示例：

java 复制代码

Semaphore semaphore = new Semaphore(5);  // 允许5个线程同时执行  
if (semaphore.tryAcquire(2, TimeUnit.SECONDS)) {  // 超时等待  
    try { accessDB(); } finally { semaphore.release(); }  
}

ReentrantLock 和 StampedLock

ReentrantLock：
- 可替代 synchronized，支持公平锁、可中断锁。
- 场景：需要尝试获取锁（tryLock()）或避免死锁（比如支付超时回滚）。
StampedLock：
- 读多写少场景优化，通过"乐观读"减少锁竞争。
- 场景：高频读、低频写的缓存（比如商品库存缓存）。

原子类（AtomicInteger 等）

作用：无锁线程安全操作（基于 CAS）。

场景：计数器（比如统计接口调用次数）、状态标志。

java 复制代码

AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);  
counter.incrementAndGet();  // 线程安全自增

Future 和 CompletableFuture

Future：异步获取任务结果（需配合线程池）。
CompletableFuture：
- 支持链式调用、组合多个异步任务（如 thenApply()、allOf()）。
- 场景：微服务并行调用（比如同时查询订单和用户信息）。

线程池工具类（Executors）

常用线程池：
- newFixedThreadPool：固定线程数，适用于稳定负载。
- newCachedThreadPool：弹性线程数，适合短时异步任务。
- newScheduledThreadPool：定时任务调度（替代 Timer）。
注意：阿里规约建议手动创建 ThreadPoolExecutor，避免资源耗尽风险。

并发集合（ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList）

ConcurrentHashMap：
- 分段锁（JDK7）或 CAS + synchronized（JDK8），高并发下替代 HashMap。
- 场景：全局缓存（比如电商首页类目数据）。
CopyOnWriteArrayList：
- 写时复制，读多写少场景（比如监听器列表）。

预测面试官可能的追问及回答

追问1：CountDownLatch 和 CyclicBarrier 有什么区别？

回答：

触发机制：
- CountDownLatch 通过 countDown() 减计数，await() 阻塞直到计数归零，一次性使用。
- CyclicBarrier 通过 await() 等待线程数达标后触发回调，可重复使用（reset()）。
场景：
- CountDownLatch 主等子，CyclicBarrier 子等子。

追问2：ReentrantLock 和 synchronized 怎么选？

回答：

优先 synchronized：代码简洁，JVM自动管理锁。
需要高级功能时用 ReentrantLock：比如尝试获取锁（tryLock）、公平锁、可中断锁。

知识框架与底层原理补充

并发工具分类

| 类别 | 工具类 | 解决的核心问题 |

|--------------------|------------------------------------------|-------------------------------|

| 线程协作 | CountDownLatch, CyclicBarrier | 多线程步调协调 |

| 资源控制 | Semaphore, 线程池 | 限制并发资源使用 |

| 锁机制 | ReentrantLock, StampedLock | 显式控制同步与互斥 |

| 线程安全容器 | ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList | 高并发下数据安全访问 |

| 异步任务 | Future, CompletableFuture | 非阻塞任务编排与结果获取 |
底层原理

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）：
- ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 均基于 AQS 实现，通过 state 变量和 CLH 队列管理线程阻塞与唤醒。
CAS（Compare-And-Swap）：
- 原子类（如 AtomicInteger）和 ConcurrentHashMap 的线程安全操作依赖 CAS，避免锁竞争。
写时复制（Copy-On-Write）：
- CopyOnWriteArrayList 在写入时复制整个数组，保证读操作无锁，适合读多写极少场景。

最佳实践

避免死锁：
- 锁顺序一致、超时释放（tryLock）、使用并发集合替代手动同步。
性能优化：
- 读多写少用 StampedLock，写多用 ReentrantLock。
- 短任务用 CompletableFuture 而非阻塞线程池。
线程池参数：
- 根据任务类型（CPU 密集型 vs IO 密集型）设置核心线程数（CPU 数 +1 或 2*CPU 数）。

高频面试题扩展

ConcurrentHashMap 在 JDK7 和 JDK8 的区别？
- JDK7：分段锁（Segment），锁粒度粗。
- JDK8：CAS + synchronized 锁单个 Node，粒度更细。
CompletableFuture 的默认线程池问题？
- 默认使用 ForkJoinPool.commonPool()，建议自定义线程池避免业务阻塞公共池。

通过理解这些工具类的设计意图和底层机制，你可以在面试中展现出对高并发场景的深刻掌控力！