JUC相关知识点总结
Java JUC（java.util.concurrent）是Java并发编程的核心工具包，提供了丰富的并发工具类和框架。以下是JUC的主要知识点，按难易程度分类，供你参考：<hr>1. 基础概念与工具类
1.1 并发与并行（易）
[*]内容：理解并发（Concurrency）和并行（Parallelism）的区别。
[*]重要性：基础概念，理解并发编程的前提。
1.2 线程与线程池（中）
[*]内容：
[*]线程的创建与启动（Thread、Runnable）。
[*]线程池（ExecutorService、ThreadPoolExecutor）。
[*]线程池参数（核心线程数、最大线程数、队列类型、拒绝策略）。
[*]重要性：线程池是并发编程的核心工具，必须掌握。
1.3 线程生命周期与状态（易）
[*]内容：线程的6种状态（NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED）。
[*]重要性：理解线程状态是调试并发问题的基础。
<hr>2. 同步与锁
2.1 synchronized关键字（易）
[*]内容：
[*]方法同步与代码块同步。
[*]锁的粒度与性能优化。
[*]重要性：最基础的同步机制。
2.2 ReentrantLock（中）
[*]内容：
[*]可重入锁的基本使用。
[*]公平锁与非公平锁。
[*]tryLock、lockInterruptibly等高级特性。
[*]重要性：比synchronized更灵活的锁机制。
2.3 ReadWriteLock（中）
[*]内容：
[*]读写锁（ReentrantReadWriteLock）。
[*]读锁与写锁的分离。
[*]重要性：适用于读多写少的场景。
2.4 StampedLock（难）
[*]内容：
[*]乐观读锁与悲观读锁。
[*]锁的升级与降级。
[*]重要性：高性能锁，适用于特定场景。
<hr>3. 原子操作类
3.1 AtomicInteger、AtomicLong等（易）
[*]内容：
[*]原子操作的基本使用。
[*]compareAndSet（CAS）原理。
[*]重要性：无锁编程的基础。
3.2 AtomicReference、AtomicStampedReference（中）
[*]内容：
[*]引用类型的原子操作。
[*]解决ABA问题。
[*]重要性：适用于复杂对象的原子操作。
3.3 LongAdder、DoubleAdder（中）
[*]内容：
[*]高并发场景下的累加器。
[*]分段锁机制。
[*]重要性：比AtomicLong性能更高。
<hr>4. 并发集合
4.1 ConcurrentHashMap（中）
[*]内容：
[*]分段锁与CAS机制。
[*]高并发下的性能优化。
[*]重要性：最常用的并发集合。
4.2 CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet（易）
[*]内容：
[*]写时复制机制。
[*]适用场景与性能特点。
[*]重要性：适用于读多写少的场景。
4.3 BlockingQueue及其实现类（中）
[*]内容：
[*]ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。
[*]PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue。
[*]put、take等阻塞操作。
[*]重要性：生产者-消费者模型的实现基础。
4.4 ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListMap（难）
[*]内容：
[*]无锁队列与跳表。
[*]高并发场景下的性能优势。
[*]重要性：适用于高性能无锁场景。
<hr>5. 同步工具类
5.1 CountDownLatch（易）
[*]内容：
[*]等待多个线程完成任务。
[*]重要性：多线程协作的基础工具。
5.2 CyclicBarrier（中）
[*]内容：
[*]多线程到达屏障后继续执行。
[*]与CountDownLatch的区别。
[*]重要性：适用于分阶段任务。
5.3 Semaphore（中）
[*]内容：
[*]控制并发线程数。
[*]信号量的基本使用。
[*]重要性：资源池管理的核心工具。
5.4 Phaser（难）
[*]内容：
[*]多阶段任务同步。
[*]动态调整参与线程数。
[*]重要性：适用于复杂任务调度。
5.5 Exchanger（难）
[*]内容：
[*]线程间数据交换。
[*]重要性：适用于特定场景。
<hr>6. 异步编程
6.1 Future与FutureTask（中）
[*]内容：
[*]异步任务的结果获取。
[*]get方法的阻塞特性。
[*]重要性：异步编程的基础。
6.2 CompletableFuture（难）
[*]内容：
[*]链式调用与组合操作。
[*]thenApply、thenAccept、thenCombine等方法。
[*]重要性：现代异步编程的核心工具。
<hr>7. 线程调度与定时任务
7.1 ScheduledExecutorService（中）
[*]内容：
[*]定时任务与周期性任务。
[*]重要性：替代Timer的推荐工具。
7.2 ForkJoinPool（难）
[*]内容：
[*]分治算法与工作窃取。
[*]RecursiveTask与RecursiveAction。
[*]重要性：适用于计算密集型任务。
<hr>8. 其他高级特性
8.1 ThreadLocal（中）
[*]内容：
[*]线程本地变量。
[*]内存泄漏问题。
[*]重要性：线程间数据隔离的工具。
8.2 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）（难）
[*]内容：
[*]同步器的底层实现。
[*]自定义锁与同步工具。
[*]重要性：理解JUC底层机制的关键。
8.3 内存模型与volatile（中）
[*]内容：
[*]可见性、有序性、原子性。
[*]happens-before原则。
[*]重要性：理解并发编程的基础。
<hr>学习建议
[*]从易到难：先掌握基础概念和工具类，再深入学习高级特性。
[*]动手实践：通过编写代码加深理解，尤其是并发集合和同步工具类。
[*]阅读源码：特别是AQS、ConcurrentHashMap等核心类的源码。
[*]调试与测试：使用工具（如JConsole、VisualVM）分析并发问题。
<hr>通过系统学习以上知识点，你将全面掌握Java JUC的核心内容，并能够应对实际开发中的并发编程挑战。
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<hr>Java JUC 知识点完整汇总
<hr>1. 基础概念与工具类
1.1 并发与并行
描述：
[*]并发：多个任务交替执行，适用于单核 CPU 或多线程任务。
[*]并行：多个任务同时执行，需要多核 CPU 支持。
[*]适用范围：理解并发与并行的区别是并发编程的基础。
[*]注意点：并行需要硬件支持（多核 CPU）。
[*]实现原理：并发通过线程切换实现，并行通过多核 CPU 实现。
代码示例：
public class ConcurrencyVsParallelism { public static void main(String[] args) { // 并发：多个任务交替执行 Runnable task = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running"); new Thread(task).start(); // 启动线程1 new Thread(task).start(); // 启动线程2 // 并行：多个任务同时执行（需要多核CPU支持） ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建固定大小的线程池 executor.submit(task); // 提交任务1 executor.submit(task); // 提交任务2 executor.shutdown(); // 关闭线程池 }}<hr>1.2 线程与线程池
描述：
[*]线程：Java 中最基本的并发单元。
[*]线程池：管理线程的生命周期，避免频繁创建和销毁线程。
[*]适用范围：需要频繁创建线程的场景。
[*]注意点：线程池参数（核心线程数、最大线程数、队列类型、拒绝策略）需要合理配置。
[*]实现原理：线程池通过任务队列和工作线程实现任务调度。
代码示例：
public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建固定大小的线程池 executor.submit(() -> System.out.println("Task 1")); // 提交任务1 executor.submit(() -> System.out.println("Task 2")); // 提交任务2 executor.shutdown(); // 关闭线程池 }}<hr>1.3 线程生命周期与状态
描述：
[*]线程状态：NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED。
[*]适用范围：调试和分析线程行为。
[*]注意点：线程状态是 JVM 管理的，开发者无法直接控制。
[*]实现原理：JVM 通过内部状态机管理线程状态。
代码示例：
public class ThreadStateExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread = new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1000); // TIMED_WAITING } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); System.out.println(thread.getState()); // NEW thread.start(); System.out.println(thread.getState()); // RUNNABLE thread.join(); System.out.println(thread.getState()); // TERMINATED }}<hr>2. 同步与锁
2.1 synchronized
描述：
[*]适用范围：简单的线程同步场景。
[*]注意点：锁的粒度要尽量小，避免性能问题。
[*]实现原理：基于 JVM 内置锁机制，通过 monitorenter 和 monitorexit 指令实现。
代码示例：
public class SynchronizedExample { private static class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; // 临界区操作 } public int getCount() { return count; } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Counter counter = new Counter(); Runnable task = () -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) { counter.increment(); // 调用同步方法 } }; Thread thread1 = new Thread(task); // 创建线程1 Thread thread2 = new Thread(task); // 创建线程2 thread1.start(); // 启动线程1 thread2.start(); // 启动线程2 thread1.join(); // 等待线程1完成 thread2.join(); // 等待线程2完成 System.out.println("Final count: " + counter.getCount()); // 输出最终结果 }}<hr>2.2 ReentrantLock
描述：
[*]适用范围：需要更灵活的锁控制（如可中断锁、超时锁）。
[*]注意点：必须手动释放锁，否则会导致死锁。
[*]实现原理：基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现。
代码示例：
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ReentrantLockExample { private static class Counter { private int count = 0; private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 创建 ReentrantLock public void increment() { lock.lock(); // 获取锁 try { count++; // 临界区操作 } finally { lock.unlock(); // 释放锁 } } public int getCount() { return count; } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Counter counter = new Counter(); Runnable task = () -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) { counter.increment(); // 调用同步方法 } }; Thread thread1 = new Thread(task); // 创建线程1 Thread thread2 = new Thread(task); // 创建线程2 thread1.start(); // 启动线程1 thread2.start(); // 启动线程2 thread1.join(); // 等待线程1完成 thread2.join(); // 等待线程2完成 System.out.println("Final count: " + counter.getCount()); // 输出最终结果 }}<hr>3. 原子操作类
3.1 AtomicInteger
描述：
[*]适用范围：无锁的线程安全计数器。
[*]注意点：适用于简单的原子操作，复杂场景可能需要锁。
[*]实现原理：基于 CAS（Compare-And-Swap）实现。
代码示例：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicIntegerExample { public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(0); // 初始化值为 0 atomicInt.incrementAndGet(); // 原子操作：自增并返回新值 atomicInt.addAndGet(5); // 原子操作：增加指定值并返回新值 System.out.println("Final value: " + atomicInt.get()); // 输出最终值 }}<hr>4. 并发集合
4.1 ConcurrentHashMap
描述：
[*]适用范围：高并发场景下的键值对存储。
[*]注意点：不支持 null 键和值。
[*]实现原理：分段锁 + CAS 机制。
代码示例：
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;public class ConcurrentHashMapExample { public static void main(String[] args) { ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); // 创建 ConcurrentHashMap map.put("a", 1); // 插入键值对 map.put("b", 2); // 插入键值对 System.out.println("Value for key 'a': " + map.get("a")); // 获取值 }}<hr>5. 同步工具类
5.1 CountDownLatch
描述：
[*]适用范围：等待多个线程完成任务。
[*]注意点：计数器不能重置。
[*]实现原理：基于 AQS 实现。
代码示例：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;public class CountDownLatchExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2); // 初始化计数器为 2 new Thread(() -> { System.out.println("Task 1 completed"); latch.countDown(); // 计数器减 1 }).start(); new Thread(() -> { System.out.println("Task 2 completed"); latch.countDown(); // 计数器减 1 }).start(); latch.await(); // 阻塞直到计数器为 0 System.out.println("All tasks completed"); }}<hr>6. 异步编程
6.1 Future
描述：
[*]适用范围：异步任务的结果获取。
[*]注意点：get() 方法会阻塞，直到任务完成。
[*]实现原理：基于 Runnable 和 Callable 实现。
代码示例：
import java.util.concurrent.*;public class FutureExample { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建单线程线程池 Future<Integer> future = executor.submit(() -> 1 + 1); // 提交任务 System.out.println("Task result: " + future.get()); // 获取任务结果 executor.shutdown(); // 关闭线程池 }}<hr>7. 线程调度与定时任务
7.1 ScheduledExecutorService
描述：
[*]适用范围：定时任务和周期性任务。
[*]注意点：任务执行时间过长会影响后续任务。
[*]实现原理：基于线程池和任务队列。
代码示例：
import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ScheduledExecutorServiceExample { public static void main(String[] args) { ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1); // 创建调度线程池 scheduler.schedule(() -> System.out.println("Task executed"), 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟执行 scheduler.shutdown(); // 关闭线程池 }}<hr>8. 其他高级特性
8.1 ThreadLocal
描述：
[*]适用范围：线程间数据隔离。
[*]注意点：可能导致内存泄漏，需要及时清理。
[*]实现原理：每个线程维护一个独立的 ThreadLocalMap。
代码示例：
public class ThreadLocalExample { private static final ThreadLocal<String> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> "Initial Value"); public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { threadLocal.set("Thread 1 Value"); // 设置线程本地变量 System.out.println("Thread 1: " + threadLocal.get()); // 获取线程本地变量 }).start(); new Thread(() -> { threadLocal.set("Thread 2 Value"); // 设置线程本地变量 System.out.println("Thread 2: " + threadLocal.get()); // 获取线程本地变量 }).start(); }}<hr>以上是 Java JUC 的完整知识点汇总，包含代码示例、实现原理和注意点。如果需要进一步补充或调整，请随时告诉我！
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