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2.Java并发编程笔记之LinkedBlockingQueue源码探究
3.Java并发系列 | Semaphore源码分析
4.Java并发编程实战作者简介
5.Java并发编程解析 | 基于JDK源码解析Java领域中并发锁之StampedLock锁的并发编程并发编程设计思想与实现原理 (三)
6.Java并发编程(实战):用“等待-通知”机制优化循环等待
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在Java高并发编程中,ConcurrentHashMap是实战实战一个重要的数据结构,它在不同版本中有着显著的源码源码优化。早期的并发编程并发编程HashMap使用数组+链表结构,遇到哈希冲突时会形成链表,实战实战而JDK1.7的源码源码xadmin 源码安装ConcurrentHashMap引入了分段锁(segment),每个segment都是并发编程并发编程一个HashEntry数组,降低了加锁粒度,实战实战提高了并发性能。源码源码在JDK1.8中,并发编程并发编程ConcurrentHashMap进一步改进,实战实战采用数组+链表/红黑树的源码源码形式,直接使用volatile避免数据冲突,并发编程并发编程并利用synchronized和CAS算法确保线程安全。实战实战
CopyOnWrite策略利用冗余实现读写分离,源码源码避免了锁竞争。操作流程是:读操作在原容器进行,写操作在新容器,写完后指向新容器,旧容器被回收。这样既支持高并发读,又能保证写操作的线程安全。
另一方面,BlockingQueue作为线程安全的队列,提供了丰富的操作方法。常见的方法包括但不限于入队、出队、查看队列大小等,它是并发编程中处理任务调度和同步的重要工具,支持阻塞和非阻塞操作,适合处理生产者-消费者模型。
Java并发编程笔记之LinkedBlockingQueue源码探究
LinkedBlockingQueue 是基于单向链表实现的一种阻塞队列,其内部包含两个节点用于存放队列的首尾,并维护了一个表示元素个数的原子变量 count。同时,它利用了两个 ReentrantLock 实例(takeLock 和 putLock)来保证元素的原子性入队与出队操作。此外,notEmpty 和 notFull 两个信号量与条件队列用于实现阻塞操作,使得生产者和消费者模型得以实现。
LinkedBlockingQueue 的实现主要依赖于其内部锁机制和信号量管理。构造函数默认容量为最大整数值,用户可自定义容量大小。offer 方法用于尝试将元素添加至队列尾部,若队列未满则成功,返回 true,反之返回 false。雷暴指标源码若元素为 null,则抛出 NullPointerException。put 方法尝试将元素添加至队列尾部,并阻塞当前线程直至队列有空位,若被中断则抛出 InterruptedException。通过使用 putLock 锁,确保了元素的原子性添加以及元素计数的原子性更新。
在实现细节上,offer 方法通过在获取 putLock 的同时检查队列是否已满,避免了不必要的元素添加。若队列未满,则执行入队操作并更新计数器,同时考虑唤醒等待队列未满的线程。此过程中,通过 notFull 信号量与条件队列协调线程间等待与唤醒。
put 方法则在获取 putLock 后立即检查队列是否满,若满则阻塞当前线程至 notFull 信号量被唤醒。在入队后,更新计数器,并考虑唤醒等待队列未满的线程,同样通过 notFull 信号量实现。
poll 方法用于从队列头部获取并移除元素,若队列为空则返回 null。此方法通过获取 takeLock 锁,保证了在检查队列是否为空和执行出队操作之间的原子性。在出队后,计数器递减,并考虑激活因调用 poll 或 take 方法而被阻塞的线程。
peek 方法类似,但不移除队列头部元素,返回 null 若队列为空。此方法也通过获取 takeLock 锁来保证操作的原子性。
take 方法用于阻塞获取队列头部元素并移除,若队列为空则阻塞当前线程直至队列不为空。此方法与 put 方法类似,通过 notEmpty 信号量与条件队列协调线程间的等待与唤醒。
remove 方法用于移除并返回指定元素,若存在则返回 true,否则返回 false。此方法通过双重加锁机制(fullyLock 和 fullyUnlock)来确保元素移除操作的原子性。
size 方法用于返回当前队列中的元素数量,通过 count.get() 直接获取,确保了操作的准确性。
综上所述,LinkedBlockingQueue 通过其独特的吞噬游戏 源码锁机制和信号量管理,实现了高效、线程安全的阻塞队列操作,适用于生产者-消费者模型等场景。
Java并发系列 | Semaphore源码分析
在Java并发编程中,Semaphore(信号量)是AQS共享模式的实用工具,它能够控制多个线程对共享资源的并发访问,实现流量控制。Semaphore的核心概念是“许可证”,类似于公共汽车票,只有获取到票的线程才能进行操作。许可证数量有限,当数量耗尽时,后续线程需要等待,直到有线程释放其许可证。Semaphore构造器接受初始许可证数量,可以选择公平或非公平的获取方式。
Semaphore提供了获取和释放许可证的API,默认每次操作一个许可证。获取许可证有直接和尝试两种方式,直接获取可能阻塞,而尝试不会。acquire方法内部调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly,它会尝试公平或非公平地获取,并在获取失败时决定是否阻塞。释放许可证则直接调用AQS的releaseShared方法,通过自旋循环确保同步状态的正确更新。
Semaphore的应用广泛,本文通过实现一个简单的数据库连接池,展示了Semaphore如何控制连接的并发使用。连接池初始化时创建固定数量的连接,每次线程请求连接时需要获取许可证,释放连接时则释放许可证。测试结果验证了Semaphore有效管理连接并发并确保了流量控制。
代码示例与测试结果表明,Semaphore通过控制许可证数量,确保了资源使用的合理调度,当连接池中所有连接被占用,后续请求将被阻塞,直到有连接被释放。这清楚地展示了Semaphore在并发控制中的作用。
Java并发编程实战作者简介
本书的作者阵容强大,都是Java领域的专家。Brian Goetz,拥有超过年的软件咨询行业经验,撰写过至少篇关于Java开发的Pocketflow源码解析文章。他在JSR 专家组(并发工具)担任主要成员,并在多个JCP专家组里任职。
Tim Peierls是一位多才多艺的专家,以“现代多处理器”而闻名,同时他对BoxPop-biz、唱片艺术和戏剧表演也有深入研究。
Joseph Bowbeer是一位Java ME专家,对并发编程充满热情,其兴趣源自Apollo计算机时代。他的专业领域让这本书在并发编程领域更具权威性。
David Holmes是《The Java Programming Language》一书的合著者,任职于Sun公司,为本书的编写贡献了自己的专业知识。
Joshua Bloch是Google公司的首席Java架构师,《Effective Java》一书的作者,他的著作《Java Puzzlers》也深受读者喜爱。
Doug Lea是《Concurrent Programming》一书的作者,同时也是纽约州立大学Oswego分校的计算机科学教授,他在并发编程领域的深入研究为本书提供了坚实的理论基础。
Java并发编程解析 | 基于JDK源码解析Java领域中并发锁之StampedLock锁的设计思想与实现原理 (三)
在并发编程领域,核心问题涉及互斥与同步。互斥允许同一时刻仅一个线程访问共享资源,同步则指线程间通信协作。多线程并发执行历来面临两大挑战。为解决这些,设计原则强调通过消息通信而非内存共享实现进程或线程同步。
本文探讨的关键术语包括Java语法层面实现的锁与JDK层面锁。Java领域并发问题主要通过管程解决。内置锁的粒度较大,不支持特定功能,因此JDK在内部重新设计,引入新特性,实现多种锁。基于JDK层面的锁大致分为4类。
在Java领域,AQS同步器作为多线程并发控制的基石,包含同步状态、等待与条件队列、独占与共享模式等核心要素。JDK并发工具以AQS为基础,实现各种同步机制。
StampedLock(印戳锁)是基于自定义API操作的并发控制工具,改进自读写锁,特别优化读操作效率。印戳锁提供三种锁实现模式,2019影视源码支持分散操作热点与削峰处理。在JDK1.8中,通过队列削峰实现。
印戳锁基本实现包括共享状态变量、等待队列、读锁与写锁核心处理逻辑。读锁视图与写锁视图操作有特定队列处理,读锁实现包含获取、释放方式,写锁实现包含释放方式。基于Lock接口的实现区分读锁与写锁。
印戳锁本质上仍为读写锁,基于自定义封装API操作实现,不同于AQS基础同步器。在Java并发编程领域,多种实现与应用围绕线程安全,根据不同业务场景具体实现。
Java锁实现与运用远不止于此,还包括相位器、交换器及并发容器中的分段锁。在并发编程中,锁作为实现方式之一,提供线程安全,但实际应用中锁仅为单一应用,提供并发编程思想。
本文总结Java领域并发锁设计与实现,重点介绍JDK层面锁与印戳锁。文章观点及理解可能存在不足,欢迎指正。技术研究之路任重道远,希望每一份努力都充满价值,未来依然充满可能。
Java并发编程(实战):用“等待-通知”机制优化循环等待
在并发编程中,优化循环等待问题时,通常采用"等待-通知"机制。例如,在转出账本和转入账本不满足同时在文件架上条件时,使用死循环进行循环等待。这种方法在 apply() 操作耗时短且并发冲突量不大时效果良好。然而,当 apply() 操作耗时长或者并发冲突量大时,循环等待方案则不适用,因为它可能导致线程进行数万次循环才能获取到锁,从而消耗大量 CPU 资源。
实际上,更理想的做法是线程在要求的条件不满足时阻塞自己,进入等待状态,直至条件满足时被通知。Java 语言确实支持等待-通知机制,通过 synchronized 关键字配合 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法实现。使用 synchronized 实现互斥锁,可以确保同一时刻只有一个线程进入临界区,其他线程则进入等待队列。当线程进入临界区后,由于某些条件不满足,需要释放互斥锁并进入等待队列;当条件满足时,调用 notify() 或 notifyAll() 方法唤醒等待队列中的线程。
以就医流程为例,其具有完善的等待-通知机制,既能保证大夫为一个患者服务,又能提高大夫和患者的效率。然而,相较于等待-通知机制,就医流程的复杂度较高,因此,理解并实现 Java 中等待-通知机制的关键在于理解互斥锁和等待队列之间的关系,以及正确使用 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法。
在 Java 中,等待-通知机制可通过 synchronized 关键字配合 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法轻松实现。wait() 方法用于释放互斥锁并使当前线程进入等待队列,notify() 和 notifyAll() 方法用于唤醒等待队列中的线程。使用 notify() 方法时,需要注意可能会随机唤醒队列中的线程,而 notifyAll() 方法可以唤醒所有等待队列中的线程,避免某些线程永远无法被唤醒的情况。在并发编程中,尽量使用 notifyAll() 方法。
总结,等待-通知机制是一种广泛应用于线程间协作的方法,通过 Java 语言内置的 synchronized 关键字与 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法实现。正确理解和使用这些机制,可以有效优化并发编程中的循环等待问题,并提高程序的性能和效率。在实现时,需注意互斥锁与等待队列的关系,以及正确使用 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法,以避免潜在的风险和问题。
Java高并发编程实战5,异步注解@Async自定义线程池
@Async注解的作用是异步处理任务。
在使用@Async时,如果不指定线程池的名称,默认线程池是Spring默认的线程池SimpleAsyncTaskExecutor。
默认线程池的配置如下:
从最大线程数可以看出,在并发情况下,会无限制地创建线程。
也可以通过yml重新配置:
也可以自定义线程池,下面通过简单的代码来实现@Async自定义线程池。
二、代码实例
导入POM
配置类AsyncTaskConfig
UserController
UserService
UserServiceImpl
三、为什么在文件内执行异步任务,还是一个线程,没有实现@Async效果?
在众多尝试中,找到了@Async失效的几个原因:
四、配置中使用了ThreadPoolTaskExecutor和ThreadPoolExecutor,这两个有什么区别?
ThreadPoolTaskExecutor是spring core包中的,而ThreadPoolExecutor是JDK中的JUC。
1、initialize()
查看ThreadPoolTaskExecutor的initialize()方法
2、initializeExecutor抽象方法
再查看initializeExecutor抽象方法的具体实现类,其中有一个就是ThreadPoolTaskExecutor类,查看它的initializeExecutor方法,使用的就是ThreadPoolExecutor。
因此可以了解到ThreadPoolTaskExecutor是对ThreadPoolExecutor进行了封装。
五、核心线程数
配置文件中的线程池核心线程数为何配置为Runtime.getRuntime().availableProcessors()?
获取的是CPU核心线程数,也就是计算资源。
在实际中,需要对具体的线程池大小进行调整,可以通过压测及机器设备现状,进行调整大小。如果线程池太大,则会造成CPU不断的切换,对整个系统性能也不会有太大的提升,反而会导致系统缓慢。
六、线程池执行流程
华章专业开发者书库:Java并发编程实战目录
欢迎阅读《Java并发编程实战》这本书,它涵盖了从基础知识到高级主题的全面内容,旨在帮助你理解和掌握Java并发编程的实践技巧。
第1章介绍了并发编程的基础,包括其历史背景、优势,如利用多处理器能力、简化建模和异步事件处理,以及随之而来的风险,如安全性、活跃性和性能问题。你将了解到线程无处不在的特性及其重要性。
第一部分深入探讨了基础知识,如线程安全性的概念,原子性、加锁机制和对象共享的处理,以及如何设计线程安全的类和使用基础构建模块,如同步容器类和并发工具。
第二部分讲述了如何构建结构化并发应用程序,包括任务执行、Executor框架的使用,以及如何处理取消、关闭和线程池的管理,特别是在图形用户界面应用中的并发问题。
第三部分重点关注活跃性风险的避免、性能优化以及并发程序的测试,确保你的程序既高效又可靠。
最后,第四部分涉及高级主题,如显式锁的使用、自定义同步工具的构建,以及原子变量和非阻塞同步机制,帮助你进一步提升并发编程的高级实践技巧。
附录A提供了并发性标注的详细信息,为深入理解Java内存模型提供了实用参考。通过本书,你将建立起扎实的Java并发编程基础,并在实践中不断提升你的编程技能。
Java并发源码concurrent包
深入JAVA杨京京:Java并发源码concurrent包
在JDK1.5之前,Java并发设计复杂且对程序员负担重,需考虑性能、死锁、公平性等。JDK1.5后,引入了java.util.concurrent工具包简化并发,提供多种并发模型,减轻开发负担。
Java并发工具包java.util.concurrent源自JSR-,包含用于并发程序的通用功能。该包由Doug Lea开发,旨在提供线程安全的容器、同步类、原子对象等工具,减少并发编程的复杂性。
并发容器如阻塞队列、非阻塞队列和转移队列等,实现线程安全功能,不使用同步关键字,为并发操作提供便利。
同步类如Lock等,提供线程之间的同步机制,确保数据一致性。原子对象类如AtomicInteger、AtomicLong等,提供高效的原子操作,避免同步锁,实现线程安全。
原子操作类在多线程环境中实现数据同步和互斥,确保数据一致性。实际应用场景包括线程安全的数据结构和算法实现。
java.util.concurrent.atomic包中的原子操作类,使用硬件支持的原子操作实现数据的原子性,提高并发程序的效率和性能。
值得一提的是,Java并发工具包还包含了Fork-Join框架,通过分解和合并任务,实现高效并行处理,减少等待其他线程完成时间,并利用工作偷取技术优化线程执行效率。
Java线程池如ThreadLocalRandom类,提供高性能随机数生成,通过种子内部生成和不共享随机对象减少资源争用和消耗,提高并发程序的性能。
Java并发必会,深入剖析Semaphore源码
在深入理解Java并发编程时,必不可少的是对Semaphore源码的剖析。本文将带你探索这一核心组件,通过实践和源码解析,掌握其限流和共享锁的本质。Semaphore,中文名信号量,就像一个令牌桶,任务执行前需要获取令牌,处理完毕后归还,确保资源访问的有序进行。
首先,Semaphore主要有acquire()和release()两个方法。acquire()负责获取许可,若许可不足,任务会被阻塞,直到有许可可用。release()用于释放并归还许可,确保资源释放后,其他任务可以继续执行。一个典型的例子是,如果一个线程池接受个任务,但Semaphore限制为3,那么任务将按每3个一组执行,确保系统稳定性。
Semaphore的源码实现巧妙地结合了AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架,通过Sync同步变量管理许可数量,公平锁和非公平锁的实现方式有所不同。公平锁会优先处理队列中的任务,而非公平锁则按照获取许可的顺序进行。
acquire()方法主要调用AQS中的acquireSharedInterruptibly(),并进一步通过tryReleaseShared()进行许可更新,公平锁与非公平锁的区别在于判断队列中是否有前置节点。release()方法则调用releaseShared(),更新许可数量。
Semaphore的简洁逻辑在于,AQS框架负责大部分并发控制,子类只需实现tryReleaseShared()和tryAcquireShared(),专注于许可数量的管理。欲了解AQS的详细流程,可参考之前的文章。
最后,了解了Semaphore后,我们还将继续探索共享锁CyclicBarrier的实现,敬请期待下篇文章。