JDK - 并发 - 《技术 Notes》

基础构件
返回与传入
线程池
容器
工具
原子类

基础构件

AbstractQueuedSynchronizer

工作中几乎不会直接用到，但AQS是JUC很多构件底层都会用到的，粗读

继承的这个父类其实没有太多东西

数据结构
在数据结构上，AQS有两个，一个是Node的双向链表

一个是ConditionObject的单向链表，但ConditionObject的内容本质也是Node节点，还实现Condition接口

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实现原理**

本质还是使用了底层的Unsafe工具来支持CAS

核心函数
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独占模式下的几个核心函数

注释说的很明白，tryAcquire是一个空方法，交个子类来实现，比如ReentrLock等

为什么这里要两次compareAndSetTail呢？

这里可以看到底层还是Unsafe的使用

看下获取失败和中断处理

若前驱节点的等待状态为 SIGNAL，返回 true，表示当前线程可以休眠（park）；
若前驱节点是取消状态 (ws > 0)，则将其清理出队列，以此类推；
若前驱节点为 0 或 PROPAGATE，则将其设置为 SIGNAL 状态。

休眠使用了LockSupport

ReentrantLock

底层使用的AQS,提供一个Sync的抽象类，然后公平锁和非公平锁分别使用自己的方法，来看下非公平锁的lock方法

先尝试以 CAS 方式修改 state 的值，若修改成功，则表示成功获取到锁，将 owner 设为当前线程；否则就执行 AQS 中的 acquire 方法。

公平锁的主要差距是判断主队列中是否有其他线程在等待，当没有其他线程在排队时再去获取，否则获取失败

ReentrantReadWriteLock

适用于读写分离的场景，读锁共享，写锁独占，其实这些分离都是尽可能的让锁粒度降低，比较合适读多写少的场景。这里主要看下怎么实现读共享的

这个ReadWriteLock仅仅只是接口定义，没有什么东西

还是继承了AQS，然后公平锁和非公平锁都分别继承Sync

AQS 的状态state是32位（int 类型）的，辦成两份，读锁用高16位，表示持有读锁的线程数（sharedCount），写锁低16位，表示写锁的重入次数（exclusiveCount）。状态值为 0 表示锁空闲，sharedCount不为 0 表示分配了读锁，exclusiveCount 不为 0 表示分配了写锁。

获取读锁时，需要检查是否有线程持有写锁，如果没有读锁则只增加数量，实现读锁共享

获取写锁时，c为0说明，既没有读锁也没有写锁。非0则两者必有其一或者两者都有。
w等于0则说明有读锁，如果w不等于0而当前线程和持有写锁的线程不同则说明写锁不能获得，这样便实现了写锁的独享。

CountDownLatch

这个类其实非常简单，继承自AQS，然后使用共享锁，初始化传入的数量就是可以countDown的数量

CyclicBarrier

使用了ReentrantLock实现同步，与 CountDownLatch 相比，可以把后者理解为“一次性（one-shot）”的，而是“可循环”

初始化时 parties 和 count 的值相同（由构造器 parties 参数传入），之后每有一个线程调用 await 方法 count 值就减 1，直至 count 为 0 时（若不为 0 则等待），执行传入的回调函数 barrierCommand（若不为空），然后唤醒所有线程，并将 count 重置为 parties，开始下一轮操作。

Generation 表示代数，每次屏障（barrier）破坏之前属于同一代，之后进入下一代。

Semaphore

更像是令牌桶，可以作为限流器使用，即限制访问某个资源的线程个数，比如用于限制连接池的连接数

还是继承自AQS，还是通过操作state的数量来处理，acquire减令牌，release恢复令牌数量

小结：可以看出来，大部分构件都直接继承AQS，然后通过state字段来实现持有的线程数量判断和锁判断

返回与传入

Thread

类，提供了功能让线程开始、等待、中断等一系列的操作

可以看到存储线程的是一个数组，开始前把线程加到数组中，失败后清理掉，那如果是异常了呢，这个线程不是一直在数组中了吗？
start0是一个本地方法，JVM内部的实现

run方法只是对Runnable接口做了调用

Runnable

一个接口定义，没有返回值的

Callable

带返回值

Future

提供了对Runnable和Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果、设置结果等操作。

FutureTask

具备了Runnable和Future的双重特性，但线程本质的特性跟明显，当我们在使用线程池本质使用的就是FutureTask，这个内部类做了很多的增加，而不仅仅只是一个接口。

线程池

ThreadPoolExecutor

高 3 位表示线程池的运行状态，低 29 位表示线程池中线程的数量，ctl 表示线程池的运行状态和线程池内部的线程数量。

线程的状态及转换

RUNNING: 接受新的任务，并且处理任务队列中的任务；
SHUTDOWN: 不接受新的任务，但处理任务队列中的任务；
STOP: 不接受新的任务，不处理任务队列中的任务，并且中断正在进行的任务；
TIDYING: 所有的任务都已终结，工作线程的数量为 0；
TERMINATED: 执行 terminated() 方法后进入该状态，terminated() 方法默认实现为空。

任务提交流程

继承自AbstractExecutorService的submit方法提交任务，不管是Runnable还是Callble都会转换FutureTask，而核心函数就是execute，这个方法交个各自子类来实现。

这里可以看到有多次ctl.get()的操作，因为存在并发的可能，其大致流程如下图

addWorker函数用于新建一个线程，这个函数分为两部分功能一是增加workCount数量，然后才新建线程

新建的线程使用Worker进行了封装，同步使用了ReentrantLock,这里的步骤也比较简单，新建一个worker放到set中，添加成功就启动线程，失败则进行回退。

这里可以看到worker也继承自AQS，大致框架跟lock有点类似。

ScheduledThreadPoolExecutor

阿里内部是不允许使用Timer和TimerTask的，代码扫描和CR的时候会过不去

内部实现了一个延时队列，基于数组实现

通过period字段来控制是一次性还是周期性的

不管一次性还是周期性都会入队，然后执行，区别在于会不会设置下一次的执行时间

Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、AbstractExecutorService

Executor

就一个简单的接口

ExecutorService

增加了一堆的方法，非常重要的是核心的接口有了返回值

ScheduledExecutorService

增加了定时执行的方法

AbstractExecutorService

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这个是核心类

几个submit方法做的是，从Runnable、Callable到FutureTask的转换，然后调用子类实现的execute方法

invoeAll

处理这里是超时和任何一个处理有异常都会导致全部任务被cancel掉

取消就是做中断处理，因此我们看到invokeAll方法只有InterruptedException异常，而不是超时异常。
在应用中调用完invokeAll之后，我们可以循环取List，然后判断isDone方法是不是true决定后继的流程。