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JUC包工具类介绍二

news 2025/9/19 11:59:12

JUC包工具类介绍二

异步任务

Callable

Callable接口定义一个异步任务，当Callable接口提交到ExecutorService进行异步执行时，返回结果通过Java Future获取。Callable接口同样可以获取任务执行时的异常。

public class MyCallable implements Callable<String> {

@Override

public String call() throws Exception {

return String.valueOf(System.currentTimeMillis());

}

Callable 和 Runnable的区别:

两者都表示一个可以被其他线程执行的任务。Runnable的run方法没有返回值，任务发起线程也无法获取到任务执行中的已检查异常，只能获取到RuntimeException.而Callable可以获取返回值和异常。两者的设计上Runable是为了长时间的并发任务而设计，如网络连接，监听文件等。而Callable适合于返回一个结果的单次任务。

Java Future

Future表示一个异步计算的结果。当异步任务创建之后如Callable提交给ExecutorService之后，返回Future对象，Future接口提供获对异步任务的交互方法，如获取结果，取消任务等，检查任务状态。

public interface Future<V> {

boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)

V get();

V get(long timeout, TimeUnit unit);

boolean isCancelled();

boolean isDone();

}

锁

锁用于避免资源竞争带来的异常。相比于Synchronized，可以提供线程资源唤醒顺序（公平锁），更细粒度的作用于（Synchronized只能作用于整个方法，Lock通过Lock和unLock方法控制），更丰富的控制（如等待超时等参数）

ReentrantLock

ReentrantLock是一个可重入锁的实现，可重入锁表示持有锁的现成可以重新获取对锁进行锁定，相应的多次的锁定需要进行多次的unLock。

Lock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();

//critical section

lock.unlock();

公平锁：公平锁是指等待锁的现成获取锁的顺序按照等待的顺序进行，而非公平锁表示不保证获取顺序。ReentrantLock创建时可以指定是否公平锁。公平锁必须使用带超时的tryLock方法。

ReadWriteLock

读写锁则是针对读写业务特性设计的锁。保证多线程可以同时读，但当存在写操作时，只能有一个线程持有，此时读操作也无法获取锁。

Read Lock: 如果当前没有写锁被占有，并且没有写锁的请求，则多线程可以获取读锁进行读操作。

Write Lock: 如果当前没有现成在进行读或写，只有一个线程可以锁定写锁。

JUC 下的读写锁实现：ReentrantReadWriteLock

ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

readWriteLock.readLock().lock();

readWriteLock.readLock().unlock();

readWriteLock.writeLock().lock();

readWriteLock.writeLock().unlock();

Atomic系列

Atomic系列对象提供了针对特定类型提供原子性操作的操作方法。主要是针对于单一操作因为Java字节码分析后实际是多个操作执行的原因，在并发环境下结果可能异常的情况。

AtomicBoolean\ AtomicInteger\ AtomicLong

提供了可以原子性对boolean变量进行读写操作，已经compareAndSet等高作操作的原子性。

AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);

boolean value = atomicBoolean.get();

atomicBoolean.set(false);

boolean oldValue = atomicBoolean.getAndSet(false);

boolean expectedValue = true;

boolean newValue = false;

boolean wasNewValueSet = atomicBoolean.compareAndSet(

expectedValue, newValue);

AtomicInteger和AtomicLong类型类似。

AtomicReference\AtomicStampedReference

AtomicReference 保证多线程对对象引用改变不会出现一个不一致的状态。

AtomicReference atomicReference =

new AtomicReference();

atomicReference.set("New object referenced");

boolean exchanged = atomicStringReference.compareAndSet(initialReference, newReference);

AtomicStampedReference则是为解决ABA问题而设计的。 ABA问题指的是当前对象是A，经过改变设置为B之后，又重新设置为A，使用传统的compareAndSet方法进行设置时无法意识到A-B-A的改变过程而误认为对象一直为A没有改变过，从而进行了错误的操作。

AtomicStampedReference对引用的状态添加了时间戳的概念，对象的完整状态必须包括对象本身以及设置时候的时间戳，因此即使是同一个值，不同的时间戳也就表示不同的状态。

String initialRef = "initial value referenced";

int initialStamp = 0;

AtomicStampedReference<String> atomicStringReference =

new AtomicStampedReference<String>(

initialRef, initialStamp

);

String newRef = "new value referenced";

int newStamp = initialStamp + 1;

boolean exchanged = atomicStringReference

.compareAndSet(

initialRef, newRef,

initialStamp, newStamp);

System.out.println("exchanged: " + exchanged); //true

exchanged = atomicStringReference

.compareAndSet(

initialRef, "new string",

newStamp, newStamp + 1);

System.out.println("exchanged: " + exchanged); //false

exchanged = atomicStringReference

.compareAndSet(

newRef, "new string",

initialStamp, newStamp + 1);

System.out.println("exchanged: " + exchanged); //false

exchanged = atomicStringReference

.compareAndSet(

newRef, "new string",

newStamp, newStamp + 1);

System.out.println("exchanged: " + exchanged); //true

AtomicIntegerArray\AtomicLongArray\AtomicReferenceArray

AtomicIntegerArray 数组对象系列表示可以进行原子操作的数组。包括AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray。

int[] ints = new int[10];

ints[5] = 123;

AtomicIntegerArray array = new AtomicIntegerArray(ints);

int value = array.get(5);

array.set(5, 999);

boolean swapped = array.compareAndSet(5, 999, 123);

int newValue = array.addAndGet(5, 3);

CopyOnWriteArrayList\ CopyOnWriteArraySet

提供线程安全的ArrayList对象，实现上将对ArrayList的所有更新操作都作用在一个写副本上，并且通过ReentrantLock来保护并发更新。Set方法的源码如下：

public E set(int index, E element) {

final ReentrantLock lock = this.lock;

lock.lock();

try {

Object[] elements = getArray();

E oldValue = get(elements, index);

if (oldValue != element) {

int len = elements.length;

//拷贝副本进行更新操作，并将新的副本设置为最新列表

Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);

newElements[index] = element;

setArray(newElements);

} else {

// Not quite a no-op; ensures volatile write semantics

setArray(elements);

}

return oldValue;

} finally {

lock.unlock();

}

CopyOnWriteArraySet提供线程安全的Set操作，底层使用CopyOnWriteArrayList实现。