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企业如何建设网站呢,发布摄影作品的平台,如何注册腾讯企业邮箱,气象网站建设管理总结UC#xff08;java.util.concurrent#xff09;并发包#xff0c;作为Java语言并发编程的利器#xff0c;由并发编程领域的泰斗道格利#xff08;Doug Lea#xff09;精心打造。它提供了一系列高效、线程安全的工具类、接口及原子类#xff0c;极大地简化了并发编程的开…UCjava.util.concurrent并发包作为Java语言并发编程的利器由并发编程领域的泰斗道格·利Doug Lea精心打造。它提供了一系列高效、线程安全的工具类、接口及原子类极大地简化了并发编程的开发流程与管理复杂度。JUC并发包与happens-before、内存语义的关系image探索JUC并发包会发现它与Java内存模型中的happens-before原则及内存语义紧密相连。从高层视角俯瞰volatile关键字与CASCompare-And-Swap操作构成了JUC并发包底层实现的核心基石。接下来以并发工具Lock为例剖析其背后的实现机制。class LockExample {int x 0;Lock lock new ReentrantLock();public void set() {// 获取锁lock.lock();try {x 1;} finally {// 释放锁lock.unlock();}}public void get() {// 获取锁lock.lock();try {int i x;// ......} finally {// 释放锁lock.unlock();}}}Lock的实现依赖于Java同步器框架AbstractQueuedSynchronizerAQS。AQS内部维护了一个由volatile修饰的整型变量state用于表示同步状态。‌ 1获取锁‌当调用Lock的lock()方法时会触发AQS的tryAcquire()方法尝试获取锁。该方法首先检查当前state是否为0表示锁未被占用若是则通过CAS操作将state设置为1并标记当前线程为锁的持有者。若锁已被当前线程持有即重入锁情况则直接增加state的值。‌ 2释放锁‌当调用Lock的unlock()方法时会触发AQS的tryRelease()方法释放锁。该方法首先减少state的值若减少后state为0则表示锁已完全释放同时清除锁的持有者信息。// 关键volatile变量private volatile int state;protected final boolean tryAcquire(int acquires) {// 1 获取到当前线程final Thread current Thread.currentThread();// 2 获取到当前锁的state值int c getState();// 3 如果state值为0则是无线程占用锁if (c 0) {// 4 compareAndSetState则通过CAS对state进行设置为1if (compareAndSetState(0, acquires)) {// 5 设置占用线程为当前线程并返回truesetExclusiveOwnerThread(current);return true;}}// 6 如果state不为0并且当前线程等于锁占用的线程则说明锁重入了。else if (current getExclusiveOwnerThread()) {// 7 直接将state设置为1int nextc c acquires;if (nextc 0)throw new Error(Maximum lock count exceeded);setState(nextc);return true;}// 8 如果是false则说明是其他线程直接返回false。return false;}protected final boolean tryRelease(int releases) {// 1 对state进行减值int c getState() - releases;// 2 判断当前线程等于锁占用的线程if (Thread.currentThread() ! getExclusiveOwnerThread())throw new IllegalMonitorStateException();boolean free false;// 3 当c值为0代表释放锁成功if (c 0) {free true;// 4 设置为当前锁没有线程独占setExclusiveOwnerThread(null);}// 5 将state重新置为0意味其他线程可以重新抢锁setState(c);// 6 释放锁成功return free;}从上述代码中可以观察到volatile变量state在锁获取与释放过程中的关键作用。根据volatile的happens-before规则释放锁的线程在修改volatile变量之前对共享变量的修改对于后续获取该锁的线程来说是可见的。这确保了锁机制的正确性与线程间的数据一致性。为了更直观地理解Lock的获取与释放过程我们可以将其简化为如下伪代码。class SimplifiedLockExample {int x 0;volatile int state;public void set() {// 当前线程从主内存读取state值while(state ! 0) {// 伪代码 阻塞当前线程park(Thread.currentThread())}// CAS操作确保只有一个线程能成功设置state为1compareAndSwap(state, 1)// 赋值操作受volatile内存语义保护防止重排序x 1;// 释放锁将state重置为0state 0;// 唤醒其他等待线程unpark(nonCurrentThread());}public void get() {// 当前线程从主内存读取state值while(state ! 0) {// 阻塞当前线程等待锁释放park(Thread.currentThread())}// CAS操作尝试获取锁compareAndSwap(state, 1)// 读取共享变量x的最新值int i x;// 其他操作...// 释放锁将state重置为0state 0;// 唤醒其他等待线程unpark(nonCurrentThread());}// 伪代码方法实际实现需依赖底层系统调用private void park(Thread thread)private void unpark(Thread thread)private boolean compareAndSwap(int expect, int newValue, int updateValue)private Thread nonCurrentThread()}Java的CAS会使用现代处理器上提供的原子指令实现无锁的线程安全更新机制。同时volatile变量的读/写可以实现线程线程之间的通信。如果仔细分析JUC并发包的源代码实现会发现一个通用化的实现模式。‌ 1声明共享变量为volatile‌确保变量的可见性与有序性。‌ 2使用CAS的原子条件更新‌实现线程间的同步与数据的一致性更新。‌ 3配合volatile的读/写内存语义‌实现线程间的通信与数据传递。这一模式在AQS、非阻塞数据结构如ConcurrentHashMap及原子变量类如AtomicInteger等JUC并发包的基础类中得到了广泛应用。而这些基础类又进一步支撑了JUC并发包中高层类的实现构建了一个层次分明、功能强大的并发编程框架。