Java 8并发工具包漫游指南（下）

锁

使用锁实现的同步机制很像synchronized块，但是比synchronized块更灵活。锁和synchronized的主要区别在于：

Synchronized块不能保证等待进入块的线程的访问顺序；

Synchronized块无法接收参数，不能在有超时时间限制的情况下尝试访问；

Synchronized块必须包含在单个方法中，而锁的lock和unlock操作可以在单独的方法中。

工具包提供了以下几种类型的锁：

ReadWriteLock：读写锁接口，允许多个线程读取某个资源，但是一次只能有一个线程进行写操作。内部有读锁、写锁两个接口，分别保护读操作和写操作。实现类为ReentrantReadWriteLock。

ReentrantLock：可重入锁，具有与使用 synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁定相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。ReentrantLock 将由最近成功获得锁定，并且还没有释放该锁定的线程所拥有。当锁定没有被另一个线程所拥有时，调用 lock 的线程将成功获取该锁定并返回。如果当前线程已经拥有该锁定，此方法将立即返回。内部有一个计数器，拥有锁的线程每锁定一次，计数器加1，每释放一次计数器减1。

原子类型

工具包提供了一些可以用原子方式进行读写的变量类型，支持无锁线程安全的单变量编程。

本质上，这些类都扩展了volatile的概念，使用一个volatile类型的变量来存储实际数据。

工具包提供了4种类型的原子变量类型：

AtomicBoolean：可原子操作的布尔对象；

AtomicInteger：可原子操作的整形对象；

AtomicLong：可原子操作的长整形对象；

AtomicReference：可原子操作的对象引用。

以AtomicInteger为例。在Java中i++和++i操作并不是线程安全的，需要加锁。AtomicInteger提供了以下几种线程安全的操作方法：

在此基础上，工具包还提供了原子性的数组类型，包括AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray。

并发工具

CountDownLatch

CountDownLatch用于一个或者多个线程等待一系列指定操作的完成。初始化时，给定一个数量，每调用一次countDown() 方法数量减一。其他线程调用await方法等待时，线程会阻塞到数量减到0才开始执行。

CyclicBarrier 栅栏

CyclicBarrier是一种同步机制，它能够对处理一些算法的线程实现同步。换句话讲，它就是一个所有线程必须等待的一个栅栏，直到所有线程都到达这里，然后所有线程才可以继续做其他事情。在下图的流程中，线程1和线程2都到达第一个栅栏后才能够继续运行。如果线程1先到线程2后到，则线程1需要等待线程2到达栅栏处，然后两个线程才能继续运行。

Exchanger 交换机

Exchanger类表示一种会合点，两个线程可以在这里交换对象。两个线程各自调用exchange方法进行交换，当线程A调用Exchange对象的exchange()方法后，它会陷入阻塞状态，直到线程B也调用了exchange()方法，然后以线程安全的方式交换数据，之后线程A和B继续运行。

Semaphore 信号量

Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

ThreadLocalRandom产生并发随机数

使用Math.random()产生随机数，使用原子变量来保存当前的种子，这样两个线程同时调用序列时得到的是伪随机数，而不是相同数量的两倍。ThreadLocalRandom提供并发产生的随机数，能够解决多个线程发生的竞争争夺。