concurrent（并发编程：解决多线程问题的concurrent工具）

并发编程是现代软件开发中必不可少的一环，多线程是其中的核心。然而多线程问题也是最令开发者头痛的问题之一。concurrent工具就是为解决多线程问题而生的，本文将介绍concurrent的基础用法和常见应用场景。

常见的多线程问题

在介绍concurrent之前，先聊一下常见的多线程问题：

1. 线程安全问题：当多个线程同时访问同一份共享资源时，会出现数据争用和竞态条件。

2. 死锁问题：当多个线程互相等待对方执行完毕时，就会出现死锁。

3. 性能问题：多线程并不总是比单线程更快，线程切换的开销和竞争锁的开销可能会导致性能下降。

concurrent工具就是为解决这些问题而生的。

基础用法

concurrent工具包含了许多功能丰富且易于使用的类和接口，其中最常见和最基础的是：

1. Lock和ReentrantLock

Java提供了synchronized关键字用于线程同步，但它的粒度较大，且无法中断。Lock和ReentrantLock解决了这些问题，同时提供了更精细的控制力度。

Lock的常见用法：

• lock()：获取锁。
• unlock()：释放锁。

ReentrantLock的常见用法：

• lockInterruptibly()：获取锁，可以被中断。
• tryLock()：尝试获取锁，如果锁已被占用，则返回false。
• tryLock(long time, TimeUnit unit)：尝试获取锁，如果锁一直未被占用，则等待指定时间后返回false。
• unlock()：释放锁。

2. Semaphore

Semaphore是一种常用的计数信号量，可以用于控制某个共享资源的访问量。

常见用法：

• acquire()：获取许可证，如果没有许可证，则等待。
• acquireUninterruptibly()：获取许可证，如果没有许可证，则一直等待。
• tryAcquire()：尝试获取许可证，如果没有许可证，则返回false。
• tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)：尝试获取许可证，如果没有许可证，则等待指定时间后返回false。
• release()：释放许可证。

3. BlockingQueue

BlockingQueue是一种特殊的队列，它支持阻塞操作，即当队列为空时，消费者线程将被阻塞，直到有新的元素被生产者线程加入为止。

常见用法：

• put(E e)：将元素放入队列中，如果队列已满，则等待。
• take()：从队列中取出元素，如果队列为空，则等待。
• offer(E e)：将元素放入队列中，如果队列已满，则返回false。
• poll()：从队列中取出元素，如果队列为空，则返回null。

应用场景

concurrent工具可以应用于各种各样的多线程场景：

1. 缓存

缓存是一种常见的应用场景，但也是线程安全的一个大问题。concurrent工具提供了ConcurrentHashMap，它是一个线程安全的HashMap实现，可以用于缓存。

ConcurrentHashMap的常见用法：

• put(K key, V value)：将键值对放入HashMap中。
• get(K key)：获取键对应的值。
• remove(K key)：将键值对从HashMap中移除。

2. 线程池

线程池是一种常见的多线程编程模型，它可以有效地管理并发请求和任务，避免每个请求都创建线程的开销。

Java提供了ThreadPoolExecutor类，它是一个可配置的线程池实现。

ThreadPoolExecutor的常见用法：

• execute(Runnable command)：执行任务。
• shutdown()：关闭线程池，在所有线程都完成任务后关闭。
• shutdownNow()：强制关闭线程池，丢弃尚未开始执行的任务。

3. 并发队列

并发队列是一种特殊的队列，它被设计用于高并发场景。Java提供了多种并发队列实现，例如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue。

4. 原子操作

原子操作是一种无需锁的线程安全操作，Java提供了多种原子操作实现，例如AtomicBoolean、AtomicInteger和AtomicReference。

综上所述，concurrent工具是Java多线程编程不可或缺的一部分，通过使用它，可以简化多线程操作，避免出现线程问题，提高程序的并发处理能力。