Java 高并发六：JDK并发包2详解

本文会对Java中的JDK并发包进行详细讲解，包括ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue、Semaphore等类的使用。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表，相比于HashTable，效率更高。其内部采用分段锁的策略来进行并发访问控制，可以有效地保证线程安全的同时，减少锁的冲突。在并发量不大时，ConcurrentHashMap的效率甚至可以和HashMap相媲美。下面是一个简单的ConcurrentHashMap使用示例：

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
map.put("apple", 2);
map.put("banana", 3);
map.putIfAbsent("apple", 5);
System.out.println(map.get("apple"));

在上述示例中，我们首先创建了一个ConcurrentHashMap并向其中添加了两个键值对。接着，我们调用了putIfAbsent()方法向map中添加一个键值对，只有在该键不存在时才会添加。最后，我们通过get()方法获取了apple的值，输出结果为2。

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的ArrayList，其中读操作不需要加锁，只有写操作才需要进行复制，以保证线程安全。在对CopyOnWriteArrayList进行写操作时，会先复制一个新的List，然后进行写操作，写操作结束后，再将原数组的引用指向新的数组。下面是一个简单的CopyOnWriteArrayList使用示例：

CopyOnWriteArrayList<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<Integer>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Iterator<Integer> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
    list.add(4);
}

在上述示例中，我们首先创建了一个CopyOnWriteArrayList并向其中添加了三个元素。接着，我们通过迭代器遍历了该列表，并在遍历过程中进行了写操作。由于CopyOnWriteArrayList对于写操作会进行复制，因此该代码不会抛出ConcurrentModificationException异常，输出结果依次为1、2、3、4、4、4。

BlockingQueue

BlockingQueue是一个阻塞队列，其内部实现了线程安全的生产者-消费者模式。在使用BlockingQueue时，可以使用put()方法向队列中添加元素，使用take()方法获取队列头部元素。如果队列为空时调用take()方法，将会一直等待，直到队列中有元素为止。下面是一个简单的BlockingQueue使用示例：

BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    queue.put(i);
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(queue.take());
}

在上述示例中，我们首先创建了一个容量为10的ArrayBlockingQueue，并向其中添加了10个元素。接着，我们通过循环使用take()方法从队列中获取元素，并输出结果。当队列为空时，take()方法会一直等待，直到队列中有元素为止。

Semaphore

Semaphore是一种信号量，其实现的功能类似于一个计数器，可以用于控制同时访问某个资源的线程数。Semaphore可以被看作一种限流工具，在高并发场景中具有重要的作用。下面是一个简单的Semaphore使用示例：

Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            semaphore.acquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了信号量");
            Thread.sleep(1000);
            semaphore.release();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了信号量");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }).start();
}

在上述示例中，我们首先创建了一个Semaphore，并指定了其许可证数量为3。接着，我们创建了10个线程并启动它们。在每个线程中，我们首先通过acquire()方法获取一个许可证，然后执行某个操作，并休眠1秒钟。最后，我们通过release()方法释放许可证。由于许可证数量为3，因此最多只有3个线程可以同时执行具有acquire()方法的代码块，其余线程将被阻塞，直到有线程释放许可证位置。

总结

本文对Java中的JDK并发包进行了详细讲解，介绍了ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue、Semaphore等类的使用。在高并发的开发场景中，掌握这些并发工具可以大大提升代码的并发性能，有效地解决线程安全问题。