JUC中的集合类
下面，我们先了解JUC包中集合类的框架；为了方便讲诉，我将JUC包中的集合类划分为3部分来进行说明。在简单的了解JUC包中集合类的框架之后，后面的章节再逐步对各个类进行介绍。
1. List和Set
JUC集合包中的List和Set实现类包括: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet和ConcurrentSkipListSet。ConcurrentSkipListSet稍后在说明Map时再说明，CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet的框架如下图所示：
(01) CopyOnWriteArrayList相当于线程安全的ArrayList，它实现了List接口。CopyOnWriteArrayList是支持高并发的。
(02) CopyOnWriteArraySet相当于线程安全的HashSet，它继承于AbstractSet类。CopyOnWriteArraySet内部包含一个CopyOnWriteArrayList对象，它是通过CopyOnWriteArrayList实现的。
2. Map
JUC集合包中Map的实现类包括: ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap。它们的框架如下图所示：
(01) ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表(相当于线程安全的HashMap)；它继承于AbstractMap类，并且实现ConcurrentMap接口。ConcurrentHashMap是通过“锁分段”来实现的，它支持并发。
(02) ConcurrentSkipListMap是线程安全的有序的哈希表(相当于线程安全的TreeMap); 它继承于AbstractMap类，并且实现ConcurrentNavigableMap接口。ConcurrentSkipListMap是通过“跳表”来实现的，它支持并发。
(03) ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序的集合(相当于线程安全的TreeSet)；它继承于AbstractSet，并实现了NavigableSet接口。ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的，它也支持并发。
3. Queue
JUC集合包中Queue的实现类包括: ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueue, LinkedBlockingDeque, ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque。它们的框架如下图所示：
(01) ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。
(02) LinkedBlockingQueue是单向链表实现的(指定大小)阻塞队列，该队列按 FIFO（先进先出）排序元素。
(03) LinkedBlockingDeque是双向链表实现的(指定大小)双向并发阻塞队列，该阻塞队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式。
(04) ConcurrentLinkedQueue是单向链表实现的无界队列，该队列按 FIFO（先进先出）排序元素。
(05) ConcurrentLinkedDeque是双向链表实现的无界队列，该队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式。
根据修改的数据类型，可以将JUC包中的原子操作类可以分为4类。
1. 基本类型: AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean ;
2. 数组类型: AtomicIntegerArray, AtomicLongArray, AtomicReferenceArray ;
3. 引用类型: AtomicReference, AtomicStampedRerence, AtomicMarkableReference ;
4. 对象的属性修改类型: AtomicIntegerFieldUpdater, AtomicLongFieldUpdater, AtomicReferenceFieldUpdater 。
这些类存在的目的是对相应的数据进行原子操作。所谓原子操作，是指操作过程不会被中断，保证数据操作是以原子方式进行的。
AtomicInteger, AtomicLong和AtomicBoolean这3个基本类型的原子类的原理和用法相似。本章以AtomicLong对基本类型的原子类进行介绍
AtomicLong介绍和函数列表
AtomicLong是作用是对长整形进行原子操作。
在32位操作系统中，64位的long 和 double 变量由于会被JVM当作两个分离的32位来进行操作，所以不具有原子性。而使用AtomicLong能让long的操作保持原子型。
AtomicLong函数列表
// 构造函数
AtomicLong()
// 创建值为initialValue的AtomicLong对象
AtomicLong(long initialValue)
// 以原子方式设置当前值为newValue。
final void set(long newValue)
// 获取当前值
final long get()
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1后的值。等价于“--num”
final long decrementAndGet()
// 以原子方式将当前值减 1，并返回减1前的值。等价于“num--”
final long getAndDecrement()
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1后的值。等价于“++num”
final long incrementAndGet()
// 以原子方式将当前值加 1，并返回加1前的值。等价于“num++”
final long getAndIncrement()
// 以原子方式将delta与当前值相加，并返回相加后的值。
final long addAndGet(long delta)
// 以原子方式将delta添加到当前值，并返回相加前的值。
final long getAndAdd(long delta)
// 如果当前值 == expect，则以原子方式将该值设置为update。成功返回true，否则返回false，并且不修改原值。
final boolean compareAndSet(long expect, long update)
// 以原子方式设置当前值为newValue，并返回旧值。
final long getAndSet(long newValue)
// 返回当前值对应的int值
int intValue()
// 获取当前值对应的long值
long longValue()
// 以 float 形式返回当前值
float floatValue()
// 以 double 形式返回当前值
double doubleValue()
// 最后设置为给定值。延时设置变量值，这个等价于set()方法，但是由于字段是volatile类型的，因此次字段的修改会比普通字段（非volatile字段）有稍微的性能延时（尽管可以忽略），所以如果不是想立即读取设置的新值，允许在“后台”修改值，那么此方法就很有用。如果还是难以理解，这里就类似于启动一个后台线程如执行修改新值的任务，原线程就不等待修改结果立即返回（这种解释其实是不正确的，但是可以这么理解）。
final void lazySet(long newValue)
// 如果当前值 == 预期值，则以原子方式将该设置为给定的更新值。JSR规范中说：以原子方式读取和有条件地写入变量但不 创建任何 happen-before 排序，因此不提供与除 weakCompareAndSet 目标外任何变量以前或后续读取或写入操作有关的任何保证。大意就是说调用weakCompareAndSet时并不能保证不存在happen-before的发生（也就是可能存在指令重排序导致此操作失败）。但是从Java源码来看，其实此方法并没有实现JSR规范的要求，最后效果和compareAndSet是等效的，都调用了unsafe.compareAndSwapInt()完成操作。
final boolean weakCompareAndSet(long expect, long update)
JUC包中的锁
相比同步锁，JUC包中的锁的功能更加强大，它为锁提供了一个框架，该框架允许更灵活地使用锁，只是它的用法更难罢了。
JUC包中的锁，包括：Lock接口，ReadWriteLock接口，LockSupport阻塞原语，Condition条件，AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer三个抽象类，ReentrantLock独占锁，ReentrantReadWriteLock读写锁。由于CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore也是通过AQS来实现的；因此，我也将它们归纳到锁的框架中进行介绍。
先看看锁的框架图，如下所示。
01. Lock接口
JUC包中的 Lock 接口支持那些语义不同(重入、公平等)的锁规则。所谓语义不同，是指锁可是有"公平机制的锁"、"非公平机制的锁"、"可重入的锁"等等。"公平机制"是指"不同线程获取锁的机制是公平的"，而"非公平机制"则是指"不同线程获取锁的机制是非公平的"，"可重入的锁"是指同一个锁能够被一个线程多次获取。
02. ReadWriteLock
ReadWriteLock 接口以和Lock类似的方式定义了一些读取者可以共享而写入者独占的锁。JUC包只有一个类实现了该接口，即 ReentrantReadWriteLock，因为它适用于大部分的标准用法上下文。但程序员可以创建自己的、适用于非标准要求的实现。
03. AbstractOwnableSynchronizer/AbstractQueuedSynchronizer/AbstractQueuedLongSynchronizer
AbstractQueuedSynchronizer就是被称之为AQS的类，它是一个非常有用的超类，可用来定义锁以及依赖于排队阻塞线程的其他同步器；ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock，CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore等这些类都是基于AQS类实现的。AbstractQueuedLongSynchronizer 类提供相同的功能但扩展了对同步状态的 64 位的支持。两者都扩展了类 AbstractOwnableSynchronizer（一个帮助记录当前保持独占同步的线程的简单类）。
04. LockSupport
LockSupport提供“创建锁”和“其他同步类的基本线程阻塞原语”。
LockSupport的功能和"Thread中的Thread.suspend()和Thread.resume()有点类似"，LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程。但是park()和unpark()不会遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引发的死锁”问题。
05. Condition
Condition需要和Lock联合使用，它的作用是代替Object监视器方法，可以通过await(),signal()来休眠/唤醒线程。
Condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用 Object.wait 访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个 Lock 可能与多个 Condition 对象关联。为了避免兼容性问题，Condition 方法的名称与对应的 Object 版本中的不同。
06. ReentrantLock
ReentrantLock是独占锁。所谓独占锁，是指只能被独自占领，即同一个时间点只能被一个线程锁获取到的锁。ReentrantLock锁包括"公平的ReentrantLock"和"非公平的ReentrantLock"。"公平的ReentrantLock"是指"不同线程获取锁的机制是公平的"，而"非公平的 ReentrantLock"则是指"不同线程获取锁的机制是非公平的"，ReentrantLock是"可重入的锁"。
ReentrantLock的UML类图如下：
(01) ReentrantLock实现了Lock接口。
(02) ReentrantLock中有一个成员变量sync，sync是Sync类型；Sync是一个抽象类，而且它继承于AQS。
(03) ReentrantLock中有"公平锁类"FairSync和"非公平锁类"NonfairSync，它们都是Sync的子类。ReentrantReadWriteLock中sync对象，是FairSync与NonfairSync中的一种，这也意味着ReentrantLock是"公平锁"或"非公平锁"中的一种，ReentrantLock默认是非公平锁。
07. ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock是读写锁接口ReadWriteLock的实现类，它包括子类ReadLock和WriteLock。ReentrantLock是共享锁，而WriteLock是独占锁。
ReentrantReadWriteLock的UML类图如下：
(01) ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。
(02) ReentrantReadWriteLock中包含sync对象，读锁readerLock和写锁writerLock。读锁ReadLock和写锁WriteLock都实现了Lock接口。
(03) 和"ReentrantLock"一样，sync是Sync类型；而且，Sync也是一个继承于AQS的抽象类。Sync也包括"公平锁"FairSync和"非公平锁"NonfairSync。
08. CountDownLatch
CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。
CountDownLatch的UML类图如下：
CountDownLatch包含了sync对象，sync是Sync类型。CountDownLatch的Sync是实例类，它继承于AQS。
09. CyclicBarrier
CyclicBarrier是一个同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。
CyclicBarrier的UML类图如下：
CyclicBarrier是包含了"ReentrantLock对象lock"和"Condition对象trip"，它是通过独占锁实现的。
CyclicBarrier和CountDownLatch的区别是：
(01) CountDownLatch的作用是允许1或N个线程等待其他线程完成执行；而CyclicBarrier则是允许N个线程相互等待。
(02) CountDownLatch的计数器无法被重置；CyclicBarrier的计数器可以被重置后使用，因此它被称为是循环的barrier。
10. Semaphore
Semaphore是一个计数信号量，它的本质是一个"共享锁"。
信号量维护了一个信号量许可集。线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可；当信号量中有可用的许可时，线程能获取该许可；否则线程必须等待，直到有可用的许可为止。 线程可以通过release()来释放它所持有的信号量许可。
Semaphore的UML类图如下：
和"ReentrantLock"一样，Semaphore包含了sync对象，sync是Sync类型；而且，Sync也是一个继承于AQS的抽象类。Sync也包括"公平信号量"FairSync和"非公平信号量"NonfairSync。
线程池架构图
线程池的架构图如下：
1. Executor
它是"执行者"接口，它是来执行任务的。准确的说，Executor提供了execute()接口来执行已提交的 Runnable 任务的对象。Executor存在的目的是提供一种将"任务提交"与"任务如何运行"分离开来的机制。
它只包含一个函数接口：
void execute(Runnable command)
2. ExecutorService
ExecutorService继承于Executor。它是"执行者服务"接口，它是为"执行者接口Executor"服务而存在的；准确的话，ExecutorService提供了"将任务提交给执行者的接口(submit方法)"，"让执行者执行任务(invokeAll, invokeAny方法)"的接口等等。
ExecutorService的函数列表
概要
前面分别介绍了"Java多线程基础"、"JUC原子类"和"JUC锁"。本章介绍JUC的最后一部分的内容——线程池。内容包括：
线程池架构图
线程池示例
转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3509903.html
线程池架构图
线程池的架构图如下：
1. Executor
它是"执行者"接口，它是来执行任务的。准确的说，Executor提供了execute()接口来执行已提交的 Runnable 任务的对象。Executor存在的目的是提供一种将"任务提交"与"任务如何运行"分离开来的机制。
它只包含一个函数接口：
void execute(Runnable command)
2. ExecutorService
ExecutorService继承于Executor。它是"执行者服务"接口，它是为"执行者接口Executor"服务而存在的；准确的话，ExecutorService提供了"将任务提交给执行者的接口(submit方法)"，"让执行者执行任务(invokeAll, invokeAny方法)"的接口等等。
ExecutorService的函数列表
1 // 请求关闭、发生超时或者当前线程中断，无论哪一个首先发生之后，都将导致阻塞，直到所有任务完成执行。
2 boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
3 // 执行给定的任务，当所有任务完成时，返回保持任务状态和结果的 Future 列表。
4 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
5 // 执行给定的任务，当所有任务完成或超时期满时（无论哪个首先发生），返回保持任务状态和结果的 Future 列表。
6 <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)
7 // 执行给定的任务，如果某个任务已成功完成（也就是未抛出异常），则返回其结果。
8 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
9 // 执行给定的任务，如果在给定的超时期满前某个任务已成功完成（也就是未抛出异常），则返回其结果。
10 <T> T invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks, long timeout, TimeUnit unit)
11 // 如果此执行程序已关闭，则返回 true。
12 boolean isShutdown()
13 // 如果关闭后所有任务都已完成，则返回 true。
14 boolean isTerminated()
15 // 启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务。
16 void shutdown()
17 // 试图停止所有正在执行的活动任务，暂停处理正在等待的任务，并返回等待执行的任务列表。
18 List<Runnable> shutdownNow()
19 // 提交一个返回值的任务用于执行，返回一个表示任务的未决结果的 Future。
20 <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
21 // 提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。
22 Future<?> submit(Runnable task)
23 // 提交一个 Runnable 任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future。
24 <T> Future<T> submit(Runnable task, T result)
3. AbstractExecutorService
AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。
AbstractExecutorService存在的目的是为ExecutorService中的函数接口提供了默认实现。
AbstractExecutorService函数列表
由于它的函数列表和ExecutorService一样，这里就不再重复列举了。
4. ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor就是大名鼎鼎的"线程池"。它继承于AbstractExecutorService抽象类。
5. ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService是一个接口，它继承于于ExecutorService。它相当于提供了"延时"和"周期执行"功能的ExecutorService。
ScheduledExecutorService提供了相应的函数接口，可以安排任务在给定的延迟后执行，也可以让任务周期的执行。
6. ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor继承于ThreadPoolExecutor，并且实现了ScheduledExecutorService接口。它相当于提供了"延时"和"周期执行"功能的ScheduledExecutorService。
ScheduledThreadPoolExecutor类似于Timer，但是在高并发程序中，ScheduledThreadPoolExecutor的性能要优于Timer。
7. Executors
Executors是个静态工厂类。它通过静态工厂方法返回ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 等类的对象。
线程池示例
下面通过示例来对线程池的使用做简单演示。
1 import java.util.concurrent.Executors;
2 import java.util.concurrent.ExecutorService;
3
4 public class ThreadPoolDemo1 {
5
6 public static void main(String[] args) {
7 // 创建一个可重用固定线程数的线程池
8 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
9 // 创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
10 Thread ta = new MyThread();
11 Thread tb = new MyThread();
12 Thread tc = new MyThread();
13 Thread td = new MyThread();
14 Thread te = new MyThread();
15 // 将线程放入池中进行执行
16 pool.execute(ta);
17 pool.execute(tb);
18 pool.execute(tc);
19 pool.execute(td);
20 pool.execute(te);
21 // 关闭线程池
22 pool.shutdown();
23 }
24 }
25
26 class MyThread extends Thread {
27
28 @Override
29 public void run() {
30 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " is running.");
31 }
32 }运行结果：
pool-1-thread-1 is running.
pool-1-thread-2 is running.
pool-1-thread-1 is running.
pool-1-thread-2 is running.
pool-1-thread-1 is running.结果说明：
主线程中创建了线程池pool，线程池的容量是2。即，线程池中最多能同时运行2个线程。
紧接着，将ta,tb,tc,td,te这3个线程添加到线程池中运行。
最后，通过shutdown()关闭线程池
3. AbstractExecutorService
AbstractExecutorService是一个抽象类，它实现了ExecutorService接口。
AbstractExecutorService存在的目的是为ExecutorService中的函数接口提供了默认实现。
AbstractExecutorService函数列表
由于它的函数列表和ExecutorService一样，这里就不再重复列举了。
4. ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor就是大名鼎鼎的"线程池"。它继承于AbstractExecutorService抽象类。
5. ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService是一个接口，它继承于于ExecutorService。它相当于提供了"延时"和"周期执行"功能的ExecutorService。
ScheduledExecutorService提供了相应的函数接口，可以安排任务在给定的延迟后执行，也可以让任务周期的执行。
6. ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor继承于ThreadPoolExecutor，并且实现了ScheduledExecutorService接口。它相当于提供了"延时"和"周期执行"功能的ScheduledExecutorService。
ScheduledThreadPoolExecutor类似于Timer，但是在高并发程序中，ScheduledThreadPoolExecutor的性能要优于Timer。
7. Executors
Executors是个静态工厂类。它通过静态工厂方法返回ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 等类的对象。
线程池示例
下面通过示例来对线程池的使用做简单演示。
1 import java.util.concurrent.Executors;
2 import java.util.concurrent.ExecutorService;
3
4 public class ThreadPoolDemo1 {
5
6 public static void main(String[] args) {
7 // 创建一个可重用固定线程数的线程池
8 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
9 // 创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
10 Thread ta = new MyThread();
11 Thread tb = new MyThread();
12 Thread tc = new MyThread();
13 Thread td = new MyThread();
14 Thread te = new MyThread();
15 // 将线程放入池中进行执行
16 pool.execute(ta);
17 pool.execute(tb);
18 pool.execute(tc);
19 pool.execute(td);
20 pool.execute(te);
21 // 关闭线程池
22 pool.shutdown();
23 }
24 }
25
26 class MyThread extends Thread {
27
28 @Override
29 public void run() {
30 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " is running.");
31 }
32 }运行结果：
pool-1-thread-1 is running.
pool-1-thread-2 is running.
pool-1-thread-1 is running.
pool-1-thread-2 is running.
pool-1-thread-1 is running.结果说明：
主线程中创建了线程池pool，线程池的容量是2。即，线程池中最多能同时运行2个线程。
紧接着，将ta,tb,tc,td,te这3个线程添加到线程池中运行。
最后，通过shutdown()关闭线程池