java语言之一-java并发知识体系简要指南

java并发，是个比较大的知识体系，比较值得一学，网上有很多介绍相关知识点，这篇文章的目的主要是梳理一些相关知识，能够学习的时候更加有条理，不被绕糊涂。

并发知识体系

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我画了一个图，可以帮助理解相关知识体系：

1. 最底层是硬件CPU的支持和内存理论

• 硬件主要是多核CPU，CAS指令等，JAVA多线程的这套实现机制有很多优化，这些优化都是针对多核CPU的，例如说利用CAS设计的自旋，Sychronizer中的锁升降级。多核就是JAVA多线程设计的一个基本场景，但是在理解的时候很容易被忽略。
• JMM内存理论，主要是讲一致性、有效性、原子性。这里有很多资料接受，可以自己去查。

2. 中间一大块，就是JAVA的ECF（exception control flow）这块分为两个部分：

• 语言级的实现，Sychronizer，这个模型主要基于管程，可以查一下管程相关的理论。实际上就是把对象和线程结合在一起实现管程，对象的结构中存储轻量级锁、偏向锁、重量级锁的数据，在java虚拟机中，调度的时候通过一定的条件，进行锁的升降级，这是一种优化设计，通过这种优化设计确保在不必要加锁（中断，因为中断会导致上下文切换）。

• Concurrent Lock，JDK5及以后实现的比较新的Lock系列，可以发现比较新的JDK源码和各种开源代码都是基于lock系列实现的，因为基于lock实现的代码确实比基于管程的实现效率高。

  图中画出了实现的层级，理解这一块，需要去读源码，实现分为三层：

  • 最底层是unsafe，封装了比较重要的CAS和park两种实现基础，
  • 然后在这个上一层是实现的中间层通用代码LockSport和AQS，
  • 最上层则是Lock、Sepmophore、cond、CountDownLanch、CyclicBarrier具体的lock工具，是锁在各种场景下的语义封装。

3. Thread层，线程本身，线程本身需要理解线程的状态，线程的Runnable、Callable、Future两种基础形态，因为Callable和Future出现的比较晚，所以是和线程池紧紧结合在一起的。

4. 最上层，这是在线程和线程ECF上封装的各种工具类：

• 原子类，有四种，可以直接看源码，AtomicInteger等，都是基于CAS实现的。
• 容器类，包括Map、Queue的各种线程安全变体，其中对于Queue，有PriorityBlockedQueue、LinkedBlockedQueue、ArrayBlockedQueue等，需要理解的是这些各种容器支持的场景、算法以及优缺点，这块也是比较大的知识体系。特别说明的是，对于多核场景下，这些有锁的容器出现意义很大，现实世界，都是多核、集群或者异地并发的场景，算法和锁结合设计出新的数据结构和算法。
• 最上层就是并发框架，包括线程池、Fork/Join、CompleteFuture等.

小结

JAVA并发是个比较大的知识体系，想学好不容易，资料特别多，知识点也特别多，如果不搞清楚这个知识结构，就会陷入到各种细节中顾此失彼。本文没有讲比较详细的细节，后面会用几个章节对比较感兴趣的一些点讲述一下。