java源碼學(xué)習(xí)，(基于java version 1.8.0_60)

1.基礎(chǔ)部分（原理，運(yùn)用熟練掌握）

1.1java.util

   這個(gè)包主要以集合為主，這是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最佳實(shí)踐。

集合羅列

相似比較

1.1.1Map相關(guān)

• 這是集合中個(gè)人認(rèn)為是最關(guān)鍵最復(fù)雜的類(lèi)，搞清楚map的常用實(shí)現(xiàn)類(lèi)是非常關(guān)鍵的對(duì)于認(rèn)識(shí)集合總體的實(shí)現(xiàn)。
• 每個(gè)key，value鍵值對(duì)封裝為Map.Entry<K, V> 實(shí)體bean。

1.1.1.1HashMap

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Node實(shí)體數(shù)組（又叫Hash表或散列表，hash函數(shù)又叫散列函數(shù)）+ 單向鏈表+紅黑樹(shù)（又叫自平衡二叉查找樹(shù)）。
• Node實(shí)體基本結(jié)構(gòu)：hash,key,value,next(鏈表的下一個(gè)實(shí)體);Map.Entry<K, V> 實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
• TreeNode實(shí)體基本結(jié)構(gòu)：parent,left,right,prev;TreeNode繼承LinkedHashMap.Entry繼承HashMap.Node<K,V>。
• 數(shù)組上的元素為鏈表（或紅黑樹(shù)）的頭節(jié)點(diǎn)（或根節(jié)點(diǎn)）。
• 對(duì)于hash沖突解決辦法使用鏈表（或紅黑樹(shù)），當(dāng)鏈表長(zhǎng)度大于等于8時(shí)轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)。之所以轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)是當(dāng)數(shù)量大時(shí)紅黑樹(shù)的查詢(xún)效率更高。
• 操作紅黑樹(shù)，增加刪除后為了自平衡 進(jìn)行的左右旋和重新著色。

幾種時(shí)間復(fù)雜度

多線程下當(dāng)共享變量使用時(shí)，擴(kuò)容鏈表造成的問(wèn)題

1.1.1.2HashTable

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組+單向鏈表。
• Entry實(shí)體基本結(jié)構(gòu)：hash,key,value,next與HsahMap的Node實(shí)體結(jié)構(gòu)一致;Map.Entry<K, V> 實(shí)現(xiàn)類(lèi)。
• 擴(kuò)容時(shí)元素順序不變。
• 由于HashTable是同步的，多數(shù)方法添加了synchronized關(guān)鍵字同步。

1.1.1.3TreeMap

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：紅黑樹(shù)（天然排序）。
• Entry結(jié)構(gòu)：key，value， left，right，parent，color
• 由于這是排序的hash表，必須在構(gòu)造函數(shù)傳遞比較器Comparator實(shí)現(xiàn)類(lèi)或添加的實(shí)體實(shí)現(xiàn)Comparable接口
  • Comparator和Comparable區(qū)別：Comparable，方便，實(shí)體直接繼承，不靈活。Comparator，靈活，根據(jù)業(yè)務(wù)多維度實(shí)現(xiàn)比較
• 實(shí)現(xiàn)結(jié)果基本和HashMap的紅黑樹(shù)實(shí)現(xiàn)部分一致

1.1.1.4LinkedHashMap

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表（輸入的順序和添加順序一致）
• Entry結(jié)構(gòu)，繼承自HashMap.Node ,新添加before, after屬性
• 繼承自HashMap
• 新添加的元素放置到鏈表的尾部，遍歷時(shí)從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，保證了輸入的順序和添加順序一致

幾種map總結(jié)：
    1、在存儲(chǔ)上基本與value沒(méi)有關(guān)系，主要依賴(lài)K和K的hash值來(lái)放置到合適位置。
    2、內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上基本以循環(huán)操作為主。

1.1.2Set相關(guān)

1.1.2.1HashSet

• 實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于HashMap

1.1.2.3LinkedHashSet

• 實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于LinkedHashMap（通過(guò)構(gòu)造函數(shù)調(diào)用HashSet的LinkedHashMap構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)）

1.1.2.2TreeSet

• 支持排序，間接實(shí)現(xiàn)SortedSet接口
• 實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于NavigableMap

1.1.3List相關(guān)

1.1.2.1ArrayList

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組
• 擴(kuò)容依賴(lài)Arrays.copyOf()，它又依賴(lài)于 System.arraycopy（）
• 通過(guò)索引訪問(wèn)遍歷效率最高，而使用迭代器的效率最低（還可以通過(guò)增強(qiáng)for循環(huán)遍歷）

1.1.2.2LinkedList

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表
• Node實(shí)體：item,next, prev(當(dāng)前，下一個(gè)，上一個(gè))
• LinkedList可以作為FIFO(先進(jìn)先出)的隊(duì)列
• LinkedList可以作為L(zhǎng)IFO(后進(jìn)先出)的棧

1.1.2.3Vector

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組
• 支持同步

1.1.2.3Stack

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組
• 繼承自Vector，支持同步，先進(jìn)后出

1.1.4工具類(lèi)

• Arrays：提供一系列靜態(tài)方法，對(duì)數(shù)組排序，搜索等
• Collections ：提供一系列靜態(tài)方法，對(duì)集合 排序，搜索，包裝集合為安全類(lèi)型等。包裝基本實(shí)現(xiàn)思路為，傳入之后賦值給局部變量，通過(guò)synchronized關(guān)鍵字同步對(duì)于傳入集合的原有方法加以限制。

1.2java.io

理解類(lèi)提供的功能,才能更準(zhǔn)確的使用。要理解io必須先了解一些基本的概念和區(qū)別。

• 裝飾模式和適配器模式
• 字符流和字節(jié)流
• 流的基本介質(zhì)和區(qū)別

io字節(jié)輸入流（不是所有的輸入輸出都一一對(duì)應(yīng)）

io字節(jié)輸入流

io字節(jié)輸出流

io字節(jié)輸出流

io字符輸入流

io字符輸出流

io字符輸出流

io字符輸出流

1.3java.lang

java的base包，唯一一個(gè)只使用不用導(dǎo)包的包。
主要類(lèi)的類(lèi)型有：基本類(lèi)型的包裝類(lèi)型，異常類(lèi)，進(jìn)程類(lèi)，Thread的相關(guān)類(lèi)，字符（串）的系列類(lèi)。

• Object：主要提供hashcode，equals ，getClass，以及線程之間通信的方式：等待和喚醒。
• System
  • 主要是native方法
  • 集成一些其他類(lèi)像IO流，
  • 集成RunTime的方法
  • nanoTime（）：獲取微妙值，主要用于線程阻塞時(shí)間的計(jì)算。
  • arraycopy（）：高效數(shù)組的拷貝，(包括Arrays.copyOf) 都是拷貝引用
• RunTime：exit，gc，exec，獲取os運(yùn)行核數(shù)。
• Class：對(duì)象字節(jié)碼對(duì)象，反射的重點(diǎn)

1.4java.util除過(guò)集合的其他類(lèi)

• Formatter：公式 %[argument_index$][flags][width][.precision]conversion

2.高級(jí)部分（深刻理解）

2.1java.lang.reflect

2.1.1反射

反射類(lèi)的主要關(guān)系

• 獲取對(duì)象字節(jié)對(duì)象的3種方式
  • this.getClass()
  • 對(duì)象.class
  • Class.forName() 獲取對(duì)象字節(jié)碼對(duì)象
• Class 對(duì)象可以獲取字段數(shù)組，方法數(shù)組，構(gòu)造函數(shù)（通過(guò)方法可以創(chuàng)建實(shí)例），所涉及的權(quán)限修飾符，參數(shù)，參數(shù)類(lèi)型，方法的返回值類(lèi)等一切基本都可以獲取到。

2.1.2動(dòng)態(tài)代理

動(dòng)態(tài)代理執(zhí)行邏輯

• 代理模式的應(yīng)用
• 創(chuàng)建過(guò)程類(lèi)似于“高級(jí)裝飾者模式”+“高級(jí)繼承（非繼承實(shí)現(xiàn)類(lèi)，繼承的是接口）”
• 生成代理類(lèi)過(guò)程：生成代理對(duì)象的字節(jié)碼數(shù)組->生成字節(jié)碼對(duì)象->通過(guò)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建實(shí)例
• 代理對(duì)象和被代理對(duì)象的區(qū)別：代理對(duì)象由于是Proxy的子類(lèi)，所以持有起橋梁作用的InvocationHandler子類(lèi)（簡(jiǎn)稱(chēng)h），h又持有被代理對(duì)，通過(guò)代理對(duì)象給h傳入Method對(duì)象和參數(shù)在加上h持有的被代理對(duì)象就可以對(duì)代理對(duì)象通過(guò)Method的invoke執(zhí)行。其實(shí)就是代理對(duì)象持有自己實(shí)現(xiàn)的InvocationHandler對(duì)象，而被代理對(duì)象是沒(méi)有的。（Method的invoke傳入的對(duì)象一定不能是h的invoke方法傳入的proxy對(duì)象，proxy對(duì)象是代理對(duì)象傳入的自己本身，如果傳入Proxy，將會(huì)發(fā)生代理對(duì)象和h對(duì)象之間的遞歸調(diào)用，直到棧溢出，正確應(yīng)該傳入h持有的被代理對(duì)象。h的invoke方法傳入的proxy對(duì)象也沒(méi)有什么實(shí)際作用）
• 代理對(duì)象里面的基本方法有equals，toString，hashCode和接口的方法。所有方法里面沒(méi)有額外的邏輯，都是通過(guò)h.invoke(this, method, 參數(shù))去調(diào)用真是對(duì)象的。通過(guò) ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy11", 接口字節(jié)碼數(shù)組); 可以寫(xiě)入生成代理對(duì)象到文件進(jìn)行查看。
• h對(duì)象里面的invoke是對(duì)被代理對(duì)象的所有方法的代理，想要定制化代理可以在里面通過(guò)傳入的Method對(duì)象獲取方法名進(jìn)行判斷處理。

2.2java.util.concurrent.*

并發(fā)包主要內(nèi)容：原子類(lèi)，鎖，容器，線程池，框架，工具類(lèi)

并發(fā)主要內(nèi)容

2.2.1原子類(lèi)

• 關(guān)于Unsafe的并發(fā)性。compareAndSwap*方法是原子的，并且可用來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能的、無(wú)鎖（free-lock）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
  
  可能存在ABA問(wèn)題、指令重排序等問(wèn)題
• 獲取Unsafe實(shí)例的2種方法：反射獲取字段的方法或反射獲取構(gòu)造函數(shù)獲取
• 自定義實(shí)現(xiàn)Integer的原子操作類(lèi)：CAtomicInteger
• 原子類(lèi)主要提供：3類(lèi)（int，long，Reference），每類(lèi)3種（本身，數(shù)組，字段）的更新
  外加Boolean（底層轉(zhuǎn)化為int）,具體實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于Unsafe類(lèi)的方法
• unsafe.compareAndSwapInt(arg0, arg1, arg2, arg3)
• unsafe.compareAndSwapLong(arg0, arg1, arg2, arg3)
• unsafe.compareAndSwapObject(arg0, arg1, arg2, arg3)
  
  數(shù)組的原子更新是通過(guò)索引號(hào) 更新的具體數(shù)值的
  
  若想要實(shí)現(xiàn)其他基本類(lèi)型，可以通過(guò)轉(zhuǎn)化為int 或long類(lèi)型轉(zhuǎn)化去操作
• 實(shí)現(xiàn)原理大致過(guò)程如下：
• 有一些狀態(tài)
• 創(chuàng)建它的副本
• 修改它
• 執(zhí)行CAS
• 如果失敗，重復(fù)嘗試直到成功
  
  無(wú)鎖編程（lock free）
  
  常見(jiàn)的lock free編程一般是基于CAS(Compare And Swap)操作：CAS(void ptr, Any oldValue, Any newValue);即查看內(nèi)存地址ptr處的值，如果為oldValue則將其改為 newValue，并返回true，否則返回false。 X86平臺(tái)上的CAS操作一般是通過(guò)CPU的CMPXCHG指令來(lái)完成的。CPU在執(zhí)行此指令時(shí)會(huì)首先鎖住CPU總線，禁止其它核心對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)，然后再查看或修改ptr的值。簡(jiǎn)單的說(shuō)CAS利用了CPU的硬件鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源的串行使用。
  
  優(yōu)點(diǎn)：
  
• a、開(kāi)銷(xiāo)較小：不需要進(jìn)入內(nèi)核，不需要切換線程；
• b、沒(méi)有死鎖：總線鎖最長(zhǎng)持續(xù)為一次read+write的時(shí)間；
• c、只有寫(xiě)操作需要使用CAS，讀操作與串行代碼完全相同，可實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)不互斥。
  
  缺點(diǎn)：
  
• a、編程非常復(fù)雜，兩行代碼之間可能發(fā)生任何事，很多常識(shí)性的假設(shè)都不成立。
• b、CAS模型覆蓋的情況非常少，無(wú)法用CAS實(shí)現(xiàn)原子的復(fù)數(shù)操作。

2.2.2鎖

主要類(lèi)關(guān)系：

Lock包主要類(lèi)關(guān)系

2.2.2.1AQS

• 鎖是面向用戶(hù)的，同步器是面向鎖的（就是鎖的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)），AQS支持互斥鎖，共享鎖的實(shí)現(xiàn)。
• AQS實(shí)現(xiàn)一個(gè)FIFO等待隊(duì)列。
• 通過(guò)對(duì)state的原子修改來(lái)實(shí)現(xiàn)獲取鎖和釋放鎖；
• 互斥鎖：state為1時(shí)可以實(shí)現(xiàn)互斥鎖（TCustomSyncExclusiveLock），大于1可以實(shí)現(xiàn)重入鎖；
• 共享鎖：state大于1時(shí)可以實(shí)現(xiàn)共享鎖（TCustomSyncShareLock），此時(shí)state的值即表示并發(fā)的線程數(shù)，此時(shí)不便實(shí)現(xiàn)重入鎖。

2.2.2.1.1關(guān)鍵詞理解

模板方法，互斥鎖(排它鎖)，共享鎖，同步隊(duì)列，阻塞隊(duì)列（條件隊(duì)列），LockSupport，ConditionObject

• AQS：提供一組模板方法用于具體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)互斥鎖或者共享鎖
• 同步隊(duì)列：保存等待獲取鎖的線程節(jié)點(diǎn)
• 阻塞隊(duì)列：保存執(zhí)行了await的線程節(jié)點(diǎn)
• LockSupport：用于阻塞或者喚醒線程，屬于工具類(lèi)，不和鎖關(guān)聯(lián)（Condition和synchronized阻止線程必須和鎖關(guān)聯(lián)）
• ConditionObject：AQS的監(jiān)視器

（注意：Object的監(jiān)視器只有一個(gè)同步隊(duì)列和一個(gè)阻塞隊(duì)列；而AQS卻有一個(gè)同步隊(duì)列和多個(gè)阻塞隊(duì)列，對(duì)應(yīng)多個(gè)ConditionObject）

2.2.2.1.2同步隊(duì)列和阻塞隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)互相轉(zhuǎn)化（結(jié)合ReentrantLock說(shuō)明）

• TReentrantLock3運(yùn)行示例
• 同步隊(duì)列：雙向鏈表；阻塞隊(duì)列：?jiǎn)蜗蜴湵?/li>
• 基本流程：首先所有節(jié)點(diǎn)會(huì)被加入同步隊(duì)列，在執(zhí)行await后會(huì)加入阻塞隊(duì)列，喚醒時(shí)又會(huì)被轉(zhuǎn)化回同步隊(duì)列
• 2個(gè)隊(duì)列獨(dú)立存在，都使用Node作為基本節(jié)點(diǎn)

（注意使線程節(jié)點(diǎn)進(jìn)入阻塞隊(duì)列的不適合AQS實(shí)現(xiàn)的共享鎖操作，因?yàn)閚ewCondition.await()其中會(huì)調(diào)用tryRelease(long arg),而共享鎖不會(huì)實(shí)現(xiàn)這個(gè)）

2.2.2.1.3lock ,unLock,await,signal(signalAll:相當(dāng)于循環(huán)操作signal)的邏輯分析（結(jié)合ReentrantLock說(shuō)明）

• lock:獲取不到鎖阻塞該線程，加入同步隊(duì)列
• unLock:釋放鎖喚醒后繼節(jié)點(diǎn)
• await:主要干三件事:1.阻塞該線程 2.添加到等待隊(duì)列3. 喚醒后繼線程
• signal:主要干1件事:加入同步隊(duì)列

2.2.2.2ReentrantLock

ReentrantLock內(nèi)部關(guān)系

• 主要理解公平鎖和非公平鎖的在獲取鎖時(shí)的不同之處（二者都使用同步隊(duì)列，非公平鎖再獲取時(shí)存在插隊(duì)現(xiàn)象，這樣對(duì)于隊(duì)列其他的節(jié)點(diǎn)線程就是不公平的）
• ReentrantLock,屬于互斥鎖，重入鎖（釋放必須和獲取執(zhí)行次數(shù)一樣）
• ReentrantLock的方法在調(diào)用時(shí) 如果拋出 IllegalMonitorStateException - 則該方法必須在鎖的區(qū)域內(nèi)調(diào)用
• 不管是公平鎖或者非公平鎖都使用的AQS的同步隊(duì)列
• 性能問(wèn)題：（TReentrantLock2測(cè)試）
  • 前提:把不同線程獲取鎖的一次定義為一次上下文切換
  • 獲取同等鎖次數(shù)情況下，非公平鎖相對(duì)用時(shí)更少，原因是減少了cpu的上下文切換
  • 公平鎖執(zhí)行較多上下文切換次數(shù)， 而非公平鎖執(zhí)行上下文切換次數(shù)較少（原因是當(dāng)一個(gè)線程獲取釋放鎖后，下一次如果它再需要鎖，相對(duì)比其他線程獲取鎖的概率更大，此時(shí)就不需要切換就相對(duì)省時(shí)）

2.2.2.3ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock內(nèi)部關(guān)系

• 出現(xiàn)讀寫(xiě)鎖的緣由：當(dāng)多讀少寫(xiě)時(shí)，使用讀寫(xiě)鎖比使用互斥鎖具有更高的并發(fā)性
• 特點(diǎn)：（讀鎖可以并發(fā)訪問(wèn)，寫(xiě)鎖時(shí)其他的讀鎖和其他的寫(xiě)鎖都被阻塞）
• 主要依據(jù)32位的int類(lèi)型的state的低16位的值表示寫(xiě)鎖（為互斥鎖）；高16位的值表示讀鎖（為共享鎖）
• 通過(guò)位運(yùn)算把state值拆分為2個(gè)值：假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)為s
• 寫(xiě)狀態(tài)：s & (1 << 16) - 1 即：s&65535，也就是s與16個(gè)1（2進(jìn)制的），這樣就把高16位抹去了；當(dāng)寫(xiě)狀態(tài)+1時(shí)，即為s+1，只給低位加。
• 讀狀態(tài)：s>>>16 ,表示無(wú)符號(hào)補(bǔ)0右移16位；當(dāng)讀狀態(tài)+1時(shí)，等于s+（1<<16）,結(jié)果就是只給高位加
• （鎖降級(jí)）流程：先獲取寫(xiě)鎖，在獲取讀鎖，在釋放寫(xiě)鎖，在釋放讀鎖（不支持鎖升級(jí)）

2.2.3容器

主要并發(fā)容器

并發(fā)容器

2.2.3.1隊(duì)列

• 阻塞隊(duì)列主要方法說(shuō)明：
• [add:remove]沒(méi)有值或隊(duì)列滿時(shí)，操作報(bào)異常；屬于Queue接口的規(guī)范
• [offer:poll]返回特殊值（null或波爾值），隊(duì)列滿時(shí)添加失敗，造成丟失元素；屬于Queue接口的規(guī)范
• [put:take]空或滿時(shí)操作阻塞，但是不會(huì)丟失元素；屬于BlockingQueue接口的規(guī)范

• ArrayBlockingQueue：數(shù)組實(shí)現(xiàn)的有節(jié)阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）原則。
  
  自定義CArrayBlockingQueue注意：
  • putIndex和takeIndex，當(dāng)?shù)竭_(dá)數(shù)組末端時(shí)，必須從0開(kāi)始 。
  • while和if的選擇？
  • 必須使用while，因?yàn)樵趕ignal()take1線程時(shí)，只會(huì)從阻塞隊(duì)列轉(zhuǎn)移到同步隊(duì)列（不見(jiàn)得會(huì)獲取鎖真正喚醒）， 此時(shí)可能已經(jīng)有其他take2線程獲取到了鎖，把隊(duì)列中僅有的元素移除了，此時(shí)take2線程執(zhí)行完后是釋放鎖，喚醒后 繼節(jié)點(diǎn)也就是take1線程。此時(shí)take1線程應(yīng)該再次判斷，條件不滿足繼續(xù)阻塞。
  • 能否通過(guò)公平鎖或不公平鎖避免這個(gè)問(wèn)題？ 不能，因?yàn)樯厦娴膖ake2線程可以認(rèn)為是不公平鎖的插隊(duì)線程。 加入是公平鎖呢？上面 take1線程順利獲取到了鎖，取走了唯一的元素。而新線程在獲取不到鎖時(shí)，加入同步隊(duì)列。當(dāng)線程 take1 線程執(zhí)行完后釋放鎖，take2線程被喚醒，也必須再次檢測(cè)while條件。否則將返回null元素，不符合阻塞隊(duì)列。
  • 區(qū)別：while比if執(zhí)行完后多一次檢測(cè)
  • if：只會(huì)進(jìn)行一次判斷，執(zhí)行if代碼塊完后就會(huì)執(zhí)行if之后的代碼
  • while：符合while條件后，執(zhí)行完while代碼塊里面的代碼，執(zhí)行完后會(huì)再次檢查while條件，符合繼續(xù)執(zhí)行；不符合跳過(guò)，while：多使用于多線程喚醒后的再次檢查條件
  • signal和signalAll:使用這倆個(gè)都可以，只不過(guò)只會(huì)有一個(gè)線程獲取鎖得到元素，所以使用signal比signalAll更恰當(dāng)
• LinkedBlockingQueue：一個(gè)單向鏈表實(shí)現(xiàn)的有界（可指定大小，默認(rèn)Integer.MAX_VALUE）阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）原則。鏈接隊(duì)列的吞吐量通常要高于基于數(shù)組的隊(duì)列，但是在大多數(shù)并發(fā)應(yīng)用程序中，其可預(yù)知的性能要低。
• PriorityBlockingQueue：一個(gè)無(wú)界阻塞隊(duì)列，雖然此隊(duì)列邏輯上是無(wú)界的，但是資源被耗盡時(shí)試圖執(zhí)行 add 操作也將失敗，導(dǎo)致 OutOfMemoryError。不支持先進(jìn)先出原則
• 由于隊(duì)列是無(wú)界的，所以put方法不會(huì)由于滿了（始終不會(huì)滿）而導(dǎo)致阻塞 。
• 不保證具有同等優(yōu)先級(jí)的元素的順序
• 入隊(duì)（通過(guò)比較找到合適位置入隊(duì)）相同（值相等）元素不會(huì)覆蓋，出對(duì)從隊(duì)列頭出隊(duì)
• DelayQueue：一個(gè)無(wú)界阻塞隊(duì)列，內(nèi)部根據(jù)PriorityQueue（無(wú)界線程不安全隊(duì)列） 存儲(chǔ)元素，適用場(chǎng)景：定時(shí)執(zhí)行（獲?。?，緩存失效等
• LinkedBlockingDeque：鏈表實(shí)現(xiàn)的有界阻塞雙端隊(duì)列，支持同端存取(FILO)和異端存?。‵IFO）。如果未指定容量，那么容量將等于 Integer.MAX_VALUE
• LinkedTransferQueue：一個(gè)鏈表實(shí)現(xiàn)的無(wú)界阻塞隊(duì)列
  • tryTransfer()嘗試傳遞給消費(fèi)者 ,沒(méi)有消費(fèi)者放入隊(duì)列
  • transfer()嘗試傳遞給消費(fèi)者 ,沒(méi)有消費(fèi)者自己處于阻塞狀態(tài)，這種模式類(lèi)似與SynchronousQueue
  • 無(wú)論是transfer還是tryTransfer方法，在>=1個(gè)消費(fèi)者線程等待獲取元素時(shí)（此時(shí)隊(duì)列為空），都會(huì)立刻轉(zhuǎn)交，這屬于線程之間的元素交換。注意，這時(shí)，元素并沒(méi)有進(jìn)入隊(duì)列。
  • 在隊(duì)列中已有數(shù)據(jù)情況下，transfer將需要等待前面數(shù)據(jù)被消費(fèi)掉，直到傳遞的元素e被消費(fèi)線程取走為止。
• SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列
  • 其中每個(gè)插入操作必須等待另一個(gè)線程的對(duì)應(yīng)移除操作，如果沒(méi)被消費(fèi)則一直處于阻塞
  • 此同步隊(duì)列沒(méi)有任何內(nèi)部容量，甚至連一個(gè)隊(duì)列的容量都沒(méi)有,適合傳遞性的應(yīng)用場(chǎng)景

2.2.3.2Copy-On-Write簡(jiǎn)稱(chēng)COW，僅2個(gè)類(lèi)Set和List

• Copy-On-Write簡(jiǎn)稱(chēng)COW，是一種用于程序設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略，采用數(shù)組存儲(chǔ)。
• 使用場(chǎng)景：多讀少寫(xiě)（讀不加鎖，寫(xiě)會(huì)加鎖，防止多個(gè)線程多多個(gè)拷貝同時(shí)造成數(shù)據(jù)混亂，所以會(huì)加鎖防止此問(wèn)題）
• 寫(xiě)時(shí)采用復(fù)制新的容器，進(jìn)行修改；新容器為原容器中對(duì)象的引用，使用完把新容器賦值給類(lèi)的原有容器引用。復(fù)制新的容器時(shí)，這是一個(gè)比較耗費(fèi)性能的操作
• CopyOnWriteArraySet 采用CopyOnWriteArrayList 作為存儲(chǔ)?；静畈欢?/li>
• CopyOnWrite的缺點(diǎn)
  • 內(nèi)存占用問(wèn)題。因?yàn)镃opyOnWrite的寫(xiě)時(shí)復(fù)制機(jī)制，所以在進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)候，內(nèi)存里會(huì)同時(shí)駐扎兩個(gè)對(duì)象的內(nèi)存，舊的對(duì)象和新寫(xiě)入的對(duì)象
    
    （注意:在復(fù)制的時(shí)候只是復(fù)制容器里的引用，只是在寫(xiě)的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建新對(duì)象添加到新容器里，而舊容器的對(duì)象還在使用，所以有兩份對(duì)象內(nèi)存）。
  • 數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。CopyOnWrite容器只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性，不能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)一致性。所以如果若希望寫(xiě)入的的數(shù)據(jù)，馬上能讀到，不建議使用CopyOnWrite容器。
• java1.8 下CopyOnWriteArrayList 和 Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>()) 性能測(cè)試結(jié)論：
  • 1.6下 CopyOnWriteArrayList 優(yōu)于 synchronizedList網(wǎng)上結(jié)論;
  • 1.8下基本差不多,可能是jvm對(duì)synchronized 不斷的優(yōu)化

2.2.3.3Concurrent*集合

均為安全的集合ConcurrentHashMap采用加鎖，其他幾個(gè)采用CAS無(wú)鎖更新

• ConcurrentHashMap
• 1.代碼體積約6000行
• 2.java1.8 ConcurrentHashMap 和 HashMap 結(jié)構(gòu)一樣 ，在put操作時(shí)，當(dāng)數(shù)組索引位置大于1時(shí)進(jìn)行加鎖操作
• 3.size()(或 mappingCount()) 使用無(wú)鎖操作，返回并非準(zhǔn)確值, 因?yàn)榇藭r(shí)可能有線程對(duì)集合進(jìn)行刪除或增加操作
• 4.比較：
  • java1.7
    • 1.版本采用Segment<K,V>[] segments數(shù)組，Segment繼承ReentrantLock，實(shí)現(xiàn)鎖分段，進(jìn)行安全操作
    • 2.每個(gè)Segment相當(dāng)于一個(gè)老版本的hashMap(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：table數(shù)組＋單向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))
    • 3.get時(shí) 取不到值最后在加鎖取一次
  • java1.8
    • 1.取消segments字段，直接采用 HashEntry<K,V>[] table保存數(shù)據(jù)
    • 2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改為：變更為table數(shù)組＋單向鏈表(或紅黑樹(shù))
    • 3.get() 使用無(wú)鎖操作，取不到直接返回空
• 5.1.8中的鎖力度更小，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單
• 6.CounterCell何時(shí)使用 沒(méi)有理解透徹？
• ConcurrentLinkedDeque
  • 1.代碼體積約1500行
  • 2.一個(gè)無(wú)界線程安全雙向鏈表
  • 3.使用unsafe 保證原子性
• ConcurrentLinkedQueue
  • 一個(gè)無(wú)界線程安全FIFO隊(duì)列
• ConcurrentSkipListMap
  • 是TreeMap的多線的安全版本
  • 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用跳表保存數(shù)據(jù)，實(shí)質(zhì)為一種鏈表

Key-Value數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

目前常用的key-value數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有三種：Hash表、紅黑樹(shù)、SkipList

2.2.4線程池

線程池常用類(lèi)關(guān)系

線程池常用類(lèi)關(guān)系

2.2.4.1ExecutorCompletionService

• CompletionService實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)者提交任務(wù)和消費(fèi)者獲取結(jié)果的解耦，消費(fèi)者一定是按照任務(wù)完成的先后順序來(lái)獲取執(zhí)行結(jié)果,注意不是提交順序。（自定義的實(shí)現(xiàn)為按照提交順序）
• 基本實(shí)現(xiàn)：Executor+阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)
• 一組任務(wù)獲取結(jié)果的場(chǎng)景

2.2.4.2FutureTask

• 僅在計(jì)算完成時(shí)才能獲取結(jié)果；如果計(jì)算尚未完成，則阻塞 get 方法。
• 單個(gè)任務(wù)獲取結(jié)果的場(chǎng)景
• 可使用 FutureTask 包裝 Callable 或 Runnable 對(duì)象。因?yàn)?FutureTask 實(shí)現(xiàn)了 Runnable，所以可將 FutureTask 提交給 Executor 執(zhí)行。
• FutureTask和Callable的關(guān)系？
  • 由于線程池(AbstractExecutorService)只執(zhí)行Callable類(lèi)型的任務(wù) ,提交的 Runnable 也會(huì)轉(zhuǎn)化為Callable。
  • 從類(lèi)型上講：FutureTask = Runnable+Future ;FutureTask內(nèi)部又維護(hù)一個(gè)Callable，所以實(shí)際上又是一個(gè) Callable
  • 總之：FutureTask既是Runnable 又是Callable ，還有Future的特性。

2.2.4.3兩種線程池

• ThreadPoolExecutor

• ThreadPoolExecutor調(diào)節(jié)線程的原則是：先調(diào)整到最小線程，最小線程用完后，它會(huì)優(yōu)先將任務(wù) 放入緩存隊(duì)列(offer(task)),等緩沖隊(duì)列用完了，才會(huì)向最大線程數(shù)調(diào)節(jié)。
• 線程池線程參數(shù)設(shè)置原則
  • 無(wú)界隊(duì)列：大小線程數(shù)建議設(shè)置成一致，如果使用無(wú)界隊(duì)列 ，就不可能使用最大線程數(shù)
  • 有界隊(duì)列：大小線程數(shù)可以不一致（當(dāng)有界隊(duì)列特別大時(shí)，也沒(méi)有必要把core和max設(shè)置的不一樣， 因?yàn)榭赡芎茈y達(dá)到有界的最值，也就更難達(dá)到max的值了）
• 繼承關(guān)系:
  Executor->ExecutorService->AbstractExecutorService->ThreadPoolExecutor
• 理解線程復(fù)用？（難點(diǎn)）

• ScheduledThreadPoolExecutor

• ScheduledExecutorService的實(shí)現(xiàn)類(lèi)ScheduledThreadPoolExecutor是繼承線程池類(lèi)ThreadPoolExecutor的，因此它擁有線程池的全部特性。但是同時(shí)又是一種特殊的線程池，這個(gè)
  線程池的線程數(shù)大小最大Integer最大值，任務(wù)隊(duì)列是基于DelayQueue的無(wú)限任務(wù)隊(duì)列。
  主要提供定時(shí)執(zhí)行功能，通過(guò)延時(shí)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)
• 繼承關(guān)系:
  Executor->ExecutorService->AbstractExecutorService->ThreadPoolExecutor->ScheduledExecutorService
• scheduleAtFixedRate【不關(guān)注上次線程執(zhí)行完成】和scheduleWithFixedDelay【關(guān)注上次線程執(zhí)行完成】
• 功能效果和Timer類(lèi)似

2.2.4.4拒絕策略

• 拒絕策略4個(gè)類(lèi)屬于ThreadPoolExecutor的內(nèi)部類(lèi)
• 具體使用區(qū)別
  • AbortPolicy：當(dāng)提交的不能立即執(zhí)行且阻塞隊(duì)列無(wú)法容納時(shí)， 拋出異常，后續(xù)生產(chǎn)線程不能再正常提交到線程池
  • CallerRunsPolicy：當(dāng)提交的不能立即執(zhí)行且阻塞隊(duì)列無(wú)法容納時(shí)，則立即執(zhí)行,后續(xù)正常提交到線程池
  • DiscardOldestPolicy：當(dāng)提交的不能立即執(zhí)行且阻塞隊(duì)列無(wú)法容納時(shí)，移除調(diào)隊(duì)列中最早的任務(wù),后續(xù)正常提交到線程池
  • DiscardPolicy：當(dāng)提交的不能立即執(zhí)行且阻塞隊(duì)列無(wú)法容納時(shí)，丟棄提交的任務(wù),后續(xù)正常提交到線程池

2.2.5框架

• Executors
  • 也可以認(rèn)為是創(chuàng)建線程池的一個(gè)工具類(lèi)
  • 提供創(chuàng)建線程池的一些靜態(tài)方法
• Fork/Join
• Fork/Join實(shí)現(xiàn)了“工作竊取算法”，F(xiàn)orkJoinTask需要通過(guò)ForkJoinPool來(lái)執(zhí)行，任務(wù)分割出的子任務(wù)會(huì)添加到當(dāng)前工作線程所維護(hù)的雙端隊(duì)列中，進(jìn)入隊(duì)列的頭部。當(dāng)一個(gè)工作線程的隊(duì)列里暫時(shí)沒(méi)有任務(wù)時(shí)，它會(huì)隨機(jī)從其他工作線程的隊(duì)列的尾部獲取一個(gè)任務(wù)。
• Fork/Join框架的設(shè)計(jì)主要2步任務(wù)
  • 第一步分割任務(wù)。首先我們需要有一個(gè)fork類(lèi)來(lái)把大任務(wù)分割成子任務(wù)，有可能子任務(wù)還是很大，所以還需要不停的分割，直到分割出的子任務(wù)足夠小。
  • 第二步執(zhí)行任務(wù)并合并結(jié)果。分割的子任務(wù)分別放在雙端隊(duì)列里，然后幾個(gè)啟動(dòng)線程分別從雙端隊(duì)列里獲取任務(wù)執(zhí)行。子任務(wù)執(zhí)行完的結(jié)果都統(tǒng)一放在一個(gè)隊(duì)列里，啟動(dòng)一個(gè)線程從隊(duì)列里拿數(shù)據(jù)，然后合并這些數(shù)據(jù)。
• 應(yīng)用
  • 第一步：創(chuàng)建任務(wù)job，繼承ForkJoinTask的子類(lèi):
    
    -----RecursiveAction：用于沒(méi)有返回結(jié)果的任務(wù)。
    
    -----RecursiveTask ：用于有返回結(jié)果的任務(wù)。
  • 第二步：提交job到ForkJoinPool(獲取結(jié)果如果有)

2.2.6工具類(lèi)

• CountDownLatch : 基于AQS共享鎖的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)state為0時(shí)喚醒等待的一個(gè)或一組線程
• CyclicBarrier : 內(nèi)部維護(hù)一個(gè)count 當(dāng)count為0時(shí)，等待的線程開(kāi)始運(yùn)行，恢復(fù)CyclicBarrier的count為原初始值parties，所以相比CountDownLatch是可以重復(fù)使用的
• Exchanger:線程互換數(shù)據(jù)
• 每個(gè)線程既可以充當(dāng)消費(fèi)者，也可以充當(dāng)生產(chǎn)者
• 當(dāng)生產(chǎn)大于消費(fèi)時(shí)，如果一直沒(méi)有被消費(fèi)完，線程將處于阻塞狀態(tài)
• Semaphore:
  • 基于AQS共享鎖的實(shí)現(xiàn)
  • Semaphore可以應(yīng)用于流量控制，比如對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接數(shù)控制

2.2.7常見(jiàn)問(wèn)題（整理自并發(fā)編程網(wǎng)）

并發(fā)常見(jiàn)問(wèn)題

2.2.8 jvm常用命令

jps、jstack、jmap、jhat、jstat

2.3java.net

2.4javax.net.*

2.5java.nio.*

3.其它包使用