BlockingQueue和BlockingDeque

BlockingQueue

BlockingQueue 通常用于一个线程生产对象，而另外一个线程消费这些对象的场景。下图是对这个原理的阐述:

一个线程往里边放，另外一个线程从里边取的一个 BlockingQueue。

前言

Vector无论是add方法还是get方法都加上了synchronized修饰，当多线程读写List必须排队执行，很显然这样效率比较是低下的，CopyOnWriteArrayList是读写分离的，好处是提高线程访问效率。

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器里的值Copy到新的容器，然后再往新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读 要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

HashMap为什么线程不安全

put的不安全

由于多线程对HashMap进行put操作，调用了HashMap的putVal()，具体原因：

1. 假设两个线程A、B都在进行put操作，并且hash函数计算出的插入下标是相同的；

   1. 当线程A执行完第六行由于时间片耗尽导致被挂起，而线程B得到时间片后在该下标处插入了元素，完成了正常的插入；
   2. 接着线程A获得时间片，由于之前已经进行了hash碰撞的判断，所有此时不会再进行判断，而是直接进行插入；
   3. 最终就导致了线程B插入的数据被线程A覆盖了，从而线程不安全。

2. 代码的第38行处有个++size，线程A、B，这两个线程同时进行put操作时，假设当前HashMap的zise大小为10；

   1. 当线程A执行到第38行代码时，从主内存中获得size的值为10后准备进行+1操作，但是由于时间片耗尽只好让出CPU；
   2. 接着线程B拿到CPU后从主内存中拿到size的值10进行+1操作，完成了put操作并将size=11写回主内存；
   3. 接着线程A再次拿到CPU并继续执行(此时size的值仍为10)，当执行完put操作后，还是将size=11写回内存；
   4. 此时，线程A、B都执行了一次put操作，但是size的值只增加了1，所有说还是由于数据覆盖又导致了线程不安全。

前言

ConcurrentLinkedQueue是基于链接节点的无界线程安全队列。此队列按照FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。队列的头部是队列中存在时间最长的元素，而队列的尾部则是最近添加的元素。新的元素总是被插入到队列的尾部，而队列的获取操作（例如poll或peek）则是从队列头部开始。

与传统的LinkedList不同，ConcurrentLinkedQueue使用了一种高效的非阻塞算法，被称为无锁编程（Lock-Free programming），它通过原子变量和CAS(Compare-And-Swap)操作来保证线程安全，而不是通过传统的锁机制。这使得它在高并发场景下具有出色的性能表现。

概述

AQS ( Abstract Queued Synchronizer ）是一个抽象的队列同步器，通过维护一个共享资源状态（ Volatile Int State ）来表示同步状态 和一个先进先出（ FIFO ）的线程等待队列来完成资源获取的排队工作，通过CAS完成对State值的修改。

AQS整体框架如下：

ReentrantReadWriteLock使用场景

ReentrantReadWriteLock 是 Java 的一种读写锁，它允许多个读线程同时访问，但只允许一个写线程访问（会阻塞所有的读写线程）。这种锁的设计可以提高性能，特别是在读操作的数量远远超过写操作的情况下。

在并发场景中，为了解决线程安全问题，我们通常会使用关键字 synchronized 或者 JUC 包中实现了 Lock 接口的 ReentrantLock。但它们都是独占式获取锁，也就是在同一时刻只有一个线程能够获取锁。

LockSupport简介

LockSupprot 用来阻塞和唤醒线程，底层实现依赖于 Unsafe 类。

LockSupport用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。简而言之，当调用LockSupport.park时，表示当前线程将会等待，直至获得许可，当调用LockSupport.unpark时，必须把等待获得许可的线程作为参数进行传递，好让此线程继续运行。在AQS中大量使用，AQS最终都是使用LockSupport来阻塞线程的。

CountDownLatch的使用方式

CountDownLatch用于某个线程等待其他线程执行完任务再执行，与thread.join()功能类似。常见的应用场景是开启多个线程同时执行某个任务，等到所有任务执行完再执行特定操作，如汇总统计结果。

面试题：如何能够保证T2在T1执行完后执行，T3在T2执行完后执行？

join方法

可以使用join方法解决这个问题。比如在线程A中，调用线程B的join方法表示的意思就是： A等待B线程执行完毕后（释放CPU执行权），在继续执行。

介绍

循环屏障。

应用场景：CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。例如，用一个Excel保存了用户所有银行流水，每个Sheet保存一个账户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户的日均银行流水，先用多线程处理每个sheet里的银行流水，都执行完之后，得到每个sheet的日均银行流水，最后，再用barrierAction根据这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流水。

用法：让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。也就是说，一组线程互相等待到某个状态，然后这组线程再同时执行。

介绍

信号量

Semaphore类似于锁，它用于控制同时访问特定资源的线程数量，控制并发线程数。

应用场景：Semaphore可以用于做流量控制，特别是公共资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，可以启动几十个线程并发地读取，读到内存中后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，那么就可以控制这几十个线程只有10个线程同时获取数据库连接来保存数据。这个时候，就可以使用Semaphore来做流量控制。