【併發編程】Java對併發編程的支持歷史

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本博客系列是學習併發編程過程當中的記錄總結。因爲文章比較多，寫的時間也比較散，因此我整理了個目錄貼（傳送門），方便查閱。

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本章主要對Java併發(Concurrent)在不一樣jdk版本中的發展簡史進行學習。Java語言從初版本至今，內置了對併發(Concurrent)的各類支持技術。爲了可以讓咱們在學習Java併發(Concurrent)時，不被各類各樣的併發技術弄得暈頭轉向，本章先對Java個版本中的主要併發技術進行簡述。

1. JDK1.4及以前

在JDK1.4及以前的版本，主要提供的併發技術有：

• synchronized關鍵字
• volatile關鍵字
• 不變模式

1.1 volatile關鍵字

引用百度百科的解釋：

volatile是一個類型修飾符（type specifier），就像你們更熟悉的const同樣，它是被設計用來修飾被不一樣線程訪問和修改的變量。volatile的做用是做爲指令關鍵字，確保本條指令不會因編譯器的優化而省略，且要求每次直接讀值。

注：百度百科的解釋並非專門針對java語音中的volatile，而是C語音，不過其設計思想類型，能夠拿來借鑑。

更通俗易懂的說法，在Java語音中，使用volatile關鍵字的目的：

• 標識這個變量是易變型變量
• 保證這個變量的可見性
• 保證必定的有序性

volatile關鍵字還涉及到JMM(Java內存模型,Java Memory Model)以及併發的三個特性(原子性、有序性和可見性)，關於volatile關鍵字的更多內容，計劃在後續章節中進行更加詳細的學習。

1.2 synchronized關鍵字

引用百度百科的一段解釋：

synchronized 關鍵字，表明這個方法(或代碼塊)加鎖,至關於無論哪個線程（例如線程A），運行到這個方法時,都要檢查有沒有其它線程B（或者C、 D等）正在用這個方法(或者該類的其餘同步方法)，有的話要等正在使用synchronized方法的線程B（或者C 、D）運行完這個方法後再運行此線程A,沒有的話,鎖定調用者,而後直接運行。它包括兩種用法：synchronized 方法 和 synchronized 代碼塊 。

簡單來講，synchronized關鍵字以同步方法和同步代碼塊的方式，爲方法和代碼塊上的對象加鎖。使得同一時刻，在這個對象上的多個線程，只能由持有這個對象鎖的單個線程進行代碼的調用執行。

synchronized 關鍵字可以保證代碼的原子性、可見性和有序性。

關於synchronized關鍵字的更多內容，計劃在後續章節中進行更加詳細的學習。

1.3 不變模式

所謂不變模式，就是指：在併發編程中，爲確保數據的一致性和正確性，使用一種不可改變的對象。依靠其不可變的性質，來確保在沒有同步的狀況下依舊保持一致性和正確性。

Java中不變模式相關技術有：

• final關鍵字
• String類型

關於不變模式，就簡單進行這些介紹。若是感興趣，能夠自行學習。

2. JDK5

衆所周知，JDK5是Java發展的一個重要版本，提供了不少技術，如泛型 Generic、枚舉類型 Enumeration、可變參數varargs、註解 Annotations等等。

在JDK1.5版本中，也提供了對併發編程極爲重要的一個包：java.util.concurrent(併發包)

java.util.concurrent(併發包)提供了一些列較爲給力的併發技術，主要有：

• 原子(Atomic)類型：如AtomicInteger、AtomicReference等，保證變量的原子性和可見性。
• 顯式鎖(Lock)接口：對以前版本鎖機制的重構，相較於synchronized 關鍵字，可以提供更加靈活的特性，如：可以指定鎖定公平性、能夠實現分組喚醒(Condition)、性能更好的鎖。主要包括：Lock接口、ReadWriteLock接口和Condition接口。
• 計數器(CountDownLatch)：利用它能夠實現相似計數器的功能。好比有一個任務A，它要等待其餘4個任務執行完畢以後才能執行。
• 迴環柵欄(CyclicBarrier)：經過它能夠實現讓一組線程等待至某個狀態以後再所有同時執行。叫作迴環是由於當全部等待線程都被釋放之後，CyclicBarrier能夠被重用。
• 信號量(Semaphore)：Semaphore能夠控同時訪問的線程個數，經過 acquire() 獲取一個許可，若是沒有就等待，而 release() 釋放一個許可。
• 併發集合：即集合類在併發環境下的版本。主要有：BlockingQueue(Queue)、ConcurrentMap(Map)、ConcurrentHashMap(HashMap)、CopyOnWriteArrayList(ArrayList)。
• Callable和Future接口：爲了解決繼承Thread類和實現Runnable接口存在的弊端(不容許聲明檢查型異常，不能定義返回值)，而引入的線程的新的定義方式。
• 執行器(Executor接口)：Executors相關類隱藏瞭如何處理Runnable的細節，提供了一組方法，可以建立擁有完善配置的線程池和executor。

關於原子(Atomic)類型、顯式鎖(Lock)接口、併發集合、Callable和Future接口、執行器(Executor接口)的更多內容，計劃在後續章節中進行更加詳細的學習。

3. JDK7

在JDK1.7版本中，主要提供的併發編程技術有：

• TransferQueue：比BlockingQueue性能更好的併發集合實現。
• 分支合併(Fork/Join)框架：運用分治法（divide-and-conquer）的思想，實現線程池中任務的自動調度，而且這種調度對用戶來講是透明的，典型應用ForkJoinPool。

關於分支合併(Fork/Join)框架的更多內容，計劃在後續章節中進行更加詳細的學習。

4.JDK8

在JDK.18版本中，主要提供的併發編程技術有：

• 加法器(Adder)和累加器(Accumulator)：原子類型的擴充與優化，主要有：LongAdder、LongAccumulator、DoubleAdder和DoubleAccumulator，比AtomicLong和AtomicDouble性能更優。
• CompletableFuture：JDK5中Future的加強版。
• StampedLock：JDK5中ReadWriteLock的改進版。