J.U.C包簡介
J.U.C併發包，即java.util.concurrent包，是JDK的核心工具包，是JDK1.5之後，由 Doug Lea實現並引入。
整個java.util.concurrent包，按照功能可以大致劃分如下：
- juc-locks 鎖框架
- juc-atomic 原子類框架
- juc-sync 同步器框架
- juc-collections 集合框架
- juc-executors 執行器框架
本系列將按上述順序分析J.U.C，分析所基於的源碼爲Oracle JDK1.8.0_111。
主要參考書籍：
- 《Java Concurrency in Practice》 Brian Goetz等
- 《JAVA多線程設計模式》 結城 浩
juc-locks 鎖框架
早期的JDK版本中，僅僅提供了synchronizd、wait、notify等等比較底層的多線程同步工具，開發人員如果需要開發複雜的多線程應用，通常需要基於JDK提供的這些基礎工具進行封裝，開發自己的工具類。JDK1.5+後，Doug Lea根據一系列常見的多線程設計模式，設計了JUC併發包，其中java.util.concurrent.locks包下提供了一系列基礎的鎖工具，用以對synchronizd、wait、notify等進行補充、增強。
java.util.concurrent.locks包的結構如下：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-XDZmDBQX-1574218401078)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000015559079)]
包內接口和類的簡單UML圖如下：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-fHirW8Q9-1574218401080)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000015559094)]
本部分包含以下文章：
- J.U.C之locks框架（1）：接口說明
- J.U.C之locks框架（2）：ReentrantLock 的使用
- J.U.C之locks框架（3）：ReentrantReadWriteLock 的使用
- J.U.C之locks框架（4）：LockSupport 工具類
- J.U.C之locks框架（5）：AbstractQueuedSynchronizer 綜述
- J.U.C之locks框架（6）：AbstractQueuedSynchronizer 的獨佔功能原理
- J.U.C之locks框架（7）：Condition 原理
- J.U.C之locks框架（8）：AbstractQueuedSynchronizer 的共享功能原理
- J.U.C之locks框架（9）：ReentrantReadWriteLock 原理
- J.U.C之locks框架（10）：更強的讀寫鎖——StampedLock
juc-atomic 原子類框架
早期的JDK版本中，如果要併發的對Integer、Long、Double之類的Java原始類型或引用類型進行操作，一般都需要通過鎖來控制併發，以防數據不一致。
從JDK1.5開始，引入了java.util.concurrent.atomic工具包，該包提供了許多Java原始/引用類型的映射類，如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean，這些類可以通過一種“無鎖算法”，線程安全的操作Integer、Long、Boolean等原始類型。
所謂“無鎖算法”，我們在講juc-locks鎖框架系列中，已經接觸過太多次了，其實底層就是通過Unsafe類實現的一種比較並交換的算法，大致的結構如下（具體入參，根據上下文有所不同）：
boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue);
當希望修改的值與expectedValue相同時，則嘗試將值更新爲updateValue，更新成功返回true，否則返回false。
java.util.concurrent.atomic包結構如下：
包內類的簡單UML圖如下：
本部分包含以下文章：
- J.U.C之atomic框架（1）：Unsafe類
- J.U.C之atomic框架（2）：AtomicInteger
- J.U.C之atomic框架（3）：AtomicReference
- J.U.C之atomic框架（4）：Atomic數組
- J.U.C之atomic框架（5）：AtomicXXXFieldUpdater
- J.U.C之atomic框架（6）：更強的原子類——LongAdder
juc-sync 同步器框架
這裏的juc-sync同步器框架，是指java.util.concurrent包下一些輔助同步器類，每個類都有自己適合的使用場景：
| 同步器名稱 | 作用 |
|---|---|
| CountDownLatch | 倒數計數器，構造時設定計數值，當計數值歸零後，所有阻塞線程恢復執行；其內部實現了AQS框架 |
| CyclicBarrier | 循環柵欄，構造時設定等待線程數，當所有線程都到達柵欄後，柵欄放行；其內部通過ReentrantLock和Condition實現同步 |
| Semaphore | 信號量，類似於“令牌”，用於控制共享資源的訪問數量；其內部實現了AQS框架 |
| Exchanger | 交換器，類似於雙向柵欄，用於線程之間的配對和數據交換；其內部根據併發情況有“單槽交換”和“多槽交換”之分 |
| Phaser | 多階段柵欄，相當於CyclicBarrier的升級版，可用於分階段任務的併發控制執行；其內部比較複雜，支持樹形結構，以減少併發帶來的競爭 |
本部分包含以下文章：
- J.U.C之synchronizer框架（1）：倒數計數器——CountDownLatch
- J.U.C之synchronizer框架（2）：循環柵欄——CyclicBarrier
- J.U.C之synchronizer框架（3）：信號量——Semaphore
- J.U.C之synchronizer框架（4）：數據交換器——Exchanger
- J.U.C之synchronizer框架（5）：多階段柵欄——Phaser
juc-collections 集合框架
這裏的juc-collections集合框架，是指java.util.concurrent包下的一些同步集合類，按類型劃分可以分爲：符號表、隊列、Set集合、列表四大類，每個類都有自己適合的使用場景，整個juc-collections集合框架的結構如下圖：
其中阻塞隊列的分類及特性如下表：
| 隊列特性 | 有界隊列 | 近似無界隊列 | 無界隊列 | 特殊隊列 |
|---|---|---|---|---|
| 有鎖算法 | ArrayBlockingQueue | LinkedBlockingQueue、LinkedBlockingDeque | / | PriorityBlockingQueue、DelayQueue |
| 無鎖算法 | / | / | LinkedTransferQueue | SynchronousQueue |
本部分包含以下文章：
- J.U.C之collections框架（1）：ConcurrentHashMap的基本原理
- J.U.C之collections框架（2）：ConcurrentHashMap的擴容
- J.U.C之collections框架（3）：跳錶——ConcurrentSkipListMap
- J.U.C之collections框架（4）：ConcurrentSkipListSet
- J.U.C之collections框架（5）：“寫時複製”的應用——CopyOnWriteArrayList
- J.U.C之collections框架（6）：CopyOnWriteArraySet
- J.U.C之collections框架（7）：無鎖隊列——ConcurrentLinkedQueue
- J.U.C之collections框架（8）：無鎖雙端隊列——ConcurrentLinkedDeque
- J.U.C之collections框架（9）：阻塞隊列簡介——BlockingQueue
- J.U.C之collections框架（10）：基於數組的阻塞隊列——ArrayBlockingQueue
- J.U.C之collections框架（11）：基於單鏈表的阻塞隊列——LinkedBlockingQueue
- J.U.C之collections框架（12）：基於堆的優先級阻塞隊列——PriorityBlockingQueue
- J.U.C之collections框架（13）：特殊的同步隊列——SynchronousQueue
- J.U.C之collections框架（14）：延時阻塞隊列——DelayQueue
- J.U.C之collections框架（15）：基於雙鏈表的阻塞雙端隊列——LinkedBlockingDeque
- J.U.C之collections框架（16）：LinkedTransferQueue
juc-executors 執行器框架
executors框架是整個J.U.C包中類/接口關係最複雜的框架，executors其實可以劃分爲3大塊，每一塊的核心都是基於***Executor***這個接口：
- 線程池
- Future模式
- Fork/Join框架
本部分包含以下文章：
J.U.C之executors框架（1）：executors框架概述
J.U.C之executors框架（2）：普通線程池——ThreadPoolExecutor
J.U.C之executors框架（3）：計劃線程池——ScheduledThreadPoolExecutor
J.U.C之executors框架（4）：Future 模式
J.U.C之executors框架（5）：Fork/Join 框架的原理
J.U.C之executors框架（6）：Fork/Join 框架的實現
後續文章將從juc-locks鎖框架開始，循序漸進得介紹各個框架中得多線程工具的使用方法和原理。