JUC模块
JUC（Java Util Concurrent） 是 Java 标准库中用于支持并发编程的模块，提供了丰富的工具类和框架，帮助开发者编写高效、线程安全的并发程序。JUC 模块自 Java 5 引入，是 Java 并发编程的核心部分。
1. JUC 的核心组件
1.1 原子类（Atomic Classes）
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作用：提供原子操作，避免使用锁的情况下实现线程安全。
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常见类：
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AtomicInteger：原子操作的整数。 -
AtomicLong：原子操作的长整数。 -
AtomicReference：原子操作的对象引用。
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示例：
java
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AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(0); atomicInt.incrementAndGet(); // 原子自增
1.2 锁机制（Locks）
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作用：提供比
synchronized更灵活的锁机制。 -
常见类：
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ReentrantLock：可重入锁，支持公平锁和非公平锁。 -
ReentrantReadWriteLock：读写锁，支持读多写少的场景。 -
StampedLock：改进的读写锁，支持乐观读。
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示例：
java
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ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); lock.lock(); try { // 临界区代码 } finally { lock.unlock(); }
1.3 并发集合（Concurrent Collections）
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作用：提供线程安全的集合类。
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常见类：
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ConcurrentHashMap：线程安全的哈希表。 -
CopyOnWriteArrayList：写时复制的线程安全列表。 -
BlockingQueue：阻塞队列，支持生产者-消费者模式。
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示例：
java
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ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); map.put("key", 1);
1.4 线程池（Thread Pools）
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作用：管理线程的生命周期，避免频繁创建和销毁线程。
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常见类：
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ExecutorService：线程池接口。 -
ThreadPoolExecutor：可配置的线程池实现。 -
Executors：工厂类，提供常用的线程池配置。
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示例：
java
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ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); executor.submit(() -> System.out.println("Task running")); executor.shutdown();
1.5 同步工具（Synchronizers）
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作用：提供线程间的协调机制。
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常见类：
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CountDownLatch：等待一组线程完成。 -
CyclicBarrier：让一组线程互相等待。 -
Semaphore：控制同时访问资源的线程数。 -
Phaser：更灵活的同步屏障。
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示例：
java
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CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); for (int i = 0; i < 3; i++) { new Thread(() -> { System.out.println("Task done"); latch.countDown(); }).start(); } latch.await(); // 等待所有任务完成
1.6 Future 和 CompletableFuture
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作用：支持异步编程。
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常见类：
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Future：表示异步计算的结果。 -
CompletableFuture：支持更复杂的异步编程（如链式调用、异常处理）。
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示例：
java
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CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42); future.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result));
2. JUC 的优势
2.1 高性能
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JUC 提供了高效的并发工具（如
ConcurrentHashMap、AtomicInteger），避免了锁竞争。
2.2 灵活性
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JUC 提供了比
synchronized更灵活的锁机制（如ReentrantLock、StampedLock）。
2.3 可扩展性
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JUC 的线程池和并发集合支持高并发场景。
2.4 丰富的工具
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JUC 提供了多种同步工具（如
CountDownLatch、Semaphore），满足不同的并发需求。
3. JUC 的应用场景
3.1 高并发数据处理
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使用
ConcurrentHashMap处理并发数据。 -
使用
BlockingQueue实现生产者-消费者模式。
3.2 任务调度
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使用线程池（如
ThreadPoolExecutor）管理任务执行。
3.3 异步编程
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使用
CompletableFuture实现异步任务编排。
3.4 线程同步
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使用
CountDownLatch、CyclicBarrier等工具实现线程间的协调。
4. JUC 的实践示例
4.1 使用线程池执行任务
java
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ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
executor.submit(() -> System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName()));
}
executor.shutdown();
4.2 使用 ConcurrentHashMap
java
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ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key1", 1);
map.put("key2", 2);
System.out.println(map.get("key1")); // 输出 1
4.3 使用 CountDownLatch
java
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CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
System.out.println("Task done");
latch.countDown();
}).start();
}
latch.await(); // 等待所有任务完成
System.out.println("All tasks completed");
4.4 使用 CompletableFuture
java
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CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
future.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result));
5. JUC 的注意事项
5.1 避免死锁
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使用锁时注意加锁顺序，避免死锁。
5.2 合理使用线程池
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根据任务类型选择合适的线程池（如
FixedThreadPool、CachedThreadPool）。
5.3 注意资源竞争
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使用原子类或锁机制避免资源竞争。
6. 总结
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JUC 是 Java 并发编程的核心模块，提供了丰富的工具类和框架。
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它支持高性能、灵活的并发编程，适用于高并发数据处理、任务调度、异步编程等场景。
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掌握 JUC 的使用可以帮助开发者编写高效、线程安全的并发程序。