1 synchronized与RenntrantLock
1.1 简介
synchronized关键字是一种最简单的并发控制方法，它决定了一个线程是否可以访问临界区资源。同时，Object.wait()和Object.notify()方法起到了线程等待和线程通知（唤醒）的作用。
可重入锁ReentrantLock提供了一种显式的操作过程，需要手动为临界区资源加锁，并需要手动将锁释放。ReentrantLock提供了几个重要的方法：
- lock：获得锁，如果锁已经被占用，则等待
- lockInterruptibly()：获得锁，但优先响应中断
- tryLock()：尝试获得锁，如果成功，返回true，失败返回false。该方法不等待，立即返回
- tryLock(long time , TimeUnit unit)：在给定时间内尝试获得锁
- unlock()：释放锁
- ReentrantLock(Boolean fair)：是否为公平锁。公平锁不会产生饥饿现象，只要排队等待，最终可以获得等待的资源（获得锁，并进入临界区）
1.2 区别
- 实现层面：synchronized基于JVM实现，ReentrantLock基于JDK实现，代码层面实现
- 中断锁等候：ReentrantLock的lockInterruptibly()方法可以中断锁的等候
- 定时锁等待：tryLock(long time , TimeUnit unit)可以定时锁的等待时间
- 公平锁：ReentrantLock锁可以设置是否为公平锁
- 锁的等待与唤醒（通知）：synchronized的等待与唤醒是通过Object.wait()和Object.notify()实现，ReentrantLock的等待与唤醒是通过Conditions对象的await()和signal()方法实现。
2 锁
2.1 Semophore 信号量
（1）描述：Semophore可以指定多个线程同时访问某一个临界区资源。
（2）构造函数
public Semophore(int permits)
public Semophore(int permits, Boolean fair)
（3）重要方法
public void acquire()：尝试获得一个准入许可
public void acquireUninterruptibly()：尝试获得一个准入许可，但不响应中断
public boolean tryAcquire()：尝试获得准入许可，成功true，失败false
public boolean tryAcquire(long time, TimeUnit unit)：设置等待时间
public void release()：释放一个许可
2.2 ReadWriteLock 读写分离锁
（1）描述：ReadWriteLock适用于读操作远大于写操作的场景，读-读操作时不会阻塞线程，减少锁竞争，提高系统性能。
（2）重要方法
ReentrantReadWriteLock类提供的readLock()和writeLock()方法来提供读写锁
2.3 CountDownLatch 倒计时器
（1）描述：CountDownLatch用于控制线程的等待，一般用于某个线程A等待若干（count）其他线程执行任务之后，A才执行
（2）构造函数
public CountDownLatch(int count)
（3）重要方法
public void countdown()：通知CountDownLatch，一个线程已经执行完毕，count-1
public void await()：要求当前线程等待所有count个检查任务（count个线程）全部完成后，才继续执行
2.4 CyclicBarrier 循环栅栏
（1）描述：CyclicBarrier一般用于一组线程相互等待至某个状态，然后这组线程再同时执行
（2）构造函数
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
parties为计数总数，也就是参与的线程总数
（3）重要方法
CyclicBarrier.await()方法表示等待parties线程都到达某一个状态后，才一直执行，会进行下一次计数，当这个计数到了parties后就是执行所有线程。
3 线程池
3.1 Executor框架提供的线程池工厂方法
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThread)：固定线程数量的线程池
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()：只有一条线程的线程池
public static ExecutorService newCachedThreadPool()：可根据实际情况调整线程数量的线程池
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor()：线程池数量为1，可以根据时间需要对线程进行调度
public static ScheduledExecutorServic newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：线程池数量可以指定，可以根据时间需要对线程进行调度
备注：
（1）newFixedThreadPool：该线程池数量始终不变，当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有，则新的任务会被暂存在一个任务队列中，待有线程空闲，便处理在任务队列中的任务。（LinkedBlockingQueue阻塞队列）
（2）newSingleThreadExecutor：若多个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按先入先出的顺序执行队列中的任务。（LinkedBlockingQueue阻塞队列）
（3）newCachedThreadPool：线程池的线程数量不确定，但若有空闲线程可以复用，则会优先使用可复用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池中进行复用。（SynchronousQueue阻塞队列）
3.2 ThreadPoolExecutor类
Public ThreadPoolExecutor(
int corePoolSize, //线程池中的线程数量
int maximumPoolSize, //线程池中最大的线程数量
Long keepAliveTime, //当线程池数量超过corePoolSize时，多余的空闲线程的存活时间
TimeUnit unit, //keepalivetime的单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, //任务队列，被提交但是尚未被执行的任务
ThreadFactory threadFactory, //线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可
RejectExecutionHandle handler //拒绝策略。当任务太多来不及处理，如何拒绝任务（线程池中的线程数量已经达到maximumPoolSize并且等待队列已经满了）
)
3.3 任务队列 BlockingQueue
- SynchronousQueue：直接提交队列，newCachedThreadPool()。提交的任务不会被真实地保存，而总是将新的任务提交到线程执行，如果没有空闲的线程，则尝试创建新的线程，若干线程数量已经达到最大值，则执行拒绝策略。
- ArrayBlockingQueue：有界的任务队列，若有新的任务需要执行，如果线程池的实际线程数小于corePoolSize，则会优先创建新的线程，若大于corePoolSize，则会将新任务加入到等待队列。若等待队列已满，无法加入，则在总线程数不大于maximumPoolSize的前提下创建新的线程执行任务。若大于maximumPoolSize，则执行拒绝策略。
- LinkedBlockingQueue：无界的任务队列，newFixedThreadPool()、newSingleThreadExecutor()。若有新的任务提交，如果系统的线程数小于corePoolSize时，线程池会生成新的线程执行任务，但当系统的线程数达到corePoolSize后，就不会继续增加。若后续有新的任务提交，而又没有空闲的线程资源，则任务直接进入队列等待。
- PriorityBlockingQueue：优先任务队列。带有执行优先级的队列
4 JDK并发容器
4.1 ConcurrentHashMap
（1）描述：线程安全的HashMap集合，高效的并发HashMap
（2）问题：HashTable也是线程安全的Key-Value集合，HashTable与ConcurrentHashMap的区别？
- 两者主要是在性能上的差异，HashTable的所有操作都会锁住整个对象，虽然能够保证线程安全，但是性能上较差；ConcurrentHashMap内部使用Segment数组，每个Segment类似于HashTable，在“写”线程或者部分特殊的“读”线程中锁住的是整个Segment对象，其他的线程能够并发执行其它的Segment对象。
（3）实现：（锁粒度小）
ConcurrentHashMap的内部进一步细分了若干个小的HashMap，称之为段（Segment），默认情况下，一个ConcurrentHashMap被进一步细分为16个段（默认的数组大小为16）。
如果需要在ConcurrentHashMap中增加一个新的表项，并不是将整个HashMap加锁，而是首先根据hashCode得到该表项应该被存放在哪个段中，然后对该段进行加锁，并完成put操作。在多线程环境中，如果多个线程同时进行put操作，只要被加入的表项不存放在同一个段中，则线程间便可以做到真正的并行。
问题：如果系统需要取得全局锁时，其消耗的资源会比较多，因为必须获得所有segment段的锁，才能进行后续的全局性的操作，例如获得ConcurrentHashMap的size()。
4.2 CopyOnWriteArrayList
（1）描述：实现高效读取的线程安全ArrayList，内部在实现“读-写/读”操作时不会阻塞线程，只有在“写-写”操作时才会进行阻塞。
（2）实现：
“读-写”操作时，不需要阻塞线程，对共享资源用关键字volatile修饰，实现资源的透明，当发现写操作的时候会从原始数据copy出一份数据副本，“写”操作只对数据副本进行操作，完成写操作后再将副本数据替换原始数据，实现“写”操作。
4.3 ConcurrentLinkedQueue
线程安全的高并发队列Queue，其内部使用链表作为其数据结构
4.4 BlockingQueue
多线程之间数据的共享通道，Blocking是阻塞的意思，当服务线程（服务线程指不断获取队列中的消息，进行处理的线程）处理完成队列中所有的消息后，它会让服务线程在队列为空时，进行等待，当有新的消息进入队列后，自动将线程唤醒。（其等待唤醒使用可重入锁ReentrantLock的Condition对象的await()和signal()方法来实现）
4.5 ConcurrentSkipListMap
跳表，实现对元素的快速查找。
Collections工具类
（1）线程安全List
public static List<String> list = Collections.synchronizedList(new LinkedList<String>());
（2）线程安全Map
public static Map<K, V> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<K, V>());
（3）线程安全SortedSet
public static SortedSet<String> sortedSet = Collections.synchronizedSortedSet(new SortedSet<String>());
（4）线程安全SortedMap
public static SortedMap<K, V> sortedMap = Collections.synchronizedSortedMap(new SortedMap<K ,V>());
5 Java并发包
java.util.concurrent包下的类为线程安全类。该路径下有一些常用的类，如下：
ConcurrentHashap
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArraySet
Semaphore信号量
CountDownLatch倒计时器
CyclicBarrier循环栅栏
Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor（线程池相关）
BlockingQueue（SynchronousQueue、ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue）
java.util.concurrent.atomic（AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong，无锁基于CAS实现）
java.util.concurrent.locks（Lock可重入锁、Condition可重入锁的等待await和唤醒signal、ReadWriteLock读写分离锁、ReentrantReadWriteLock）