Module java.base

Package java.util.concurrent

package java.util.concurrent

在并发编程中通常有用的实用程序类。此包包括一些小型标准的可扩展框架，以及一些提供有用功能的类，否则实现起来会很繁琐或困难。以下是主要组件的简要描述。另请参见java.util.concurrent.locks和java.util.concurrent.atomic包。

执行器

接口。 Executor是一个简单的标准化接口，用于定义自定义类似线程的子系统，包括线程池、异步I/O和轻量级任务框架。根据使用的具体Executor类，任务可以在新创建的线程中执行，现有任务执行线程中执行，或者调用execute的线程中执行，并且可以按顺序或并发执行。 ExecutorService提供了一个更完整的异步任务执行框架。ExecutorService管理任务的排队和调度，并允许受控关闭。 ScheduledExecutorService子接口和相关接口添加了对延迟和周期性任务执行的支持。ExecutorServices提供方法，安排任何表达为Callable的函数的异步执行，这是Runnable的结果承载类比。 Future返回函数的结果，允许确定执行是否已完成，并提供取消执行的方法。 RunnableFuture是一个Future，具有一个run方法，执行后设置其结果。

实现。类ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor提供可调整、灵活的线程池。

类Executors提供了最常见种类和配置的Executors的工厂方法，以及一些用于使用它们的实用方法。基于Executors的其他实用程序包括提供Futures的常见可扩展实现的具体类FutureTask，以及协调异步任务组处理的ExecutorCompletionService。

类ForkJoinPool提供了一个主要设计用于处理ForkJoinTask及其子类实例的Executor。这些类采用工作窃取调度程序，可实现符合在计算密集型并行处理中经常存在的限制的高吞吐量。

队列

ConcurrentLinkedQueue类提供了一个高效可扩展的线程安全非阻塞FIFO队列。 ConcurrentLinkedDeque类类似，但另外支持Deque接口。

java.util.concurrent中的五个实现支持扩展的BlockingQueue接口，定义了put和take的阻塞版本：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue、PriorityBlockingQueue和DelayQueue。不同的类涵盖了生产者-消费者、消息传递、并行任务处理以及相关并发设计的最常见使用情境。

扩展接口TransferQueue和实现LinkedTransferQueue引入了一个同步的transfer方法（以及相关特性），其中生产者可以选择阻塞等待其消费者。

BlockingDeque接口扩展了BlockingQueue以支持FIFO和LIFO（基于堆栈）操作。类LinkedBlockingDeque提供了一个实现。

时间

TimeUnit类提供了多个粒度（包括纳秒）来指定和控制基于超时的操作。包中的大多数类都包含基于超时的操作，除了无限等待。在使用超时的所有情况下，超时指定方法在指示超时之前应等待的最短时间。实现会尽最大努力尽快检测到超时发生。但是，在检测到超时和线程实际再次执行之间可能会经过无限的时间。所有接受超时参数的方法将小于或等于零的值视为根本不等待。要永久等待，可以使用值Long.MAX_VALUE。

同步器

五个类帮助常见的特殊目的同步习语。

• Semaphore是一个经典的并发工具。
• CountDownLatch是一个非常简单但非常常见的实用程序，用于阻塞直到给定数量的信号、事件或条件发生。
• CyclicBarrier是一个可重置的多方同步点，在某些并行编程风格中很有用。
• Phaser提供了一种更灵活的屏障形式，可用于控制多个线程之间的分阶段计算。
• Exchanger允许两个线程在会合点交换对象，并在几个管道设计中很有用。

并发集合

除了队列，此包还提供了设计用于多线程上下文中使用的集合实现：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。当预计许多线程将访问给定集合时，ConcurrentHashMap通常优于同步的HashMap，ConcurrentSkipListMap通常优于同步的TreeMap。当预计读取和遍历的次数远远超过对列表的更新次数时，CopyOnWriteArrayList优于同步的ArrayList。

在此包中某些类使用的“Concurrent”前缀是一种简写，表示与类似的“同步”类有几个不同之处。例如，java.util.Hashtable和Collections.synchronizedMap(new HashMap())是同步的。但是ConcurrentHashMap是“并发的”。并发集合是线程安全的，但不受单个排除锁的控制。在ConcurrentHashMap的特定情况下，它安全地允许任意数量的并发读取以及大量并发写入。当需要通过单个锁阻止对集合的所有访问时，同步类可能很有用，但会牺牲可伸缩性。在其他情况下，其中多个线程预计将访问共同集合时，“并发”版本通常更可取。当集合未共享或仅在持有其他锁时可访问时，未同步的集合更可取。

大多数并发集合实现（包括大多数队列）还与通常的java.util约定不同，因为它们的迭代器和分割器提供弱一致性而不是快速失败的遍历：

• 它们可以与其他操作同时进行
• 它们永远不会抛出ConcurrentModificationException
• 它们保证遍历元素时，元素会按照构造时的状态遍历一次，可能（但不保证）反映构造后的任何修改。

内存一致性属性

《Java语言规范》第17章定义了对共享变量的读写等内存操作的happens-before关系。一个线程的写操作只有在写操作happens-before读操作时，另一个线程的读操作才能保证看到写操作的结果。 synchronized和volatile构造，以及Thread.start()和Thread.join() 方法可以形成 happens-before 关系。具体来说：

• 线程中的每个操作 happens-before 程序顺序中稍后出现的该线程中的每个操作。
• 监视器的解锁（synchronized 块或方法退出） happens-before 同一监视器的每个后续锁定（synchronized 块或方法进入）。由于 happens-before 关系是传递的，解锁之前线程的所有操作 happen-before 所有后续锁定该监视器的线程的所有操作。
• 对 volatile 字段的写入 happens-before 该字段的每个后续读取。对 volatile 字段的写入和读取具有类似于进入和退出监视器的内存一致性效果，但不涉及互斥锁定。
• 对线程调用 start happens-before 启动线程中的任何操作。
• 线程中的所有操作 happen-before 任何其他线程成功从该线程的 join 中返回。

java.util.concurrent 及其子包中所有类的方法扩展了这些保证到更高级别的同步。具体来说：

• 在将对象放入任何并发集合之前线程中的操作 happens-before 在另一个线程中访问或从集合中删除该元素的操作。
• 在将 Runnable 提交给 Executor 之前线程中的操作 happens-before 其执行开始。对于提交给 ExecutorService 的 Callables 也是如此。
• 由 Future 表示的异步计算中的操作 happens-before 在另一个线程中通过 Future.get() 检索结果的操作。
• 在“释放”同步器方法（如 Lock.unlock、Semaphore.release 和 CountDownLatch.countDown）之前的操作 happens-before 在另一个线程中对同一同步器对象的成功“获取”方法（如 Lock.lock、Semaphore.acquire、Condition.await 和 CountDownLatch.await）之后的操作。
• 对通过 Exchanger 成功交换对象的每对线程，每个线程中的 exchange() 之前的操作 happens-before 另一个线程中相应 exchange() 之后的操作。
• 在调用 CyclicBarrier.await 和 Phaser.awaitAdvance（以及其变体）之前的操作 happens-before 由屏障操作执行的操作，以及屏障操作执行的操作 happens-before 从其他线程的相应 await 成功返回之后的操作。

查看 Java 语言规范:

17.4.5 Happens-before Order

自 JDK 版本:

1.5

Related Packages

Package	Description
java.util	包含集合框架、一些国际化支持类、服务加载器、属性、随机数生成、字符串解析和扫描类、Base64 编码和解码、位数组，以及几个杂项实用类。
java.util.concurrent.atomic	一小组支持在单个变量上进行无锁线程安全编程的类。
java.util.concurrent.locks	提供了一个用于锁定和等待条件的接口和类框架，与内置的同步和监视器不同。

Class	Description
AbstractExecutorService	提供了 ExecutorService 执行方法的默认实现。
ArrayBlockingQueue<E>	由数组支持的有界 阻塞队列。
BlockingDeque<E>	一个 Deque，还支持在检索元素时等待双端队列变为非空，并在存储元素时等待双端队列中有空间可用。
BlockingQueue<E>	一个 Queue，还支持在检索元素时等待队列变为非空，并在存储元素时等待队列中有空间可用。
BrokenBarrierException	当线程尝试等待处于破损状态的屏障，或者在线程等待时屏障进入破损状态时抛出的异常。
Callable<V>	返回结果并可能抛出异常的任务。
CancellationException	表示由于任务被取消而无法检索值生成任务（例如 FutureTask）的结果而抛出的异常。
CompletableFuture<T>	可以显式完成（设置其值和状态）的 Future，可以用作 CompletionStage，支持依赖函数和在其完成时触发的操作。
CompletableFuture.AsynchronousCompletionTask	通过 async 方法生成的异步任务的标记接口。
CompletionException	在完成结果或任务的过程中遇到错误或其他异常时抛出的异常。
CompletionService<V>	将新的异步任务的生成与已完成任务结果的消费分离的服务。
CompletionStage<T>	可能是异步计算的阶段，在另一个 CompletionStage 完成时执行操作或计算值。
ConcurrentHashMap<K,V>	支持检索的完全并发性和更新的高预期并发性的哈希表。
ConcurrentHashMap.KeySetView<K,V>	将 ConcurrentHashMap 视为键的 Set，其中可以通过映射到公共值来选择性地启用添加。
ConcurrentLinkedDeque<E>	基于链接节点的无界并发 双端队列。
ConcurrentLinkedQueue<E>	基于链接节点的无界线程安全 队列。
ConcurrentMap<K,V>	提供线程安全性和原子性保证的 Map。
ConcurrentNavigableMap<K,V>	支持 NavigableMap 操作的 ConcurrentMap，对其可导航子映射递归支持。
ConcurrentSkipListMap<K,V>	可扩展的并发 ConcurrentNavigableMap 实现。
ConcurrentSkipListSet<E>	基于 ConcurrentSkipListMap 的可扩展并发 NavigableSet 实现。
CopyOnWriteArrayList<E>	ArrayList 的线程安全变体，在执行所有变异操作（add、set 等）时通过制作基础数组的新副本来实现。
CopyOnWriteArraySet<E>	使用内部 CopyOnWriteArrayList 执行所有操作的 Set。
CountDownLatch	允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成的同步辅助。
CountedCompleter<T>	在触发并且没有剩余待处理操作时执行完成操作的 ForkJoinTask。
CyclicBarrier	允许一组线程等待彼此达到共同屏障点的同步辅助。
Delayed	用于标记应在给定延迟后执行操作的对象的混合样式接口。
DelayQueue<E extends Delayed>	基于 Delayed 元素的无界 阻塞队列，其中元素通常在其延迟到期时变为可删除。
Exchanger<V>	线程可以在其中配对并交换元素的同步点。
ExecutionException	尝试检索由于任务抛出异常而中止的任务的结果时抛出的异常。
Executor	执行提交的 Runnable 任务的对象。
ExecutorCompletionService<V>	使用提供的 Executor 执行任务的 CompletionService。
Executors	为在此包中定义的 Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 类的工厂和实用方法。
ExecutorService	提供管理终止的方法和可以生成用于跟踪一个或多个异步任务进度的 Future 的方法的 Executor。
Flow	用于建立流控制组件的相关接口和静态方法，其中 Publishers 生成由一个或多个 Subscribers 消费的项目，每个项目由一个 Subscription 管理。
Flow.Processor<T,R>	充当订阅者和发布者的组件。
Flow.Publisher<T>	生成由订阅者接收的项目（和相关的控制消息）的生产者。
Flow.Subscriber<T>	消息的接收者。
Flow.Subscription	将 Flow.Publisher 和 Flow.Subscriber 连接的消息控制。
ForkJoinPool	用于运行 ForkJoinTask 的 ExecutorService。
ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory	用于创建新的 ForkJoinWorkerThread 的工厂。
ForkJoinPool.ManagedBlocker	用于扩展在 ForkJoinPool 中运行的任务的托管并行性的接口。
ForkJoinTask<V>	在 ForkJoinPool 中运行的任务的抽象基类。
ForkJoinWorkerThread	由 ForkJoinPool 管理的线程，执行 ForkJoinTask。
Future<V>	Future 代表异步计算的结果。
Future.State	表示计算状态。
FutureTask<V>	可取消的异步计算。
LinkedBlockingDeque<E>	基于链接节点的可选有界 阻塞双端队列。
LinkedBlockingQueue<E>	基于链接节点的可选有界 阻塞队列。
LinkedTransferQueue<E>	基于链接节点的无界 TransferQueue。
Phaser	可重用的同步屏障，功能类似于 CyclicBarrier 和 CountDownLatch，但支持更灵活的用法。
PriorityBlockingQueue<E>	使用与 PriorityQueue 类相同的排序规则，并提供阻塞检索操作的无界 阻塞队列。
RecursiveAction	递归无结果的 ForkJoinTask。
RecursiveTask<V>	递归有结果的 ForkJoinTask。
RejectedExecutionException	当任务无法接受执行时由 Executor 抛出的异常。
RejectedExecutionHandler	无法由ThreadPoolExecutor执行的任务的处理程序。
RunnableFuture<V>	一个Future，它是一个Runnable。
RunnableScheduledFuture<V>	一个ScheduledFuture，它是一个Runnable。
ScheduledExecutorService	一个ExecutorService，可以安排在给定延迟后运行命令，或定期执行。
ScheduledFuture<V>	可以取消的延迟产生结果的操作。
ScheduledThreadPoolExecutor	一个ThreadPoolExecutor，可以在给定延迟后额外安排命令运行，或定期执行。
Semaphore	计数信号量。
StructuredTaskScopePREVIEW<T>	预览。 结构化并发的基本API。
StructuredTaskScope.ShutdownOnFailurePREVIEW	预览。 一个StructuredTaskScope，捕获第一个子任务失败的异常失败预览。
StructuredTaskScope.ShutdownOnSuccessPREVIEW<T>	预览。 一个StructuredTaskScope，捕获第一个子任务成功完成的结果成功预览。
StructuredTaskScope.SubtaskPREVIEW<T>	预览。 代表使用StructuredTaskScope.fork(Callable)分叉的子任务预览。
StructuredTaskScope.Subtask.StatePREVIEW	预览。 代表子任务的状态。
StructureViolationExceptionPREVIEW	预览。 检测到结构违规时抛出的异常。
SubmissionPublisher<T>	一个Flow.Publisher，异步向当前订阅者发布提交的（非空）项目，直到关闭。
SynchronousQueue<E>	一个阻塞队列，其中每个插入操作必须等待另一个线程的相应删除操作，反之亦然。
ThreadFactory	根据需要在当前线程上创建新线程的对象。
ThreadLocalRandom	随机数生成器（周期为264），仅限于当前线程。
ThreadPoolExecutor	一个ExecutorService，使用可能有多个池化线程之一执行每个提交的任务，通常使用Executors工厂方法进行配置。
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy	拒绝任务的处理程序，抛出一个RejectedExecutionException。
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy	拒绝任务的处理程序，在execute方法的调用线程中直接运行被拒绝的任务，除非执行程序已关闭，在这种情况下任务将被丢弃。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy	拒绝任务的处理程序，丢弃最老的未处理请求，然后重试execute，除非执行程序已关闭，在这种情况下任务将被丢弃。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy	拒绝任务的处理程序，静默丢弃被拒绝的任务。
TimeoutException	当阻塞操作超时时抛出的异常。
TimeUnit	一个TimeUnit表示给定粒度单位的时间持续时间，并提供跨单位进行转换的实用方法，并在这些单位中执行定时和延迟操作。
TransferQueue<E>	一个BlockingQueue，其中生产者可以等待消费者接收元素。