JUC并发队列及应用

1.队列类型

阻塞队列：为了保证线程安全采用阻塞线程方式操作队列。
非阻塞队列：不阻塞线程操作队列。
有界队列: 队列长度有限制。
无界队列: 队列长度无限制。

2.无界非阻塞队列ConcurrentLinkedQueue：

实现结构：单向链表。
实现线程安全方式：CAS【非阻塞】，poll出队和add/offer方法入队都是采用CAS机制来实现线程安全。
典型应用:Tomcat 中NioEndpoint使用ConcurrentLinkedQueue来接收请求。
特点：性能优越，适用于读多写少的场景。

3.无界阻塞队列LinkedBlockingQueue:

实现方式：单向链表
实现线程安全方式：take 和 put 对应【阻塞方法】，poll和offer对应【非阻塞方法】
如果take执行过程中队列为空/put队列已满则会陷入阻塞。poll/offer不会阻塞，而是直接返回null/false。
采用两个独占锁来实现头尾节点操作原子性，并都配备了一个条件队列，存放被阻塞的线程，结合入队出队可实现生产消费模型。【入队出队可同时运行】
典型应用：JDK 线程池等
特点：容量可达Integer.MAX_VALUE值，先进先出，存取分离，并且能保证节点前后置不乱，删除节点时加两把锁，性能优越。

4.有界阻塞队列ArrayBlockingQueue:

实现方式：数组
实现线程安全方式: 全局独占锁
典型应用：异步日志打印等
特点：同时只能有一个线程进行入队或者出队操作。size计算精确。

5.带优先级无界阻塞队列PriorityBlockingQueue:

实现方式：平衡二叉树堆 数组进行存储
实现线程安全方式：一个独占锁
典型应用：任务调度，资源分配、事件处理等
特点：同时只能有一个线程进行入队或出队，但是由于是无界的，可一直put，不会陷入阻塞，内置使用CAS算法进行扩容操作，可自定以优先级比较规则。

6.无界阻塞延迟队列DelayQueue:

实现方式：优先级队列，且元素必须要实现Delayed接口
实现线程安全方式： 独占锁
典型应用：定时发送邮件、定期数据清理、订单支付、延时发送消息、缓存过期清除等
特点：每个元素都有个过期时间、只有过期元素才会出队列。可实现延时功能。也可自定义元素比较规则。

7.额外补充

1.JDK7新增ThreadLocalRandom类，弥补传统Random类在多线程高并发请求下性能缺陷。
Random采用CAS机制来确保seed种子一定是基于上个seed种子生成的新种子，然后参与计算生成随机数。

   protected int next(int bits) {long oldseed, nextseed;AtomicLong seed = this.seed;do {oldseed = seed.get();nextseed = (oldseed * multiplier + addend) & mask;} while (!seed.compareAndSet(oldseed, nextseed));return (int)(nextseed >>> (48 - bits));}

CAS机制在高并发多线程下的缺陷就是不断自旋获取锁，大量占用CPU
为了解决这个问题，引入了ThreadLocalRandom类。将seed挪到Thread实例对象中。每个Thread都有一分属于自己的seed 也就是ThreadLocalRandomSeed。

带大家看下这个ThreadLocalRandom类生成随机数nextInt()方法执行逻辑

	@Overridepublic int nextInt() {return mix32(nextSeed());}// 因此这个nextSeed() 要保证原子性。final long nextSeed() {Thread t; long r; // read and update per-thread seedU.putLong(t = Thread.currentThread(), SEED,r = U.getLong(t, SEED) + (t.threadId() << 1) + GOLDEN_GAMMA);return r;}// 逻辑计算是固定的。private static int mix32(long z) {z = (z ^ (z >>> 33)) * 0xff51afd7ed558ccdL;return (int)(((z ^ (z >>> 33)) * 0xc4ceb9fe1a85ec53L) >>> 32);}

SEED来源于Thread 类中threadLocalRandomSeed 值。由于该是线程独立私有，因此多线程情况下不会发生生成同样随机数的情况，同时也避免了CAS所带来的锁竞争引发的CPU资源损耗。

2.SimpleDateFormat线程不安全，多线程情况下建议放入ThreadLocal中，记得使用完手动删除，避免内存泄漏。
3.Timer类定时任务执行多个TimerTask,如果存在一个方法抛出异常则会自动停止所有task，解决方案就是使用ScheduledThreadPoolExecutor中的schedule方法执行多个task。
4.需要复用且会被下游方法修改的参数要进行深复制，否则会出现错误结果。引用类型作为集合作为另一个集合的构造函数的参数，【引用传递】使用同一份引用，此时要采用深复制。
5.线程池和线程构建需要补充业务相关的名称，便于排查异常。
6.线程池关闭记得调用shutdown关闭线程池。
7.线程池使用FutureTask，为了避免在DiscardPolicy/DiscardOldestPolicy策略下调用get方法陷入阻塞，建议使用带超时时间的get方法。