并发设计模式有哪些经典案例

并发设计模式是在多线程编程中用于解决常见问题的模板。以下是一些经典的并发设计模式案例：

1. 生产者-消费者模式

描述：生产者生成数据并将其放入缓冲区，消费者从缓冲区中取出数据进行处理。 应用场景：适用于任务分发、日志处理等。

经典实现：

• 使用阻塞队列（如Java中的BlockingQueue）来实现缓冲区。
• 生产者和消费者线程通过队列进行通信。

2. 读者-写者模式

描述：允许多个读者同时读取共享资源，但只允许一个写者写入共享资源。 应用场景：适用于读操作远多于写操作的场景，如缓存系统。

经典实现：

• 使用信号量或条件变量来控制对共享资源的访问。
• 读者和写者之间通过状态变量进行协调。

3. 哲学家就餐问题

描述：五个哲学家围坐在一张圆桌旁，每个哲学家之间有一根筷子。哲学家们交替地进行思考和进餐，但必须同时拿起两根筷子才能吃饭。 应用场景：用于测试并发算法的正确性和性能。

经典实现：

• 使用资源分级法或信号量来解决死锁问题。
• 确保哲学家们不会同时拿起同一根筷子。

4. 线程池模式

描述：预先创建一组线程，并将任务提交给这些线程执行，而不是每次都创建新线程。 应用场景：适用于需要频繁创建和销毁线程的场景，如Web服务器。

经典实现：

• 使用Java中的ExecutorService接口及其实现类（如ThreadPoolExecutor）。
• 线程池可以配置核心线程数、最大线程数、任务队列等参数。

5. Future模式

描述：允许一个线程提交一个任务并立即返回一个Future对象，该对象可以用来查询任务的状态或获取任务的结果。 应用场景：适用于异步编程和回调机制。

经典实现：

• 使用Java中的Future接口及其相关类（如CompletableFuture）。
• Future对象提供了get()方法来获取任务结果，该方法会阻塞直到任务完成。

6. 锁分段技术

描述：将共享资源分成多个段，每个段有自己的锁，从而减少锁的竞争。 应用场景：适用于高并发读写的场景，如哈希表。

经典实现：

• Java中的ConcurrentHashMap使用了锁分段技术。
• 每个段（bucket）有自己的锁，不同的线程可以同时访问不同的段。

7. 读写锁模式

描述：结合了读锁和写锁，允许多个读者同时读取共享资源，但只允许一个写者写入共享资源，并且在写操作进行时不允许读者访问。 应用场景：适用于读多写少的场景。

经典实现：

• Java中的ReentrantReadWriteLock类提供了读锁和写锁。
• 读锁可以被多个线程同时持有，而写锁是独占的。

8. 单例模式（线程安全）

描述：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。 应用场景：适用于需要全局唯一实例的场景，如配置管理器。

经典实现：

• 使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）来确保线程安全。
• 使用静态内部类的方式来实现延迟加载和线程安全。

这些设计模式在并发编程中非常有用，可以帮助开发者编写出高效、可靠的并发代码。