面试题：简述常用的 Java 并发工具类有哪些？

Java 提供了丰富的并发工具类，位于 java.util.concurrent 包中，用于简化多线程编程并提高性能。以下是常用的并发工具类及其用途：

1. 线程池相关

ExecutorService：
- 用于管理线程池，支持提交任务并返回 Future 对象。
- 常用实现类：ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor。
Executors：
- 工厂类，用于创建不同类型的线程池。
- 常用方法：
  - newFixedThreadPool(int nThreads)：固定大小的线程池。
  - newCachedThreadPool()：可缓存的线程池。
  - newSingleThreadExecutor()：单线程的线程池。
  - newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：支持定时任务的线程池。

2. 同步工具

CountDownLatch：
- 允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
- 使用场景：主线程等待多个子线程完成任务。
CyclicBarrier：
- 让一组线程相互等待，达到屏障点时继续执行。
- 使用场景：多线程分阶段任务。
Semaphore：
- 控制同时访问资源的线程数量。
- 使用场景：限流、资源池管理。
Phaser：
- 更灵活的同步工具，支持分阶段的任务协调。
- 使用场景：复杂的多线程任务协调。

3. 线程安全的集合

ConcurrentHashMap：
- 线程安全的哈希表，性能优于 Hashtable。
CopyOnWriteArrayList：
- 线程安全的列表，适合读多写少的场景。
BlockingQueue：
- 线程安全的队列，支持阻塞操作。
- 常用实现类：
  - ArrayBlockingQueue：基于数组的有界队列。
  - LinkedBlockingQueue：基于链表的可选有界队列。
  - PriorityBlockingQueue：支持优先级的无界队列。
  - SynchronousQueue：不存储元素的队列，用于直接传递任务。

4. 原子变量

AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean：
- 提供原子操作的整型、长整型和布尔型变量。
AtomicReference：
- 提供原子操作的对象引用。
AtomicStampedReference：
- 解决 ABA 问题的原子引用。

5. 锁相关

ReentrantLock：
- 可重入锁，比 synchronized 更灵活，支持公平锁和非公平锁。
ReentrantReadWriteLock：
- 读写锁，支持读操作并发，写操作独占。
StampedLock：
- 更高效的读写锁，支持乐观读。

6. Future 和 CompletableFuture

Future：
- 表示异步计算的结果，支持获取计算结果或取消任务。
CompletableFuture：
- 更强大的异步编程工具，支持链式调用和组合多个异步任务。

示例代码

// 使用 CountDownLatch
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Task completed");
        latch.countDown();
    }).start();
}
latch.await(); // 等待所有任务完成

// 使用 ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", 1);

// 使用 CompletableFuture
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
                .thenApplyAsync(s -> s + " World")
                .thenAccept(System.out::println);