JUC并发编程

什么是JUC

在这里插入图片描述
java.util 工具包、包、分类

业务：普通的线程代码 Thread
Runnable：没有返回值、效率比Callable 相对较低！
在这里插入图片描述

线程和进程

进程：一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合；

一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个！

Java默认有几个线程？ 2 个 mian、GC
线程：开了一个进程 Typora，写字，自动保存（线程负责的）
对于Java而言：Thread、Runnable、Callable

Java 真的可以开启线程吗？ 开不了

 public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }
 // 本地方法，底层的C++ ，Java 无法直接操作硬件 
    private native void start0();

并发、并行

并发编程：并发、并行

并发（多线程操作同一个资源）

CPU 一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破，快速交替

并行（多个人一起行走）

CPU 多核，多个线程可以同时执行；线程池

 public static void main(String[] args) {
        // 获取cpu的核数
        // CPU 密集型，IO密集型 
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());//12
    }

并发编程的本质：充分利用CPU的资源
所有的公司都很看重！
企业，挣钱=> 提高效率，裁员，找一个厉害的人顶替三个不怎么样的人；
人员（减）、技术成本（高）

线程有几个状态

public enum State {
		// 新生
        NEW,
        //运行
        RUNNABLE,
        //阻塞
        BLOCKED, 
        //等待，死死地等 
        WAITING, 
        //// 超时等待 
        TIMED_WAITING,
         // 终止 
        TERMINATED;
    }

wait/sleep 区别

1、来自不同的类
wait => Object
sleep => Thread
2、关于锁的释放
wait 会释放锁，sleep 睡觉了，抱着锁睡觉，不会释放
3、使用的范围是不同的
wait：必须在同步代码块中
sleep：可以再任何地方睡
4、是否需要捕获异常
wait 不需要捕获异常
sleep 必须要捕获异常

Lock锁（重点）

传统 Synchronized

public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //并发；多线程操作同一个资源类，把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();
        //函数式接口，jdk1.8 Lambda：表达式（参数）->(代码}
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"C").start();

    }

}
class Ticket{
    //属性方法
    private int number=50;
    public synchronized void sale(){
        if(number>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第："+(number--)+"票，剩余："+number);
        }
    }
}

Lock 接口

在这里插入图片描述

公平锁：十分公平：可以先来后到
非公平锁：十分不公平：可以插队（默认）

Synchronized 和 Lock 区别

1、Synchronized 内置的Java关键字， Lock 是一个Java类

2、Synchronized 无法判断获取锁的状态，Lock 可以判断是否获取到了锁

3、Synchronized 会自动释放锁，lock 必须要手动释放锁！如果不释放锁，死锁

4、Synchronized 线程 1（获得锁，阻塞）、线程2（等待，傻傻的等）；Lock锁就不一定会等待下去；

5、Synchronized 可重入锁，不可以中断的，非公平；Lock ，可重入锁，可以判断锁，非公平（可以自己设置）；

6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock 适合锁大量的同步代码！

锁是什么，如何判断锁的是谁

生产者和消费者问题

面试的：单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁

生产者和消费者问题 Synchronized 版

/**
 * 线程之间的週信题：生产者和消赏者问题！等待唤，知唤
 * 线程交替执行 A B操作问一个变量num=0
 * A num+1
 * B num-1
 */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
    }
}
class Data{ //资源类
    private int number=0;
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        if(number!=0){
            //等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        //通知其他线程 +1完毕
        this.notifyAll();

    }
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        if(number==0){
            //等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        //通知其他线程 -1完毕
        this.notifyAll();
    }

}

问题存在，A B C D 4 个线程！虚假唤醒

在这里插入图片描述

防止虚假唤醒

if 改为 while 判断

/**
 * 线程之间的週信题：生产者和消赏者问题！等待唤，知唤
 * 线程交替执行 A B操作问一个变量num=0
 * A num+1
 * B num-1
 */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"D").start();
    }
}
class Data{ //资源类
    private int number=0;
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        while(number!=0){
            //等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        //通知其他线程 +1完毕
        this.notifyAll();

    }
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        while(number==0){
            //等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        //通知其他线程 -1完毕
        this.notifyAll();
    }

}

JUC版的生产者和消费者问题

在这里插入图片描述
通过Lock 找到 Condition

代码实现：

/**
 * 线程之间的週信题：生产者和消赏者问题！等待唤，知唤
 * 线程交替执行 A B操作问一个变量num=0
 * A num+1
 * B num-1
 */
public class B {
    public static void main(String[] args) {
        Data2 data = new Data2();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"D").start();
    }
}

class Data2{ //资源类
    private int number=0;
    Lock lock=new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();
    public  void increment() throws InterruptedException {
       try {
           lock.lock();
           while(number!=0){
               //等待
               condition.await();
           }
           number++;

           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
           //通知其他线程 +1完毕
           //唤醒全部
           condition.signalAll();
       }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
       }finally {
           lock.unlock();
       }

    }
    public  void decrement() throws InterruptedException {
      try {
          lock.lock();
          while(number==0){
              //等待
              condition.await();
          }
          number--;
          System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
          //通知其他线程 -1完毕
          //唤醒全部
          condition.signalAll();
      }catch (Exception e){
          e.printStackTrace();
      }finally {
            lock.unlock();
      }
    }

}

任何一个新的技术，绝对不是仅仅只是覆盖了原来的技术，优势和补充！

Condition 精准的通知和唤醒线程

/**
 * 线程之间的週信题：生产者和消赏者问题！等待唤，知唤
 * 线程交替执行 A B操作问一个变量num=0
 * A num+1
 * B num-1
 * A 执行完 调用B  B执行完调用C C执行完调用A
 */
public class C {
    public static void main(String[] args) {
        Data3 data = new Data3();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.printA();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.printB();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.printC();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
    }
}

class Data3{ //资源类
    private int number=1; //1A 2B 3C
    Lock lock=new ReentrantLock();
    Condition condition1 = lock.newCondition();
    Condition condition2 = lock.newCondition();
    Condition condition3 = lock.newCondition();
    public void printA(){
        lock.lock();
        try {
            while (number!=1){
                //等待
                condition1.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"AAAAAA");
            }
            //唤醒指定的方法 B
            number=2;
            condition2.signal();
        }catch (Exception e){

        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void printB(){
        lock.lock();
        try {
            while (number!=2){
                //等待
                condition2.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"BBBBBB");
            }
            //唤醒指定的方法 B
            number=3;
            condition3.signal();
        }catch (Exception e){

        }finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }
    }
    public void printC(){
        lock.lock();
        try {
            while (number!=3){
                //等待
                condition3.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"CCCCCC");
            }
            //唤醒指定的方法 B
            number=1;
            condition1.signal();
        }catch (Exception e){

        }finally {
            lock.unlock();//释放锁
        }
    }

}

在这里插入图片描述

8锁现象

如何判断锁的是谁！永远的知道什么锁，锁到底锁的是谁

深刻理解我们的锁

/** *
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 *1、标准情况下，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话 * /
 *1、sendSms延迟4秒，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        phone phone = new phone();
        //锁的存在
        new Thread(()->{
           phone.sendSms();

        },"A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(()->{
            phone.call();
        },"B").start();
    }
}
class phone{
    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
    // 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
}

/** *
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 * 3、 增加了一个普通方法后！先执行发短信还是Hello？ 普通方法 *
 * 4、 两个对象，两个同步方法， 发短信还是 打电话？ // 打电话
 */
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个不同的对象 两把锁
        phone2 phone = new phone2();
        phone2 phone2 = new phone2();
        //锁的存在 
        new Thread(()->{
           phone.sendSms();

        },"A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
     /*   new Thread(()->{
            phone2.hello();
        },"C").start();*/
    }
}

class phone2{
    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
    // 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
    // 这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响
    public void hello(){
        System.out.println("hello");
    }
}

/** *
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 */
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        //static 类一加载就有了  所以锁定的是class
        phone3 phone3 = new phone3();
        //锁的存在 
        new Thread(()->{
           phone3.sendSms();
        },"A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(()->{
            phone3.call();
        },"B").start();
    }
}

class phone3{
    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
    // 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
    //static 类一加载就有了  所以锁定的是class
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public static synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
}

/** *
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 */
public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        //static 类一加载就有了  所以锁定的是class
        phone4 phone4 = new phone4();
        //锁的存在 
        new Thread(()->{
           phone4.sendSms();
        },"A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(()->{
            phone4.call();
        },"B").start();
    }
}

class phone4{

    //静态的同步方法
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
}

集合类不安全

List 不安全

并发下的List

public class ListUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(list);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

运行报错
在这里插入图片描述
查看ArrayList的add底层代码

在这里插入图片描述
查看Vector的add底层代码

区别：就加了个synchronized
那JDK为什么不在ArrayList的add加上synchronized呢

并且Vector的出现比ArrayList要早
为了考虑效率问题所以去掉了synchronized

解决方案

使用Vector
使用Collections下的synchronizedList方法
使用JUC下的CopyOnWriteArrayList方法

public class ListUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
        //List<String> list = new Vector<>();
        //List<String> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        List<String> list= new CopyOnWriteArrayList<>();
        /**
         * 解决方案：
         * 1.List<String> list = new Vector<>();
         * 2.List<String> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
         *
         * Copywrite写入阿复制 COW 计算初程序设领域的一种优化策略
         * 多个线程调用的时候，List读取的时候，固定的，写入（覆盖）
         * 在写入的时候避免盖，造成数据问题
         * 3.List<String> list= new CopyOnWriteArrayList<>();
         *
         * CopyOnWriteArrayList比Vector厉害在哪里 看源码
         */

        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(list);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

Vector的add方法
在这里插入图片描述
CopyOnWriteArrayList的add方法

CopyOnWriteArrayList比Vector厉害在哪里？

Vector是增删改查方法都加了synchronized保证同步，但是每个方法执行的时候都要去获得锁，性能就会大大下降
而CopyOnWriteArrayList 只是在增删改上加锁，但是读不加锁，在读方面的性能就好于Vector，CopyOnWriteArrayList支持读多写少的并发情况，读写分离，写时复制出一个新的数组，完成插入、修改或者移除操作后将新数组赋值给array

Set不安全

多条线程执行set添加方法

public class SetUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        for (int i = 1; i <=30; i++) {
            new Thread(()->{
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(set);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

在这里插入图片描述
报错，线程不安全

解决方案

使用Collections下的Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());方法创建Set集合
使用JUC下的CopyOnWriteArraySet方法

public class SetUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
       // Set<String> set = new HashSet<>();
        //Set<String> set=Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        /**
         * 解决方案
         * 1. Set<String> set=Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
         * 2. Set<String> set=new CopyOnWriteArraySet<>();
         *
         */
        Set<String> set=new CopyOnWriteArraySet<>();
        for (int i = 1; i <=30; i++) {
            new Thread(()->{
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(set);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

HashSet底层是什么？

HashSet底层就是HashMap的底层实现原理，就只是加了个key不能被重复

public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
// add set本质就是 map key是无法重复的！
public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
private static final Object PRESENT = new Object();//不变的值

在这里插入图片描述

HashMap不安全

在这里插入图片描述
并发异常测试

public class MapUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
        //map是这伴用的吗？不是，工作中不用 Hashmap
        //就认等价于什么？ new HashMap<>(16,0.75)
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            new Thread(()->{
                map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

解决方案

在这里插入图片描述

使用Collections下的Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());方法处理并发
JUC下的ConcurrentHashMap方法

public class MapUnSafe {
    public static void main(String[] args) {
        //map是这伴用的吗？不是，工作中不用 Hashmap
        //就认等价于什么？ new HashMap<>(16,0.75)
        // Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
        /**
         * 解决方案
         * 1. Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
         * 2. Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
         */
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            new Thread(()->{
                map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

Callable

在这里插入图片描述

1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不同，run() / call()

在这里插入图片描述
怎么开启Callable

怎么开启callable

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>( Callable )).start();
        MyThread myThread = new MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(myThread);//适配类
        new Thread(futureTask,"A").start();//通过FutureTask开启获取Callable的返回结果
        Integer o =(Integer) futureTask.get();//获取Callable的返回结果 可能会产生阻塞
        System.out.println(o);

    }
}
class MyThread implements Callable<Integer> {


    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("call()");
        return 1024;
    }
}

细节：
1、有缓存
2、结果可能需要等待，会阻塞！

常用的辅助类(必会)

CountDownLatch

在这里插入图片描述

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 总数是6，必须要执行任务的时候，再使用！
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
        for (int i = 1; i <=6; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");
                countDownLatch.countDown();// 数量-1
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行

        System.out.println("Close Door");
        }
}

原理：
countDownLatch.countDown(); // 数量-1

countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
每次有线程调用 countDown() 数量-1，假设计数器变为0，countDownLatch.await() 就会被唤醒，继续执行！

CyclicBarrier

在这里插入图片描述
加法计数器

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 集齐7颗龙珠召唤神龙
         */
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
            System.out.println("召唤神龙成功");
        });
        for (int i = 1; i <=7; i++) {
            final int temp=i;
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集了"+temp+"个龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await();//等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

Semaphore

Semaphore：信号量
在这里插入图片描述
抢车位！
6辆车---3个停车位置

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 限流
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 1; i <=6; i++) {
            new Thread(()->{
                //acquire()得到
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"得到车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    semaphore.release(); // release() 释放
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

原理：

semaphore.acquire() 获得，假设如果已经满了，等待，等待被释放为止！
semaphore.release(); 释放，会将当前的信号量释放 + 1，然后唤醒等待的线程！

作用：多个共享资源互斥的使用！并发限流，控制大的线程数！

读写锁

ReadWriteLock

在这里插入图片描述

/**独占锁（写锁）
 * 一次只能被一个线程占有
 * 共享锁（读锁） 多个线程可以同时占有
 * 
 * ReadWriteLock
 * 读-读  可以共存！
 * 读-写  不能共存！
 * 写-写  不能共存！
 */

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            int temp=i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            int temp=i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}
//加锁
class MyCacheLock{
    private volatile Map<String,Object> map= new HashMap<>();
    //读写锁：
    private ReadWriteLock readWriteLock= new ReentrantReadWriteLock();
    //存 写入的时候 只能有一个线程写入
    public void put(String key,Object value){
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);
            map.put(key,value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入ok");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }

    }
    //读的时候允许多个线程
    public void get(String key){
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
            map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取ok");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }

    }
}


//自定义缓存  没有加锁
class MyCache{
   private volatile Map<String,Object> map= new HashMap<>();
   public void put(String key,Object value){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);
        map.put(key,value);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入ok");
   }
    public void get(String key){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
        map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取ok");
    }
}

阻塞队列

在这里插入图片描述
阻塞队列：

BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西

在这里插入图片描述
什么情况下我们会使用阻塞队列：多线程并发处理，线程池！
学会使用队列
添加、移除

四组API

方式	抛出异常	有返回值，不抛出异常	阻塞等待	超时等待
添加	add	oﬀer()	put()	oﬀer(,,)
移除	remove	poll()	take()	poll(,)
检测队首元素	element	peek	-	-

会抛出异常

public class Test {
 	 /**
     * 抛出异常
     */
    public void test1(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("a"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("b"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("c"));
        /**
         * IllegalStateException抛出异常
         *  System.out.println(arrayBlockingQueue.add("d"));
         */
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        /**队列大小只有3
         * NoSuchElementException抛出异常
         * System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
         */
    }
}

有返回值不会抛出异常


    /**
     * 有返回值 不会抛出异常
     */
    public void test2(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("c"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("d"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
    }

检测队首元素

public void test3(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("c"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("d"));
        System.out.println("队首是"+arrayBlockingQueue.element());//检测队首元素 会抛出异常
        System.out.println("队首是"+arrayBlockingQueue.peek());//检测队首元素 不会抛出异常
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
    }

等待阻塞

/**
     * 等待 阻塞
     *
     */
    public void test4() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        arrayBlockingQueue.put("a");
        arrayBlockingQueue.put("b");
        arrayBlockingQueue.put("c");
        //队列没有位置 d 会一值等待
        //arrayBlockingQueue.put("d");

        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        // 没有元素 会一直等待
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
    }

超时等待自动退出

/**
     * 超时等待
     *
     */
    public void test5() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("c"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS));//等待超过两秒后 就退出

        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS));//等待超过两秒后 就退出

    }

SynchronousQueue 同步队列

没有容量，
进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素！
put、take

/**
 * 同步队列 
 * 和其他的BlockingQueue 不一样， SynchronousQueue 不存储元素 
 * put了一个元素，必须从里面先take取出来，否则不能在put进去值！ 
 */
public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列
        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 1");
                blockingQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 2");
                blockingQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 3");
                blockingQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T1").start();
        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
    }
}

线程池

池化技术

程序的运行，本质：占用系统的资源！优化资源的使用！=>池化技术
线程池、连接池、内存池、对象池///..... 创建、销毁。十分浪费资源
池化技术：事先准备好一些资源，有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我。

线程池的好处:
1、降低资源的消耗
2、提高响应的速度
3、方便管理。

线程复用、可以控制最大并发数、管理线程

线程池：三大方法

在这里插入图片描述

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
       // ExecutorService ThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
       // ExecutorService ThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 创建一 个固定的线程池的大小
        ExecutorService ThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 可伸缩 的，遇强则强，遇弱则弱
        try {
           for (int i = 0; i < 10; i++) {
               ThreadPool.execute(()->{//使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
               });
           }
       }catch (Exception e){
           e.printStackTrace();
       }finally {
           // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
           ThreadPool.shutdown();
       }

    }
}

源码分析

newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,//21亿
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

本质调用的是ThreadPoolExecutor

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程池大小
                              int maximumPoolSize,//最大核心线程池大小
                              long keepAliveTime,//超时了没有人调用就会释放
                              TimeUnit unit,//超时单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,//拒绝策略
                              ThreadFactory threadFactory//线程工厂,创建线程的) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
    }

在这里插入图片描述

手动创建一个线程池

在这里插入图片描述
默认拒绝策略

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
       // ExecutorService ThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
       //ExecutorService ThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 创建一 个固定的线程池的大小
      //ExecutorService ThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 可伸缩 的，遇强则强，遇弱则弱
        ThreadPoolExecutor ThreadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,//核心线程池大小
                5,//最大核心线程池大小
                3,//超时了没有人调用就会释放
                TimeUnit.SECONDS,//超时单位
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂,创建线程的
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//默认的拒绝策略
        );
        /**
         * RejectedExecutionException 拒绝策略异常
         */
        try {
           for (int i = 1; i <=8; i++) {
               ThreadPool.execute(()->{//使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
               });
           }
       }catch (Exception e){
           e.printStackTrace();
       }finally {
           // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
           ThreadPool.shutdown();
       }
    }
}

线程池满了就会回到主方法

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
       // ExecutorService ThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
       //ExecutorService ThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 创建一 个固定的线程池的大小
      //ExecutorService ThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 可伸缩 的，遇强则强，遇弱则弱
        ThreadPoolExecutor ThreadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,//核心线程池大小
                5,//最大核心线程池大小
                3,//超时了没有人调用就会释放
                TimeUnit.SECONDS,//超时单位
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂,创建线程的
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()//哪来的去哪里
        );
        /**
         * RejectedExecutionException 拒绝策略异常
         */
        try {
           for (int i = 1; i <=9; i++) {
               ThreadPool.execute(()->{//使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
               });
           }
       }catch (Exception e){
           e.printStackTrace();
       }finally {
           // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
           ThreadPool.shutdown();
       }

    }
}

在这里插入图片描述
队列满了不会抛出异常

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
       // ExecutorService ThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
       //ExecutorService ThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);// 创建一 个固定的线程池的大小
      //ExecutorService ThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 可伸缩 的，遇强则强，遇弱则弱
        ThreadPoolExecutor ThreadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,//核心线程池大小
                5,//最大核心线程池大小
                3,//超时了没有人调用就会释放
                TimeUnit.SECONDS,//超时单位
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂,创建线程的
                new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()//队列满了 不会抛出异常
        );
        /**
         * RejectedExecutionException 拒绝策略异常
         */
        try {
           for (int i = 1; i <=9; i++) {
               ThreadPool.execute(()->{//使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
               });
           }
       }catch (Exception e){
           e.printStackTrace();
       }finally {
           // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
           ThreadPool.shutdown();
       }

    }
}

四种拒绝策略

/** new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异 常
 *  new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里！
 *  new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常！ 
 *  new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和早的竞争，也不会 抛出异常！ 
 * */

小结和拓展

池的大的大小如何去设置！
了解：IO密集型，CPU密集型：（调优）

   // 大线程到底该如何定义        
   // 1、CPU 密集型，几核，就是几，可以保持CPu的效率高！        
   // 2、IO  密集型   > 判断你程序中十分耗IO的线程，       
    // 程序   15个大型任务  io十分占用资源！

四大函数式接口（必需掌握）

新时代的程序员：lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算

函数式接口：只有一个方法的接口

@FunctionalInterface 
public interface Runnable {    
public abstract void run(); 
} 
// 泛型、枚举、反射 
// lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
 // 超级多FunctionalInterface 
 // 简化编程模型，在新版本的框架底层大量应用！ 
 // foreach(消费者类的函数式接口)

在这里插入图片描述

Function函数式接口

在这里插入图片描述

/**
 * 函数型接口
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
      /* Function<String,String> function = new Function<String, String>() {
            @Override
            public String apply(String s) {
                return null;
            }
        };*/
       //lamda表达式
        Function<String,String> function = (str)->{return str;};
        System.out.println(function.apply("asd"));
    }
}

断定型接口

有一个输入参数，返回值只能是布尔值！
在这里插入图片描述

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        /*Predicate<String> predicate = new Predicate<String>() {
            // 判断字符串是否为空
            @Override
            public boolean test(String s) {
                return s.isEmpty();
            }
        };*/
        Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty(); };
        System.out.println(predicate.test(""));

    }
}

Consumer 消费型接口

在这里插入图片描述

/**
 * Consumer 消费型接口: 只有输入，没有返回值
 */
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
       /* Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String o) {
                System.out.println(o);
            }
        };*/
        Consumer<String> consumer = (str)->{System.out.println(str);};
        consumer.accept("sss");
    }
}

Supplier 供给型接口

在这里插入图片描述

/**
 * Supplier  供给型接口
 */
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
       /* Supplier<Integer> supplier = new Supplier<Integer>() {
            @Override
            public Integer get() {
                return 1024;
            }
        };*/
        Supplier supplier = ()->{ return 1024; };
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

Stream流式计算

什么是Stream流式计算

大数据：存储 + 计算
集合、MySQL 本质就是存储东西的；
计算都应该交给流来操作！
在这里插入图片描述


/**
 * 题目要求：一分钟内完成此题，只能用一行代码实现！
 * 现在有5个用户！筛选：
 * 1、ID 必须是偶数
 * 2、年龄必须大于23岁
 * 3、用户名转为大写字母
 * 4、用户名字母倒着排序
 * 5、只输出一个用户！
 **/
public class StreamPage {
    public static void main(String[] args) {
        User user1 = new User(1,"张三",21);
        User user2 = new User(2,"李四",25);
        User user3 = new User(3,"王五",22);
        User user4 = new User(4,"赵六",23);
        User user5 = new User(5,"孙七",24);
        // 集合就是存储
        List<User> list= Arrays.asList(user1,user2,user3,user4,user5);
        // 计算交给Stream流
        // lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
        list.stream()
                .filter(user -> {return user.getId()%2==0;})//1、ID 必须是偶数
                .filter(user -> {return user.getAge()>23;})//2、年龄必须大于23岁
                .map(user -> {return user.getName().toUpperCase();})//3、用户名转为大写字母
                .sorted((u1,u2)->{return u2.compareTo(u1);})//4、用户名字母倒着排序
                .limit(1)//5、只输出一个用户！
                .forEach(System.out::println);

    }
}


@Data
@AllArgsConstructor
class User{
    private int Id;
    private String name;
    private int age;
}

ForkJoin

什么是 ForkJoin

ForkJoin 在 JDK 1.7 ，并行执行任务！提高效率。大数据量！
大数据：Map Reduce （把大任务拆分为小任务）
在这里插入图片描述

ForkJoin 特点：工作窃取

在这里插入图片描述

ForkJoin

在这里插入图片描述

/**
 *  求和计算的任务！
 *  3000   6000（ForkJoin）  9000（Stream并行流）
 * 如何使用 forkjoin
 * 1、forkjoinPool 通过它来执行
 * 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
 * 3. 计算类要继承 ForkJoinTask
 * */
public class ForkJoinDemo  extends RecursiveTask<Long> {
    private Long start;  // 1
    private Long end;    // 1990900000
    // 临界值
    private Long temp = 10000L;

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    /**
     * 计算方法
     * @return
     */
    @Override
    protected Long compute() {
        if((end-start)<temp){
            Long sum=0L;
            for (Long i = start; i < end; i++) {
                sum+=i;
            }
            return sum;
        }else { // forkjoin 递归
            long middle = (start + end) / 2; // 中间值
            ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle);
            task1.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
            ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle+1, end);
            task2.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
            return task1.join() + task2.join();
        }
    }
}

测试：

/**
 * 同一个任务 别人比你高几十倍
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //test1();//8131
        //test2();//8597
        test3();//208
    }
    //普通程序员
    public static void test1(){
        Long sum=0L;
        long start=System.currentTimeMillis();
        for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
            sum+=i;
        }
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
    }
    //会使用forkjoin
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start=System.currentTimeMillis();
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
        ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);// 提交任务
        Long sum = submit.get();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
    }
    //会使用stream流
    public static void test3(){
        long start=System.currentTimeMillis();
        Long sum= LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
    }
}

异步回调

Future 设计的初衷：对将来的某个事件的结果进行建模

在这里插入图片描述

/**
 * 异步调用： CompletableFuture
 * 异步执行
 * 成功回调
 * 失败回调
 * */
public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //发送一个请求
        // 没有返回值的 runAsync 异步回调
       /* CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync=>void");
        });
        System.out.println("1111");
        completableFuture.get();//获取阻塞执行结果*/


        // 有返回值的 supplyAsync 异步回调
        // ajax，成功和失败的回调
        // 返回的是错误信息；
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync=>Integer");
            int i = 10/0;
            return 200;
        });
        System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
            System.out.println("t=>" + t); // 正常的返回结果            
            System.out.println("u=>" + u); // 错误信息： java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
            }).exceptionally((e) -> {
                System.out.println(e.getMessage());
                return 505; // 可以获取到错误的返回结果
            }).get());

    }
}

JMM

请你谈谈你对 Volatile 的理解

Volatile 是 Java 虚拟机提供轻量级的同步机制
1、保证可见性
2、不保证原子性
3、禁止指令重排

什么是JMM

JMM ： Java内存模型，不存在的东西，概念！约定！

关于JMM的一些同步的约定：
1、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存。
2、线程加锁前，必须读取主存中的新值到工作内存中！
3、加锁和解锁是同一把锁

线程工作内存、主内存

8种操作：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read和write操作在某些平台上允许例外）

lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
read （读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中
use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令
assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中
store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用
write （写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store
必须 write 不允许线程丢弃他近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

问题：程序不知道主内存的值已经被修改过了
在这里插入图片描述

Volatile

保证可见性

public class JMMDemo {
    // 不加 volatile 程序就会死循环！
    // 加 volatile 可以保证可见性
    private volatile static int num = 0;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> { // 线程 1 对主内存的变化不知道的
            while (num == 0) {

            }
        }).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;
        System.out.println(num);

    }
}

不保证原子性

原子性 : 不可分割
线程A在执行任务的时候，不能被打扰的，也不能被分割。要么同时成功，要么同时失败

public class VDemo02 {
    private volatile static int num = 0;
    public static void add(){
        num++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上num结果应该为 2 万
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) {
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + num);
    }
}

如果不加 lock 和 synchronized ，怎么样保证原子性
在这里插入图片描述
使用原子类，解决原子性问题

public class VDemo02 {
    // 原子类的 Integer
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();


    public static void add(){
//        num++;
        num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法， CAS 
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上num结果应该为 2 万
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) {
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + num);
    }
}

这些类的底层都直接和操作系统挂钩！在内存中修改值！Unsafe类是一个很特殊的存在！

指令重排

什么是指令重排：你写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的。
源代码-->编译器优化的重排--> 指令并行也可能会重排--> 内存系统也会重排---> 执行
处理器在进行指令重排的时候，考虑：数据之间的依赖性！

int x = 1; // 1 
int y = 2; // 2 
x = x + 5; // 3
 y = x * x; // 4
我们所期望的：1234  但是可能执行的时候回变成 2134  1324 
可不可能是  4123

可能造成影响的结果： a b x y 这四个值默认都是 0；

线程A	线程B
x=a	y=b
b=1	a=2
正常的结果： x = 0；y = 0；但是可能由于指令重排
线程A	线程B
--	--
b=1	a=2
x=a	y=b
指令重排导致的诡异结果： x = 2；y = 1；

非计算机专业

volatile可以避免指令重排：
内存屏障。CPU指令。作用：
1、保证特定的操作的执行顺序！
2、可以保证某些变量的内存可见性（利用这些特性volatile实现了可见性）
在这里插入图片描述
Volatile 是可以保持可见性。不能保证原子性，由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生

彻底玩转单例模式

饿汉式 DCL懒汉式，深究！

饿汉式

public class Hungry {
    private byte[] data1 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data2 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data3 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data4 = new byte[1024*1024];
    private Hungry(){
    }
    private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
    public static Hungry getInstance(){
        return HUNGRY;
    }
}

DCL 懒汉式

public class LazyMan {
    private static boolean joker = false;
    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (joker == false){
                joker = true;
            }else {
                throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
            }
        }
    }
    private volatile static LazyMan lazyMan;

    // 双重检测锁模式的 懒汉式单例  DCL懒汉式

    public static LazyMan getInstance(){
        if (lazyMan==null){
            synchronized (LazyMan.class){
                if (lazyMan==null){
                    lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                     }
                }
            }
                return lazyMan;
        }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        //        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Field joker = LazyMan.class.getDeclaredField("joker");
        joker.setAccessible(true);
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();
        joker.set(instance,false);
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}

静态内部类

public class Holder {
    public Holder() {
    }
    public static Holder getInstace(){
        return InnerClass.HOLDER;
    }
    public static class InnerClass{   
        private static final Holder HOLDER = new Holder(); 
    }
}

单例不安全，反射

枚举

public enum EnumSingle {
    INSTANCE;
    public EnumSingle getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}
class Test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, InvocationTargetException {
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);
    }
}

深入理解CAS

什么是 CAS

大厂你必须要深入研究底层！有所突破！ 修内功，操作系统，计算机网络原理

public class CASDemo {
    // CAS  compareAndSet : 比较并交换！
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
        // 期望、更新
        // public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
        // 如果我期望的值达到了，那么就更新，否则，就不更新, CAS 是CPU的并发原语！
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
        atomicInteger.getAndIncrement();
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

Unsafe 类

在这里插入图片描述

CAS ：比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值是期望的，那么则执行操作！如果不是就一直循环！
缺点：
1、循环会耗时
2、一次性只能保证一个共享变量的原子性
3、ABA问题

CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）

public class CASDemo {
    // CAS  compareAndSet : 比较并交换！
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
        // 期望、更新
        // public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
        // 如果我期望的值达到了，那么就更新，否则，就不更新, CAS 是CPU的并发原语！
        // ============== 捣乱的线程 ==================
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
        System.out.println(atomicInteger.get());
        // ============== 期望的线程 ==================
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 6666));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

各种锁的理解

公平锁、非公平锁

公平锁：非常公平，不能够插队，必须先来后到！非公平锁：非常不公平，可以插队（默认都是非公平）

public ReentrantLock() {    
	sync = new NonfairSync();
 }
public ReentrantLock(boolean fair) { 
   sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync(); 
   }

可重入锁

可重入锁（递归锁）
在这里插入图片描述

Synchronized版

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
            },"A").start();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
            },"B").start();
    }
}
class Phone{
    public synchronized void sms(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
        call(); // 这里也有锁
    }
        public synchronized void call(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
    }
}

Lock 版

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone2 phone = new Phone2();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
            },"A").start();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
            },"B").start();
    }
}

class Phone2{
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public void sms(){
        lock.lock(); // 细节问题：lock.lock(); lock.unlock(); // lock 锁必须配对，否 则就会死在里面
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
            call(); // 这里也有锁
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void call() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

自旋锁

spinlock
自定义一个锁测试

在这里插入图片描述
测试

public class TestSpinLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //        ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
        //        reentrantLock.lock();
        //        reentrantLock.unlock();
        // 底层使用的自旋锁CAS
        SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
        new Thread(()-> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }
        },"T1").start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        new Thread(()-> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }
        },"T2").start();

    }
}

在这里插入图片描述

死锁

死锁是什么
在这里插入图片描述
死锁测试，怎么排除死锁：

public class DeadLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String lockA = "lockA";
        String lockB = "lockB";
        new Thread(new MyThread(lockA, lockB), "T1").start();
        new Thread(new MyThread(lockB, lockA), "T2").start();

    }
}
class MyThread implements Runnable{
    private String lockA;
    private String lockB;
    public MyThread(String lockA, String lockB) {
        this.lockA = lockA;
        this.lockB = lockB;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lockA){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:"+lockA+"=>get"+lockB);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (lockB){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:"+lockB+"=>get"+lockA);
            }
        }
    }
}

解决问题

1、使用 jps -l 定位进程号
cmd 窗口输入 jps -l
在这里插入图片描述
2、使用 jstack 进程号找到死锁问题

posted @ 2020-08-17 16:04 joker_dj 阅读(194) 评论(2) 编辑收藏举报

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joker_dj

joker_dj

JUC并发编程

什么是JUC

线程和进程

并发、并行

线程有几个状态

wait/sleep 区别

Lock锁（重点）

Synchronized 和 Lock 区别

生产者和消费者问题

防止虚假唤醒

8锁现象

集合类不安全

List 不安全

解决方案

Set不安全

解决方案

HashSet底层是什么？

HashMap不安全

解决方案

Callable

常用的辅助类(必会)

CountDownLatch

CyclicBarrier

Semaphore

读写锁

ReadWriteLock

阻塞队列

会抛出异常

有返回值 不会抛出异常

检测队首元素

等待 阻塞

超时等待 自动退出

SynchronousQueue 同步队列

线程池

四大函数式接口（必需掌握）

Function函数式接口

断定型接口

Consumer 消费型接口

Supplier 供给型接口

Stream流式计算

ForkJoin

异步回调

JMM

Volatile

保证可见性

不保证原子性

指令重排

彻底玩转单例模式

饿汉式

DCL 懒汉式

静态内部类

单例不安全，反射

深入理解CAS

什么是 CAS

Unsafe 类

各种锁的理解

公平锁、非公平锁

可重入锁

Synchronized版

Lock 版

自旋锁

死锁

公告

有返回值不会抛出异常

等待阻塞

超时等待自动退出