2022-08-04 第二小组 张鑫 学习笔记

实训二十六天 多线程

1.学习重点

1.创建线程的4种方式
2.线程同步（synchronized,ReentrantLock,ReentrantReadWriteLock）
3.线程之间的通信（wait，notify，notifyAll）
4.线程类的常用方法
5.指令重排，线程争抢，可见性，原子性，volatile关键字

2.学习心得

今天学习了线程的最后一部分知识，下午做了几个案例，还算基本掌握了，有些方法的调用和写法还是不太熟练，继续努力

3.学习内容

LockSupport 工具类

线程阻塞的工具类，所有的方法都是静态方法，可以让线程在任意位置阻塞
阻塞之后也有唤醒的方法

• park:停车；如果我们把Thread看成一辆车，park就是让车停下
• unpark:让车启动然后跑起来

这里的park和unpark实现了wait和notify的功能

区别

• park不需要获取某个对象的锁(不释放锁)
• 因为中断park不会抛出InterruptedException异常,需要在p之后自行判断中断状态，然后做额外的处理

总结

• park和unpark可以实现wait和notify的功能，但是并不和wait和notify交叉使用
• park和unpark不会出现死锁
• blocker的作用可以看到阻塞对象的信息

public class Ch01 {
    public static final Object OBJ = new Object();
    public void show(){
        try {
            super.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable runnable=()->{
            synchronized (OBJ){
                System.out.println("线程【"+Thread.currentThread().getName()+"】正在执行...");
                //阻塞
                LockSupport.park("我被阻塞了...");
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    System.out.println("被中断了..");
               }
                System.out.println("继续执行...");
            }
        };
        Thread t1 =new Thread(runnable,"线程一");
        Thread t2 =new Thread(runnable,"线程二");

        t1.start();
        Thread.sleep(1000);
        t2.start();
        System.out.println(LockSupport.getBlocker(t1));
        Thread.sleep(1000);
        //线程中断
        t1.interrupt();
        //唤醒t2
        LockSupport.unpark(t2);
        t1.join();
        t2.join();

    }
}

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Lock锁

Lock是一个接口

键盘输入
打印输出
极其耗资源（IO操作），实际开发中绝对不允许使用

public class Ch02 {
    public void show(){
        Lock lock =new Lock() {
            @Override
            public void lock() {

            }

            @Override
            public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {

            }

            @Override
            public boolean tryLock() {
                return false;
            }

            @Override
            public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
                return false;
            }

            @Override
            public void unlock() {

            }

            @Override
            public Condition newCondition() {
                return null;
            }
        };
        //加锁
        lock.lock();
        try {
            //正常处理业务逻辑
            //输入输出的操作IO操作，操作的是物理内存
            //多线程是内存操作
            System.out.println();
        }catch (Exception e){
            //当出现异常的解决方案
        }finally {//释放资源，关闭连接，关闭输入输出流
            //手动释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
    public void info(){
        Lock lock =new Lock() {
            @Override
            public void lock() {

            }

            @Override
            public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {

            }

            @Override
            public boolean tryLock() {
                return false;
            }

            @Override
            public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
                return false;
            }

            @Override
            public void unlock() {

            }

            @Override
            public Condition newCondition() {
                return null;
            }
        };
        //如果拿到了锁
        if(lock.tryLock()){
            try {
                //正常处理业务逻辑
            }catch (Exception e){
                //当出现异常的解决方案
            }finally {//释放资源，关闭连接，关闭输入输出流
                //手动释放锁
                lock.unlock();
            }
        }else {
            //如果没有拿到锁，则直接做另外的事情
        }

    }
    public static void main(String[] args) {

    }
}

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Lock接口的实现类ReentrantLock

ReentrantLock，可重现锁
实现Lock接口

synchronized和Lock的区别

• Lock是一个接口，synchronized是一个关键字，是由底层（C）语言实现的
• synchronized发生异常时，会自动释放线程占有的锁不会发生死锁；Lock发生异常，如果没有主动释放，极有可能占用资源不放手，需要在finally中手动释放
• Lock可以让等待的锁线程中断，使用synchronized只会让等待的线程一直等待下去，不能响应中断
• Lock可以提高多个线程进行读操作的效率

Lock以下功能是synchronized不具备的

ReentrantReadWriteLock

对于一个应用而言，一般情况下读操作远远多于写的操作，如果仅仅是读的操作没有写的操作，
数据又是线程安全，读写锁给我们提供了一种锁，读的时候可以很多线程一起读，但是不能有线程写，
写是独占的，当有线程在执行写的操作，其他线程既不能读，也不能写。
在某些场景下能极大的提升效率

public class Ch04 {

    private static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    private static int count = 1;

    public static void main(String[] args) {
        Runnable read = () -> {
            // 创建了一个读锁
            ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = lock.readLock();
            readLock.lock();
            try {
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("我在读数据：" + count);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                readLock.unlock();
            }
        };
        Runnable write = () -> {
            // 创建了一个写锁
            ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();
            writeLock.lock();
            try {
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("我在写数据：" + count++);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                writeLock.unlock();
            }
        };
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Random random = new Random();
            int flag = random.nextInt(100);
            System.out.println("生成的随机整数：" + flag);
            if(flag > 20){
                new Thread(read).start();
            }else {
                new Thread(write).start();
            }
        }
    }
}

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lock锁的原理cas和aqs

synchronized是由C语言实现的，只能作为关键字来使用
java提供了一些并发的编程的包，底层的实现原理cas和aqs

并发编程三大特性

• 原子性：原子操作可以是一个步骤，也可以是多个步骤，但是顺序不能乱，
  也不可以被切割只执行其中的一部分，将整个操作视为一个整体。
  原子性不仅仅是多行代码，也可能是多条指令。
• 2.可见性
• 3.有序性

synchronized lock：可以保证原子性、可见性、有序性。
CAS：compare and swap，比较并交换。JDK11改成了compare and set。
思路：就是给一个元素赋值的时候，先看看内存里的那个值到底变没变。
AQS：抽象队列同步器，用来解决线程同步执行的问题。它是一个双向链表

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java.util.concurrent.atomic下

JUC并发编程包

原子类Atomic

基本类型

 AtomicInteger：整型原子类
 AtomicLong：长整型原子类
 AtomicBoolean：布尔型原子类
 数组类型
 AtomicLongArray：长整型数组原子类
 AtomicIntegerArray：整型数组原子类
 AtomicReference<V>：引用数据类型原子类

public class Ch06 {

    private static AtomicInteger adder = new AtomicInteger();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int a = 10;
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                adder.getAndIncrement();
            });
            thread.start();
            // 阻塞
            thread.join();
        }
        System.out.println("a:" + a);
        System.out.println("aaa：" + adder.get());
    }
}

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线程池

为什么要使用线程池

（1）降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低创建和销毁线程造成的资源消耗
（2）提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
（3）提过线程的可管理性。线程比较稀缺的资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，
     还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

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JDK自带的四种线程池通过Executors提供的

1.newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可以灵活回收空闲线程，
                       若无可回收，创建新线程。
2.newFixedThreadPool：创建一个定长的线程池，可以控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
3.newScheduledThreadPool：创建一个定长的线程池，支持定时及周期性任务执行
4.newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证
                           所有的任务按照指定顺序执行
                           
这四种线程池的初始化都调用了同一个构造器：
ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                   int maximumPoolSize,
                   long keepAliveTime,
                   TimeUnit unit,
                   BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                  ThreadFactory threadFactory,
                  RejectedExecutionHandler handler)

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参数的意义（重要）

corePoolSize：线程池里线程的数量，核心线程池大小
maximumPoolSize：指定了线程池里的最大线程数量
keepAliveTime：当线程池线程数量大于corePoolSize，多出来的空闲线程，多长时间被销毁
unit：时间单位
workQueue：任务队列，用于存放提交但是尚未被执行的任务
threadFactory：线程工厂，用来创建线程，线程工厂就是我们new线程的
handler：拒绝策略，是将任务添加到线程池中时，线程池拒绝该任务多采取的相应的措施。
常见的工作队列
ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列。FIFO。
LinkedBlockingQueue：基于链表的有界阻塞队列。FIFO
线程池提供了四种拒绝策略：
AbortPolicy：直接抛出异常，默认的策略。
CallerRunPolicy：用调用者所在的线程来执行任务
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中最靠前的任务，并执行当前任务
DiscardPolicy：直接丢弃任务

自定义线程池

public class Ch02 {

    private static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);

    private final ThreadGroup group;

    private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);

    private final String namePrefix;

    Ch02(String name){
        SecurityManager s = System.getSecurityManager();
        group = (s != null) ? s.getThreadGroup() : Thread.currentThread().getThreadGroup();

        namePrefix = name + "-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
    }

    Ch02(){
        this("default");
    }

    public Thread newThread(Runnable r){
        // 就是在创建线程
        Thread t = new Thread(group,r,namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),0);

        if(t.isDaemon()){
            t.setDaemon(false);
        }
        if(t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY){
            t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        }
        return t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Ch02 ch02 = new Ch02();
        ch02.newThread(()->{
            System.out.println("自定义线程池创建的线程...");
        }).start();
    }

}