JUC并发编程知识点，最后一篇，做完笔记就可以睡觉啦（三）
1. JMM
JMM ：java内存模型，是一个概念，约定。
JMM的同步约定
- 线程解锁前，必须把共享变量更新到主内存
- 线程加锁前，必须从主内存中读取最新值读到工作内存中
- 加锁和解锁的是同一把锁
JMM的8种操作
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
不允许线程丢弃他最近的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
2. volatile （轻量级的同步机制）
- 保证可见性
- 不能保证原子性（原子性是在执行任务的过程中，不能被打扰，也不能被分割）
- 不允许指令重排
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class VolatileDemo {
//验证可见性
private volatile static int i = 0;
public static void main(String[] args) {
new Thread(()->{
//在没有加上volatile的时候，会出现死循环
//即使下方对i进行了修改，也不能结束循环
//加上volatile便可解决
while(i == 0){
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
i = 1;
System.out.println(i);
new Test().test01();
}
}
//验证它的不能保证原子性原子性
class Test{
//private volatile int j = 0;
//解决方法 1 给add方法加上synchronized
//解决方法 2 用lock锁
//解决方法 3 使用 JUC包下的Automic
AtomicInteger j = new AtomicInteger();
private synchronized void add(){
//j++;
j.getAndIncrement();
}
public void test01(){
for (int i = 0; i < 33; i++) {
new Thread(()->{
//本应该输出的是33000，但是就是输出不了啊！
for (int i1 = 0; i1 < 1000; i1++) {
add();
}
}).start();
}
//必须要加上这个，保证其他线程均执行完
//为什么大于2，因为main和gc
while (Thread.activeCount() > 2){
Thread.yield();
}
System.out.println(j);
}
}
2.1 指令重排问题
什么是指令重排？ 计算机并不是按照你写的代码顺序执行，会进行重排优化，但是保证结果正确。
volatile可以避免指令重排（利用内存屏障来实现）
- 保证特定操作的执行顺序
- 保证变量的内存可见性
3. 深入理解CAS
//CAS是啥 compareAndSet 比较并交换
public class CAS {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(3);
//两个参数，一个期望值，一个要修改成的值，,符合期望值，则对其进行修改。修改成功，返回true，否则为false
//CAS是CPU的并发原语
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(3, 5));
System.out.println(atomicInteger);
}
}
CAS：比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值符合期望，那么执行操作，否则，就一直循环。（自旋锁）
弊端：循环会耗时，一次性只能保证一个共享变量的原子性，还有著名的ABA问题。
3.1 ABA问题的解决（带版本号（时间戳）的方法）
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
//解决ABA问题
public class ABA {
public static void main(String[] args) {
AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(3,1);
new Thread(()->{
int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
System.out.println("a1 = " + stamp);
//这个休眠保证开始的时，它们获取的时间戳都是一样的
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//前两个期望值，和新值不再赘述
//后两个参数，期望的时间戳，如果时间戳符合期望值，那么就进行值的修改，修改完成后将时间戳+1
atomicStampedReference.compareAndSet(3,5,
atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp() + 1);
System.out.println("a修改后的值 " + atomicStampedReference.getReference());
atomicStampedReference.compareAndSet(5,3,
atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp() + 1);
System.out.println("a又改回原值 " + atomicStampedReference.getReference());
},"a").start();
new Thread(()->{
int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
System.out.println("b1 = " + stamp);
//这里的延时保证a进行完成ABA问题，这里再让b进行修改
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicStampedReference.compareAndSet(3,9,stamp,stamp + 1);
System.out.println("b看看修改成9吗？应该是没有哇，还是 " + atomicStampedReference.getReference());
}).start();
}
}
4. 锁的理解
4.1 公平锁和非公平锁
公平锁：很公平，不能插队，先来后到执行
非公平锁：非常不公平，能插队（默认都是非公平的）
4.2 可重入锁
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//可重入锁的测试
public class Reentrant {
public static void main(String[] args) {
Phone2 phone = new Phone2();
new Thread(()->{
phone.msg();
}).start();
new Thread(()->{
phone.msg();
}).start();
}
}
//Synchronized版
class Phone{
public synchronized void msg(){
System.out.println("发短信");
call();
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
//Lock版
class Phone2{
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void msg(){
lock.lock();
try{
System.out.println("发短信");
call();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public void call(){
lock.lock();
try {
System.out.println("打电话");
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
4.3 自旋锁
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
//自旋锁
public class SpinLock {
private AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
//获得锁 null 变为 thread
//释放锁 thread 变为 null
public void lock(){
//获取当前线程
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁");
//在这里自旋
//怎么个自旋法呢？
//A先获取到了锁，那么这个while中的条件为false不执行，
//此时B来了，要获取，这个条件为true，就一直在这里转，直到A释放锁，把它改成空
//B才能得到锁
//这个while条件是针对后来想要获取锁的线程的
while(!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
}
}
public void unlock(){
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
atomicReference.compareAndSet(thread,null);
}
}
class test{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SpinLock spinLock = new SpinLock();
new Thread(()->{
spinLock.lock();
try {
//延时，表示A释放了锁后B才能拿到锁
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
spinLock.unlock();
}
},"a").start();
//让A先获取锁
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(()->{
spinLock.lock();
try {
}finally {
spinLock.unlock();
}
},"b").start();
}
}
4.4 死锁的问题解决
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