JUC并发编程(多线程进阶)

目录

  • 1、什么是JUC
  • 2、线程和进程
  • 3、Lock锁(重点)
  • 4、生产者和消费者的问题
  • 5、Condition
  • 6、八锁现象
  • 7、集合类不安全
  • 8、Callable
  • 9、常用的辅助类
    • 9.1、CountDownLatch
    • 9.2、CyclicBarrier
    • 9.3、Semaphore
  • 10、读写锁
  • 11、阻塞队列
    • 11.1、四组API
    • 11.2、SynchronousQueue 同步队列
  • 12、 线程池
  • 13、四大函数式接口
  • 14、Stream流式计算
  • 15、ForkJoin
  • 16、异步回调
  • 17、JMM
  • 18、volatile
  • 19、单例模式
  • 20、深入理解CAS
  • 21、原子引用
  • 22、各种锁的理解
    • 22.1、公平锁、非公平锁
    • 22.2、可重入锁
    • 22.3、自旋锁
    • 22.4、死锁

1、什么是JUC

JUC并发编程(多线程进阶)_第1张图片
java.util工具包

Runnable没有返回值,效率相比于Callable相对较低
JUC并发编程(多线程进阶)_第2张图片
JUC并发编程(多线程进阶)_第3张图片

2、线程和进程

  • 进程:一个程序的集合。
  • 一个进程至少包含多个线程,至少包含一个。
  • java默认有2个线程。
  • java开启不了进程
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 */
            }
        }
    }
	
	//本地的方法,调用的是底层的c++,java无法直接操作硬件
    private native void start0();

并行,并发

并发编程:并行,并发

并发:多个线程操作同一个资源。

  • cpu一核,模拟出来多条线程,天下武功,为快不破,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
public class Test01 {
    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());
    }
}

并发编程的本质:充分利用cpu的资源

线程有几个状态

public enum State {
         //新生
        NEW,

         //运行
        RUNNABLE,

         //阻塞
        BLOCKED,
		
		//等待,死死的等待
        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,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:可以在任何地方使用。

4、是否需要捕获异常

  • wait一般是不需要捕获异常,但可能会存在中断异常。
  • sleep必须要捕获异常

3、Lock锁(重点)

传统的synchronized方式

public class SaleTicketDemo1 {
    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
        final Ticket ticket = new Ticket();

        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();
    }
}

//资源类oop
class Ticket{
    //属性,方法
    private int number = 50;

    //卖票的方式
    //synchronized的本质:对列,锁
    public synchronized void sale(){
        if (number>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余:"+number);
        }
    }
}

Lock接口

在这里插入图片描述
JUC并发编程(多线程进阶)_第4张图片

JUC并发编程(多线程进阶)_第5张图片
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)

public class SaleTicketDemo2 {
    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
        Ticket2 ticket = new Ticket2();

        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();
    }
}

//资源类oop
class Ticket2{
    //属性,方法
    private int number = 50;

    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void sale(){

        lock.lock();//加锁

        //业务代码
        try {
            if (number>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余:"+number);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();//解锁
        }
    }
}

synchronized 和 lock区别

  • 1、synchronized 是内置的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,就会造成死锁
  • 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也是可重入锁,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!

4、生产者和消费者的问题

生产者和消费者问题Synchronized版

package com.slime.pc;

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{

    private int number = 0;

    //+1
    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,我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }

    //-1
    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,我-1完毕了
        this.notifyAll();
    }
}

思考:两个线程没有什么问题,那多个线程是否会出现问题呢?
增加两个线程后测试,结果明显出错了。

JUC并发编程(多线程进阶)_第6张图片

JUC并发编程(多线程进阶)_第7张图片

怎么解决虚假唤醒?

if 改为 while 判断

JUC并发编程(多线程进阶)_第8张图片
结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第9张图片

JUC版的生产者和消费者的问题

通过Lock找到Condition
JUC并发编程(多线程进阶)_第10张图片

JUC并发编程(多线程进阶)_第11张图片
代码实现:

package com.slime.pc;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"D").start();
    }
}

class Data2{

    private int number = 0;

    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();

    //+1
    public void increment() throws InterruptedException {
        lock.lock();

        try {
            while (number != 0){
                //等待
                condition.await();
            }
            number++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
            //通知其他线程,我+1完毕了
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    //-1
    public void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();

        try {
            while (number == 0) {
                //等待
                condition.await();
            }
            number--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
            //通知其他线程,我-1完毕了
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

问题:现在线程执行出来的结果是随机实现的,我们想要控制线程有序执行该怎么做呢?

5、Condition

1、Condition是什么?
精准的通知和唤醒线程

2、 代码实现

package com.slime.pc;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class C {
    public static void main(String[] args) {

        Data3 data = new Data3();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                data.printA();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                data.printB();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                data.printC();
            }
        },"C").start();

    }
}

class Data3{
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();

    private int number = 1;

    public void printA(){
        lock.lock();

        try {
            while (number != 1){
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAA");
            //唤醒,唤醒指定的人,B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printB(){
        lock.lock();

        try {
            while (number != 2){
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBB");
            //唤醒,唤醒指定的人,B
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printC(){
        lock.lock();

        try {
            while (number != 3){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>CCCCCC");
            //唤醒,唤醒指定的人,B
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3、结果:有序执行
JUC并发编程(多线程进阶)_第12张图片

6、八锁现象

四个案例详解

1、

package com.slime.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

//问题:先打印出来发短信还是打电话?
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone  = new Phone();

        //不是先调用了发短信的方法的原因,而是锁的问题
        new Thread(()->{
            phone.sendms();
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            phone.call();
        },"B").start();
    }
}

//synchronized锁的对象是方法的调用者
//这里只有一把锁,两个方法用的都是这把锁,所以谁先拿到谁执行。
class Phone{
    public synchronized void sendms(){

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("发短信");
    }

    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }
}

2、

package com.slime.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

//增加了一个普通方法hello,现在是先执行发短信还是hello
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象,两个调用者,两把锁,
        Phone2 phone  = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();

        //不是先调用了发短信的方法的原因,而是锁的问题
        new Thread(()->{
            phone.sendms();
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}


class Phone2{
    public synchronized void sendms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("发短信");
    }

    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

    //这里没有锁,不是同步方法。不受锁的影响
    public void hello(){
        System.out.println("Hello");
    }
}


3、

package com.slime.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

//增加两个静态的同步方法,只有一个对象,先打印发短信还是打电话
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象的class类模板只有一个,static,锁的是class
        Phone3 phone  = new Phone3();
        Phone3 phone2  = new Phone3();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone.sendms();
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}

//Phone3唯一的一个class对象
class Phone3{
    //synchronized锁的对象是方法的调用者
    //static静态方法
    //类一加载就有了,锁的是class
    public static synchronized void sendms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("发短信");
    }

    public static synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }
}

4、

package com.slime.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

//1个静态的同步方法,1个普通的同步方法,一个对象,先打印发短信还是打电话
public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象的class类模板只有一个,static,锁的是class
        Phone4 phone  = new Phone4();
        Phone4 phone2  = new Phone4();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone.sendms();
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}

//Phone3唯一的一个class对象
class Phone4{

    //静态的同步方法,锁的是class类模板
    public static synchronized void sendms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("发短信");
    }

    //普通的同步方法
    public  synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }
}


小结

  • 如果只有一把锁,两个方法都使用这把相同的锁,那么谁先拿到谁先执行(案例一)
  • 如果有一个方法没有上锁,那么就不受锁的影响,会先执行这个方法。(案例二)
  • 如果两个加锁的方法都是用static修饰的静态方法,那么还是会依次执行(案例三)
  • 如果两个加锁的方法一个是静态的同步方法,一个是普通的同步方法,并且静态的同步方法加上了延迟,那么就会先执行普通的同步方法。

7、集合类不安全

List不安全

//java.util.ConcurrentModificationException : 并发修改异常
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //并发下ArrayList不安全的

        /*
        * 解决方案:
        * 1、List list = new Vector<>();
        * 2、List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        * 3、List list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        */

        //CopyOnWrite写入时复制

        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

        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();
        }
    }
}

set不安全

public class setTest {
    public static void main(String[] args) {

        /*
        * 同理可证:java.util.ConcurrentModificationException
        * 解决方案:
        * 1、Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        * 2、Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();
        */

        //Set set =  new HashSet<>();
        //Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();

        for (int i = 0; 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?

public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

//add set 的本质就是map key是无法重复的
public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

Map不安全

public class MapTest {
    public static void main(String[] args) {

        //Mapmap = new ConcurrentHashMap<>();
        Map<String , String>map = new ConcurrentHashMap<>();

        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            new Thread(()->{
                map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

8、Callable

JUC并发编程(多线程进阶)_第13张图片

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

代码实现:
JUC并发编程(多线程进阶)_第14张图片

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        new Thread().start();

        MyThread thread = new  MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(thread);//适配类

        new Thread(futureTask,"A").start();

        Integer o = (Integer) futureTask.get();
        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

9、常用的辅助类

9.1、CountDownLatch

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!

9.2、CyclicBarrier

JUC并发编程(多线程进阶)_第15张图片

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //集齐七颗龙珠召唤神龙

        //召唤龙珠的线程
        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;
            //lambda能操作到i吗
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"个龙珠");
                try {
                    //等待
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

9.3、Semaphore

Semaphore:信号量

JUC并发编程(多线程进阶)_第16张图片
案例:抢车位==》6辆车抢3个车位

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //线程数量:停车位
        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()+"抢到车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //release()释放
                    semaphore.release();
                }
            },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:
1、多个共享资源互斥的使用。
2、并发限流,控制最大的线程数。

10、读写锁

ReadWriteLock
JUC并发编程(多线程进阶)_第17张图片

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();

        //写入
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        //读取
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

//自定义缓存
class MyCache{
    private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();

    //存,写
    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");
    }

    //取,读
    public void get(String key){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
        Object o = map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");
    }
}

结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第18张图片
很明显,线程在执行的时候被其他线程随意的插入,这就造成了线程执行的混乱。

那怎么解决这个问题呢?(加锁)

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();

        //写入
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        //读取
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCacheLock{
    private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();

    //读写锁:更加细粒度的控制
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    //存,写入的时候,只希望同时只有一个线程写
    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();
        }

    }

    //取,读
    public void get(String key){
        readWriteLock.readLock().lock();

        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
            Object o = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }

    }
}

结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第19张图片
ReadWriteLock

  • 读-读 可以共存
  • 读-写 不能共存
  • 写-写 不能共存
  • 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

11、阻塞队列

写入:如果队列满了,就必须阻塞等待
取: 如果队列是空的,必须阻塞等待生产

JUC并发编程(多线程进阶)_第20张图片

JUC并发编程(多线程进阶)_第21张图片
BlockingQueue:不是什么新的知识点
JUC并发编程(多线程进阶)_第22张图片
什么情况下我们会使用阻塞队列:多线程并发处理,线程池

11.1、四组API

1、抛出异常

  • 添加:add
  • 移除:remove
  • 检测队首元素:element()
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        test1();
    }

 /*
    * 功能描述:抛出异常
    * @author:wzm
    * @return:
    * @date: 2020/5/31 14:04
    */
 public static void test1(){
       //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));

        //java.lang.IllegalStateException: Queue full (队列已满)
        //System.out.println(blockingQueue.add("d"));
		
		//查看队首元素是谁
        System.out.println(blockingQueue.element());
        
        System.out.println("======================");

        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());

        //java.util.NoSuchElementException  (队列已空,没有元素)
        System.out.println(blockingQueue.remove());

    }
}

2、有返回值,不会抛出异常

  • 添加:offer
  • 移除:poll
  • 检测队首元素:peek()
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        test2();
    }
    
	/*
    * 功能描述:有返回值,没有异常
    * @author:wzm
    * @return:
    * @date: 2020/5/31 14:18
    */
    public static void test2(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));

        //false 不抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));

 		//查看队首元素是谁
        System.out.println(blockingQueue.peek());
        
        System.out.println("===========================");

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        
        //null,不抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.poll());
    }
}

3、阻塞等待

  • put()
  • take()
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test3();
    }
/*
    * 功能描述:等待,阻塞
    * @author:wzm
    * @return:
    * @date: 2020/5/31 14:30
    */
    public static void test3() throws InterruptedException {
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        //一直阻塞
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        //队列没有位置了,一直阻塞
        //blockingQueue.put("d");

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());

    }
}

4、超时等待

  • 添加:offer
  • 移除:poll
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test4();
    }
/*
    * 功能描述:等待,阻塞(等待超时)
    * @author:wzm
    * @return:
    * @date: 2020/5/31 14:50
    */
    public static void test4() throws InterruptedException {
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");
        //等待超过2秒就退出
        //blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);

        System.out.println("=================");

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        //等待超过2秒就退出
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS);
    }
}

11.2、SynchronousQueue 同步队列

/*
* 功能描述:同步队列
* @author:wzm
* @return:
* @date: 2020/5/31 15:08
*/
public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //同步队列
        SynchronousQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();

        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 1");
                synchronousQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 2");
                synchronousQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 3");
                synchronousQueue.put("3");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+synchronousQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+synchronousQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+synchronousQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
    }
}

12、 线程池

线程池:三大方法,7大参数,4种拒绝策略

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
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

//Executors 工具类、3大方法
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        //ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个固定的线程池的大小
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();//可伸缩的,遇强则强,遇弱则弱

        try {
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        //使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                        executorService.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" OK");
            });
        }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    //线程池用完,程序结束,关闭线程池
                    executorService.shutdown();
                }
    }
}

7大参数,四种拒绝策略

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        //ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个固定的线程池的大小
        //ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();//可伸缩的,遇强则强,遇弱则弱

        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                //拒绝策略
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()
        );

        try {
                    for (int i = 0; i < 9; i++) {
                        //使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                        executorService.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" OK");
            });
        }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    //线程池用完,程序结束,关闭线程池
                    executorService.shutdown();
                }
    }
}
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() //线程池满了,还有线程进来,不处理这个线程,抛出异常
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() //哪里执行的线程回哪里去处理
new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了,丢掉这个任务,不会抛出异常
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了,尝试去和最早的执行线程竞争,如果竞争失败了依旧会丢掉这个线程,成功了就会执行这个线程

小结和拓展

了解:IO密集型,CPU密集型:(调优)

最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的效率最高
2、IO 密集型 > 判断你程序中十分耗IO的线程

JUC并发编程(多线程进阶)_第23张图片

13、四大函数式接口

函数式接口:只有一个方法的接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

@FunctionalInterface在java程序中广泛存在
可以简化编程模型,在新版本的框架底层大量应用
foreach(消费者类的函数式接口)

JUC并发编程(多线程进阶)_第24张图片
代码测试:

Function (函数式接口)
JUC并发编程(多线程进阶)_第25张图片

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {

        /*Function function = new Function() {
            @Override
            public String apply(String str) {
                return str;
            }
        };*/

        Function<String,String> function = (str)->{return str;};

        System.out.println(function.apply("asd"));
    }
}

Predicate (断定型接口):有一个输入参数,返回值只能是布尔值

JUC并发编程(多线程进阶)_第26张图片

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //判断字符串是否为空
        /*Predicatepredicate = new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(String s) {
                return s.isEmpty();
            }
        };*/

        Predicate<String>predicate = (s)->{return s.isEmpty();};
        System.out.println(predicate.test(""));
    }
}

Consumer (消费型接口):只有输入,没有返回值

JUC并发编程(多线程进阶)_第27张图片

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        /*Consumer consumer = new Consumer() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        };*/
        Consumer<String> consumer = (s)->{
            System.out.println(s);
        };
        consumer.accept("一叶孤舟");
    }
}

Supplier(供给型接口):没有参数,只有返回值

JUC并发编程(多线程进阶)_第28张图片

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        /*Supplier supplier = new Supplier() {
            @Override
            public Integer get() {
                return 1024;
            }
        };*/

        Supplier supplier = ()->{return 1024;};
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

14、Stream流式计算

JUC并发编程(多线程进阶)_第29张图片
代码实现:
1、实体类

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User {

    private int id;
    private String name;
    private int age;

}

2、测试类

/*
* 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 Test {
    public static void main(String[] args) {

        User u1 = new User(1,"a",21);
        User u2 = new User(2,"b",22);
        User u3 = new User(3,"c",23);
        User u4 = new User(4,"d",24);
        User u5 = new User(5,"e",25);

        //集合就是存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1,u2,u3,u4,u5);

        //计算交给Stream流
        //链式编程
        list.stream()
                .filter(u->{return u.getId()%2 == 0;})
                .filter(u->{return u.getAge()>23;})
                .map(u->{return u.getName().toUpperCase();})
                .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
                .limit(1)
                .forEach(System.out::println);

    }
}

15、ForkJoin

什么是ForkJoin

ForkJoin在JDK1.7中添加,用处是并行执行任务,提高效率,

JUC并发编程(多线程进阶)_第30张图片

ForkJoin的特点:工作窃取

JUC并发编程(多线程进阶)_第31张图片
当B线程执行完了之后,A线程还没执行完;B线程就会去执行A线程没有执行完的部分,这就是工作窃取。

JUC并发编程(多线程进阶)_第32张图片
代码实现:

public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {

    private Long start;
    private Long end;

    //临界值
    private Long temp = 10000L;

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    //计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end - start) < temp) {
            Long sum = 0L;
            for (Long i = start;i <= end;i++){
                sum += i;
            }
            return sum;
        } else {
            long middle = (start + end) / 2;
            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();
        }
        }
    }

测试类:

package com.slime.forkjoin;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //test1(); 
        //test2();  
        test3();
    }

    //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));
    }

    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, (long) 10_0000_0000);
        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));
    }

    public static void test3(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        //Stream并行流()
        long sum = LongStream.rangeClosed(0L,10_0000_0000).parallel().reduce(0,Long::sum);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+"时间:"+(end-start));
    }
}

16、异步回调

Future设计的初衷:对将来的某个事情的结果进行建模

package com.slime.future;


import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
       /*//没有返回值的runAsync异步回调
        CompletableFuture completableFuture = CompletableFuture.runAsync(()->{

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync=>Void");
        });

        System.out.println("111");

        //获取阻塞执行结果
        completableFuture.get();*/


        //有返回值的runAsync异步回调
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync=>Integer");
            return 1024;
        });

        System.out.println(completableFuture.whenComplete((t,u)->{
            System.out.println("t=>"+t); //正常的返回结果
            System.out.println("u=>"+u); //错误的信息
        }).exceptionally((e)->{
            System.out.println(e.getMessage());
            return 233; //可以获取到错误的返回结果
        }).get());
    }
}

17、JMM

请你谈谈你对Volatile的理解

Volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制

好处:

  • 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,必须读取主存中的最新值到工作内存中
3、加锁和解锁是同一把锁

线程工作内存、主内存
8种操作:
JUC并发编程(多线程进阶)_第33张图片
问题:线程B修改了值,但是线程A不能及时可见
JUC并发编程(多线程进阶)_第34张图片
内存交互操作:
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

代码测试:

public class JMMDemo {

    private static int num = 0;

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(()->{
            while (num == 0){

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        num = 1;

        System.out.println(num);

    }
}

结果:
程序会陷入死循环,原因是主存不知道线程修改了值。

18、volatile

1、保证可见性

public class JMMDemo {

    //不加volatile程序就会死循环
    private volatile static int num = 0;

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(()->{
            while (num == 0){

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        num = 1;

        System.out.println(num);

    }
}

结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第35张图片

2、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。

//volatile 不保证原子性
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 = 0; 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
JUC并发编程(多线程进阶)_第36张图片

//volatile 不保证原子性
public class VDemo02 {

    //volatile 不保证原子性
    //原子类的Integer
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();

    public static void add(){
        //num++; //不是一个原子性操作
        num.getAndIncrement();
    }

    public static void main(String[] args) {

        //理论上num结果应该为2万
        for (int i = 0; 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,要考虑一下数据之间的依赖性

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)

JUC并发编程(多线程进阶)_第37张图片
volatile 是可以保证可见性。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

问:内存屏障在哪个地方使用的最多?
单例模式

19、单例模式

饿汉式

//饿汉式单例
public class Hungry {

    //可能会浪费空间
    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

package com.slime.single;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;

public class LazyMan {

    private static boolean hanhan = false;

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

    private 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();
                }
            }
        }
        return lazyMan;
    }

    //反射
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //LazyMan instance = LazyMan.getInstance();

        Field hanhan = LazyMan.class.getDeclaredField("hanhan");
        hanhan.setAccessible(true);

        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        declaredConstructor.setAccessible(true);

        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();

        hanhan.set(instance,false);

        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();

        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }

    /*
    * 1、分配内存空间
    * 2、执行构造方法,初始化对象
    * 3、把这个对象指向这个空间
    */

}

静态内部类

package com.slime.single;

//静态内部类
public class Holder {
    private Holder(){

    }

    public static Holder getInstance(){
        return InnerClass.HOLDER;
    }

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

单例反射,不安全
枚举

package com.slime.single;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

//enum是一个什么?本身也是一个Class类
public enum  EnumSingle {

    INSTANCE;

   public EnumSingle getInstance(){
       return INSTANCE;
   }
}

class Test{
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        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);
    }
}

20、深入理解CAS

什么是CAS

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
        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

JUC并发编程(多线程进阶)_第38张图片
CAS:比较当前工作内存中的值和主内存的值,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

CBA问题:

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
        //================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, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

21、原子引用

带版本号的原子操作

package com.slime.cas;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

public class CASDemo {

    //CAS compareAndSet: 比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicStampedReference<Integer> atomicInteger = new AtomicStampedReference<>(1,1);

        new Thread(()->{
            int stamp = atomicInteger.getStamp();//获得版本号
            System.out.println("al=>"+stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(1, 2,
                    atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));

            System.out.println("a2=>"+ atomicInteger.getStamp());

            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2, 1,
                    atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));

            System.out.println("a3=>"+ atomicInteger.getStamp());

        },"a").start();

        new Thread(()->{
            int stamp = atomicInteger.getStamp();
            System.out.println("b1=>"+stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(1, 2,
                    stamp, stamp + 1));

            System.out.println("b=>"+stamp);

        },"b").start();
    }
}

22、各种锁的理解

22.1、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();
    }

22.2、可重入锁

可重入锁(递归锁)

拿到了外面的锁之后,就可以拿到里面的锁,自动获得。

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();
    }

    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();

        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sms");
            call();
        } 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();
        }
    }
}

22.3、自旋锁

我们自定义一个锁测试

public class SpinlockDemo {

    AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();

    //加锁
    public void myLock(){
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"==>mylock");

        //自旋锁
        while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){

        }
    }

    //解锁
    public void myUnLock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>myUnLock");
        atomicReference.compareAndSet(thread,null);
    }
}

测试

public class TestSpinLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //底层使用的自旋锁CAS
        SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();

        new Thread(()->{
            lock.myLock();

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.myUnLock();
            }
        },"T1").start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

        new Thread(()->{
            lock.myLock();

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.myUnLock();
            }
        },"T2").start();
    }
}

结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第39张图片

22.4、死锁

死锁是什么?

JUC并发编程(多线程进阶)_第40张图片
死锁测试,怎排除死锁:

package com.slime.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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),"T1").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);
            }
        }
    }
}

结果:
JUC并发编程(多线程进阶)_第41张图片

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