JUC并发编程

1. 什么是JUC?

源码 + 官方文档 面试高频问!
JUC并发编程_第1张图片
java.util 工具包、包、分类
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!
JUC并发编程_第2张图片
JUC并发编程_第3张图片

2、线程和进程

线程、进程,如果不能使用一句话说出来的技术,不扎实!
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,只能调用本地方法,因为Java运行在虚拟机上,无法操作硬件
看源码:

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 class Test1 {
     

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
所有的公司都很看重!

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

3、Lock锁(重点)

传统 Synchronized

package com.kuang.demo01;

// 基本的卖票例子

import java.time.OffsetDateTime;

/**
 * 真正的多线程开发,公司中的开发,降低耦合性
 * 线程就是一个单独的资源类,没有任何附属的操作!
 * 1、 属性、方法
 */
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();

        // @FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8  lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{
     
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
     
                ticket.sale();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
     
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
     
                ticket.sale();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
     
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
     
                ticket.sale();
            }
        },"C").start();


    }
}

// 资源类 OOP
class Ticket {
     
    // 属性、方法
    private int number = 30;

    // 卖票的方式
    // synchronized 本质: 队列,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

JUC并发编程_第4张图片
JUC并发编程_第5张图片
进入ReentrantLock源码:
JUC并发编程_第6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)

package com.kuang.demo01;

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

public class SaleTicketDemo02  {
     
    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();


        // @FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8  lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{
     for (int i = 1; i < 40 ; i++) ticket.sale();},"A").start();
        new Thread(()->{
     for (int i = 1; i < 40 ; i++) ticket.sale();},"B").start();
        new Thread(()->{
     for (int i = 1; i < 40 ; i++) ticket.sale();},"C").start();


    }
}

// Lock三部曲
// 1、 new ReentrantLock();
// 2、 lock.lock(); // 加锁
// 3、 finally=>  lock.unlock(); // 解锁
class Ticket2 {
     
    // 属性、方法
    private int number = 30;

    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void sale(){
     

        lock.lock(); // 加锁

        try {
     
           // 业务代码

            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 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; Lock锁有一个方法

//尝试获取锁,通过这个操作判断,不让它死死地等待
lock.tryLock();

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),默认非公平,设置:
JUC并发编程_第7张图片

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

package com.kuang.pc;

/**
 * 线程之间的通信问题:生产者和消费者问题!  等待唤醒,通知唤醒
 * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   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.increment();
                } 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();
    }
}

// 判断等待,业务,通知
class Data{
      // 数字 资源类

    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
     
        while (number!=0){
       //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 {
     
        while (number==0){
      // 1
            // 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();
    }

}

问题存在,A B C D 4 个线程! 虚假唤醒

JUC并发编程_第8张图片
if 改为 while 判断
原因:
因为if只会执行一次,执行完会接着向下执行if()外边的
而while不会,直到条件满足才会向下执行while()外边的

package com.kuang.pc;

/**
 * 线程之间的通信问题:生产者和消费者问题!  等待唤醒,通知唤醒
 * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   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.increment();
                } 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();
    }
}

// 判断等待,业务,通知
class Data{
      // 数字 资源类

    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
     
        while (number!=0){
       //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 {
     
        while (number==0){
      // 1
            // 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();
    }

}

JUC版的生产者和消费者问题

JUC并发编程_第9张图片
通过Lock 找到 Condition
JUC并发编程_第10张图片
代码实现:

package com.kuang.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.increment();
                } 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();

    }
}

// 判断等待,业务,通知
class Data2{
      // 数字 资源类

    private int number = 0;

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

    //condition.await(); // 等待
    //condition.signalAll(); // 唤醒全部
    //+1
    public void increment() throws InterruptedException {
     
        lock.lock();
        try {
     
            // 业务代码
            while (number!=0){
       //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 synchronized void decrement() throws InterruptedException {
     
        lock.lock();
        try {
     
            while (number==0){
      // 1
                // 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();
        }
    }

}

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

JUC并发编程_第11张图片
代码测试:

package com.kuang.pc;

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

/**
 * 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++) {
     
                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{
      // 资源类 Lock

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();
    private int number = 1; // 1A  2B  3C

    public void printA(){
     
        lock.lock();
        try {
     
            // 业务,判断-> 执行-> 通知
            while (number!=1){
     
                // 等待
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");
            // 唤醒,唤醒指定的人,B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally {
     
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printB(){
     
        lock.lock();
        try {
     
            // 业务,判断-> 执行-> 通知
            while (number!=2){
     
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒,唤醒指定的人,c
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally {
     
            lock.unlock();
        }
    }
    public void printC(){
     
        lock.lock();
        try {
     
            // 业务,判断-> 执行-> 通知
            // 业务,判断-> 执行-> 通知
            while (number!=3){
     
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒,唤醒指定的人,c
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally {
     
            lock.unlock();
        }
    }

}

5、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

package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 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();

        // 捕获
        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phone,谁先拿到谁执行!
    public synchronized void sendSms(){
     
        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");
    }

}
package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 3、 增加了一个普通方法后!先执行发短信还是Hello? 普通方法hello
 * 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) {
     
        // 两个对象,两个调用者,两把锁!
        Phone2 phone1 = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
     
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

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

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

class Phone2{
     

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者!
    public synchronized void sendSms(){
     
        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");
    }

}
package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 5、增加两个静态的同步方法,只有一个对象,先打印 发短信?打电话?
 * 6、两个对象!增加两个静态的同步方法, 先打印 发短信?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 phone1 = new Phone3();
        Phone3 phone2 = new Phone3();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
     
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

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

        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 sendSms(){
     
        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");
    }


}

小结

new this 具体的一个手机

static Class 唯一的一个模板

6、集合类不安全

List 不安全

package com.kuang.unsafe;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

// java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常!
public class ListTest {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        // 并发下 ArrayList 不安全的吗,Synchronized;
        /**
         * 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  COW  计算机程序设计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)
        // 在写入的时候避免覆盖,造成数据问题!
        // 读写分离
        // CopyOnWriteArrayList  比 Vector Nb 在哪里?
        //List list = new Vector<>();
        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();
        }

    }
}

学习方法推荐:
1、先会用
2、货比3家,寻找其他解决方案
3、分析源码!

// 并发下 ArrayList 不安全的吗,Synchronized;
/**
* 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 COW 计算机程序设计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)
// 在写入的时候避免覆盖,造成数据问题!

CopyOnWriteArrayList 比 Vector Nb 在哪里?
Vector底层使用synchronized,效率低,而CopyOnWriteArrayList使用的是lock锁

Set 不安全

package com.kuang.unsafe;

import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

/**
 * 同理可证 : ConcurrentModificationException
 * //1、Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
 * //2、
 * 1. 使用工具类转化为synchronized
 * 2. 使用CopyOnWriteArraySet
 */

public class SetTest {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // hashmap
        // Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        // Set 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?

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; }
// 不变的值!从而实现hashSet元素不重复
private static final Object PRESENT = new Object(); 

Map 不安全

回顾Map基本操作JUC并发编程_第12张图片

package com.kuang.unsafe;

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

// ConcurrentModificationException
public class MapTest {
     

    public static void main(String[] args) {
     
        // map 是这样用的吗? 不是,工作中不用 HashMap
        // 默认等价于什么?  new HashMap<>(16,0.75);
        // Map map = new HashMap<>();
        // 唯一的一个家庭作业:研究ConcurrentHashMap的原理
        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();
        }

    }
}

7、Callable ( 简单 )JUC并发编程_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()

代码测试

JUC并发编程_第14张图片

JUC并发编程_第15张图片

JUC并发编程_第16张图片

JUC并发编程_第17张图片

package com.kuang.callable;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * 1、探究原理
 * 2、觉自己会用
 */
public class CallableTest {
     
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
     
        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask()).start();
        // new Thread(new FutureTask( Callable )).start();
        //new Thread().start(); // 怎么启动Callable

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

        new Thread(futureTask,"A").start();
        new Thread(futureTask,"B").start(); // 只打印了一个call,结果会被缓存,效率高

        Integer o = (Integer) futureTask.get(); //这个get 方法可能会产生阻塞!把他放到最后
        // 或者使用异步通信来处理!
        System.out.println(o);

    }
}

class MyThread implements Callable<Integer> {
     

    @Override
    public Integer call() {
     
        System.out.println("call()"); // 会打印几个call
        // 耗时的操作
        return 1024;
    }

}

细节:

1、有缓存

2、结果可能需要等待,会阻塞!

8、常用的辅助类(必会)

8.1、CountDownLatch

JUC并发编程_第18张图片

package com.kuang.add;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

// 计数器
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();
        }

        //6个线程跑完了再关门,这样就不会有人被关里面了
        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零,然后再向下执行

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

    }
}

原理:

// 数量-1
countDownLatch.countDown();
// 等待计数器归零,然后再向下执行
countDownLatch.await(); 

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!

8.2、CyclicBarrier

JUC并发编程_第19张图片

package com.kuang.add;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        /**
         * 集齐7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 ? 原来不能,但是只要加上final就可以拿到i
            new Thread(()->{
     
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"个龙珠");
                try {
     
                    cyclicBarrier.await(); // 等待
                } catch (InterruptedException e) {
     
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
     
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

8.3、Semaphore

Semaphore:信号量

JUC并发编程_第20张图片
抢车位!

6车—3个停车位置

package com.kuang.add;

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SemaphoreDemo {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        // 线程数量:停车位! 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()+"抢到车位");
                    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:

//获得,假设如果已经满了,等待,等待被释放为止!
semaphore.acquire()
//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,控制最大的线程数!
semaphore.release();

9、读写锁

ReadWriteLock
JUC并发编程_第21张图片

package com.kuang.rw;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 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) {
     
        MyCache myCache = new MyCache();

        // 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,加锁的
 */
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,所有人都可以读!
    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();
        }
    }

}

/**
 * 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");
    }

}

10、阻塞队列

JUC并发编程_第22张图片

阻塞队列:

JUC并发编程_第23张图片

JUC并发编程_第24张图片

BlockingQueue 并不是新的东西
JUC并发编程_第25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!

学会使用队列:
添加、移除

有四组API,如下:
JUC并发编程_第26张图片

package com.kuang.bq;

import java.util.Collection;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test {
     
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
     
        test4();
    }
    /**
     * 抛出异常
     */
    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"));
        // IllegalStateException: Queue full 抛出异常!
        // System.out.println(blockingQueue.add("d"));

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

        System.out.println(blockingQueue.element()); // 查看队首元素是谁
        System.out.println(blockingQueue.remove());


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

        // java.util.NoSuchElementException 抛出异常!
        // System.out.println(blockingQueue.remove());
    }

    /**
     * 有返回值,没有异常
     */
    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"));

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

        // System.out.println(blockingQueue.offer("d")); // false 不抛出异常!
        System.out.println("============================");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll()); // null  不抛出异常!
    }

    /**
     * 等待,阻塞(一直阻塞)
     */
    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");
        // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了,一直阻塞
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take()); // 没有这个元素,一直阻塞

    }


    /**
     * 等待,阻塞(等待超时)
     */
    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");
        // blockingQueue.offer("d",2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出
        System.out.println("===============");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出

    }


}

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

package com.kuang.bq;

import java.sql.Time;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 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();
    }
}

学了技术,不会用! 看的少!

11、线程池(重点)

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

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

来自阿里开发手册
JUC并发编程_第27张图片

package com.kuang.pool;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

// Executors 工具类、3大方法

/**
 * 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,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!
 */
public class Demo01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        // 自定义线程池!工作 ThreadPoolExecutor

        // 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,
        // 程序   15个大型任务  io十分占用资源!

        // 获取CPU的核数
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        List  list = new ArrayList();

        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!
        try {
     
            // 最大承载:Deque + max
            // 超过 RejectedExecutionException
            for (int i = 1; i <= 9; i++) {
     
                // 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                threadPool.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
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

7大参数

源码分析:

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

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

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


// 本质ThreadPoolExecutor()
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
     
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

JUC并发编程_第28张图片

JUC并发编程_第29张图片

拒绝策略

JUC并发编程_第30张图片

手动创建一个线程池

package com.kuang.pool;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

import static java.util.concurrent.Executors.*;

// Executors 工具类、3大方法

/**
 * 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,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!
 */
public class Demo01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        // 自定义线程池!工作 ThreadPoolExecutor

        // 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,
        // 程序   15个大型任务  io十分占用资源!

        // 获取CPU的核数
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        System.out.printf("");


        List  list = new ArrayList();

//        ExecutorService executorService = newSingleThreadExecutor();
//        ExecutorService executorService = newFixedThreadPool(1,1);
//        ExecutorService executorService = newCachedThreadPool();

//        ThreadPoolExecutor
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!
        try {
     
            // 最大承载:Deque + max
            // 超过 RejectedExecutionException
            for (int i = 1; i <= 9; i++) {
     
                // 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                threadPool.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
            threadPool.shutdown();
        }

    }
}

4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,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!

小结和拓展

池的最大的大小如何去设置!
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,
程序 15个大型任务 io十分占用资源!

12、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

比如:

@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)

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
优点: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_第31张图片
代码测试:

Function函数式接口

JUC并发编程_第32张图片

package com.kuang.function;

import java.util.function.Function;

/**
 * Function 函数型接口, 有一个输入参数,有一个输出
 * 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化
 */
public class Demo01 {
     
    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"));

    }
}

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_第33张图片

package com.kuang.function;

import java.util.function.Predicate;

/**
 * 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!
 */
public class Demo02 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        // 判断字符串是否为空
//        Predicate predicate = new Predicate(){
     
            @Override
            public boolean test(String str) {
     
                return str.isEmpty();
            }
        };

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

    }
}

Consumer 消费型接口

JUC并发编程_第34张图片

package com.kuang.function;

import java.util.function.Consumer;

/**
 * Consumer 消费型接口: 只有输入,没有返回值
 */
public class Demo03 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
//        Consumer consumer = new Consumer() {
     
//            @Override
//            public void accept(String str) {
     
//                System.out.println(str);
//            }
//        };
        Consumer<String> consumer = (str)->{
     System.out.println(str);};
        consumer.accept("sdadasd");

    }
}

Supplier 供给型接口

JUC并发编程_第35张图片

package com.kuang.function;

import java.util.function.Supplier;

/**
 * Supplier 供给型接口 没有参数,只有返回值
 */
public class Demo04 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
//        Supplier supplier = new Supplier() {
     
//            @Override
//            public Integer get() {
     
//                System.out.println("get()");
//                return 1024;
//            }
//        };

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

13、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!

JUC并发编程_第36张图片

//User
package com.kuang.stream;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

// 有参,无参构造,get、set、toString方法!
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User {
     

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

}

package com.kuang.stream;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 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 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(6,"e",25);
        // 集合就是存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);

        // 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(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);
    }
}

14、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)
JUC并发编程_第37张图片

ForkJoin 特点:工作窃取

这个里面维护的都是双端队列

工作窃取:
两个对列都在执行任务,其中一个执行完了该对列的任务,就可以窃取隔壁对列的任务进行执行,这里要考虑解决抢占任务的问题
工作窃取示意:
JUC并发编程_第38张图片

JUC并发编程_第39张图片

package com.kuang.forkjoin;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

/**
 * 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
    @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();
        }
    }
}

15、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

JUC并发编程_第40张图片

package com.kuang.future;

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

/**
 * 异步调用: CompletableFuture
 * // 异步执行
 * // 成功回调
 * // 失败回调
 */
public class Demo01 {
     
    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("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 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); // 错误信息:java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
        }).exceptionally((e) -> {
     
            System.out.println(e.getMessage());
            return 233; // 可以获取到错误的返回结果
        }).get());

        /**
         * succee Code 200
         * error Code 404 500
         */
    }
}

16、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!

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

JUC并发编程_第41张图片

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

问题: 程序不知道主内存的值已经被修改过了
JUC并发编程_第42张图片

17、Volatile

1、保证可见性

package com.kuang.tvolatile;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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) {
      // main

        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);

    }
}

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。

package com.kuang.tvolatile;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

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

    // volatile 不保证原子性
    private volatile static int num = 0;

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

    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){
      // main  gc
            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_第43张图片

使用原子类,解决 原子性问题

JUC并发编程_第44张图片
JUC并发编程_第45张图片

package com.kuang.tvolatile;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

// 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(); // 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){
      // main  gc
            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 可不可能是 4123!

但是可能执行的时候回变成 2134

1324
可能造成影响的结果: a b x y 这四个值默认都是 0;

JUC并发编程_第46张图片
正常的结果: x = 0;y = 0;但是可能由于指令重排

JUC并发编程_第47张图片
指令重排导致的诡异结果: x = 2;y = 1;

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_第48张图片
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!

在单例模式中使⽤最多,懒汉式中DCL懒汉式使⽤ Volatile最多

18、彻底玩转单例模式

饿汉式

DCL懒汉式,深究!
JUC并发编程_第49张图片

DCL 懒汉式

package com.kuang.single;


// 懒汉式单例
public class LazyMan0 {
     

    private LazyMan0(){
     
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
    }

    private volatile static LazyMan0 lazyMan0;

    // 双重检测锁模式的 懒汉式单例  DCL懒汉式
    //加锁之前,还有可能被两个线程拿到,所以,要做两次检测
    public static LazyMan0 getInstance(){
     
        if (lazyMan0==null){
     
            synchronized (LazyMan.class){
     
                if (lazyMan0==null){
     
                    lazyMan0 = new LazyMan0(); // 不是一个原子性操作
                }
            }
        }
        return lazyMan0;
    }

    // 反射!
    public static void main(String[] args) throws Exception {
     
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
     
            new Thread(()->{
     
                LazyMan0.getInstance();
            }).start();
        }
    }

}
/**
 * 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
 *
 * 123
 * 132 A
 *     B // 此时lazyMan还没有完成构造
 */

使用反射破坏单例:

package com.kuang.single;

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

// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
     

    private static boolean qinjiang = false;

    private LazyMan(){
     
        synchronized (LazyMan.class){
     
            if (qinjiang == false){
     
                qinjiang = 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 Exception {
     
//        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();

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

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

        qinjiang.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
 *
 * 123
 * 132 A
 *     B // 此时lazyMan还没有完成构造
 */

单例不安全,反射

枚举

package com.kuang.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();

        // NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.()
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);

    }

}

JUC并发编程_第50张图片
枚举类型的最终反编译源码:

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov. // Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html // Decompiler options: packimports(3) // Source File Name: EnumSingle.java

package com.kuang.single;

public final class EnumSingle extends Enum {
     

public static EnumSingle[] values() {
      return (EnumSingle[])$VALUES.clone(); }

public static EnumSingle valueOf(String name) {
      
	return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/kuang/single/EnumSingle, name); }

private EnumSingle(String s, int i) {
      
	super(s, i); 
}

public EnumSingle getInstance() {
      
	return INSTANCE; 
	}

public static final EnumSingle INSTANCE; private static final EnumSingle $VALUES[];

static {
      INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);

$VALUES = (new EnumSingle[] {
     

INSTANCE

});
}
}

19、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

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

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

JUC并发编程_第51张图片
JUC并发编程_第52张图片
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)

JUC并发编程_第53张图片

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

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());

}

}

20、原子引用

解决ABA 问题,引入原子引用! 对应的思想:乐观锁!

带版本号 的原子操作!

package com.kuang.cas;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class CASDemo {
     

    //AtomicStampedReference 注意,如果泛型是一个包装类,注意对象的引用问题

    // 正常在业务操作,这里面比较的都是一个个对象
    static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1,1);

    // CAS  compareAndSet : 比较并交换!
    public static void main(String[] args) {
     

        new Thread(()->{
     
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
            System.out.println("a1=>"+stamp);

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

            Lock lock = new ReentrantLock(true);

            atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2,
                    atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1);

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


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

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

        },"a").start();


        // 乐观锁的原理相同!
        new Thread(()->{
     
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
            System.out.println("b1=>"+stamp);

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

            System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 6,
                    stamp, stamp + 1));

            System.out.println("b2=>"+atomicStampedReference.getStamp());

        },"b").start();

    }
}

注意:

Integer 使用了对象缓存机制,默认范围是 -128 ~ 127 ,推荐使用静态工厂方法 valueOf 获取对象实

例,而不是 new,因为 valueOf 使用缓存,而 new 一定会创建新的对象分配新的内存空间;

JUC并发编程_第54张图片

21、各种锁的理解

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(); 
	}

2、可重入锁
可重入锁(递归锁)
JUC并发编程_第55张图片

Synchronized ⼀把锁版

package com.kuang.lock;

import javax.sound.midi.Soundbank;

// Synchronized
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 两把锁lock版

package com.kuang.lock;

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

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
        lock.lock();
        try {
     
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
            call(); // 这里也有锁
        } catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally {
     
            lock.unlock();
            lock.unlock();
        }

    }

    public void call(){
     

        lock.lock();
        try {
     
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
        } catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        } finally {
     
            lock.unlock();
        }
    }
}

3、自旋锁

不断尝试,直到成功为止

spinlock
JUC并发编程_第56张图片

我们来自定义一个锁测试

package com.kuang.lock;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * 自旋锁
 */
public class SpinlockDemo {
     

    // int   0
    // Thread  null
    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
    // 加锁
    public void myUnLock(){
     
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnlock");
        atomicReference.compareAndSet(thread,null);
    }
}

测试

package com.kuang.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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();

    }
}

JUC并发编程_第57张图片

4、死锁

死锁是什么

死锁测试,怎么排除死锁:

package com.kuang.lock;

import com.sun.org.apache.xpath.internal.SourceTree;

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), "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
JUC并发编程_第58张图片

2、使用 jstack 进程号找到死锁问题

在这里插入图片描述
JUC并发编程_第59张图片

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