JUC并发编程
1. 什么是JUC？
源码 + 官方文档 面试高频问!
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！
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
进入ReentrantLock源码：
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：
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
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
通过Lock 找到 Condition
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
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
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 )
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
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
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
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
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
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
阻塞队列：
BlockingQueue 并不是新的东西
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：
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
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;
}
拒绝策略
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)
代码测试：
Function函数式接口
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！
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
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
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！
//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）
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：
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
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
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
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
使用原子类，解决 原子性问题
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；
正常的结果： x = 0；y = 0；但是可能由于指令重排
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）
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！
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);
}
}
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
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）
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；
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）
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
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();
}
}
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
2、使用 jstack 进程号找到死锁问题
