(需要完整Markdown文件可以私聊我哦)
public static void main(String[] args) {
// 获取cpu核数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
}
线程和进程
并行 并发
并发:一时刻,多线程交替执行 并行:一时刻,多线程同时执行
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: (多个人一起走)
cpu多核, 多个线程同时执行;线程池
并发编程的本质 : 充分利用cpu的资源
线程有几个状态
public enum State {
NEW, // 新生
RUNNABLE, // 运行
BLOCKED, // 阻塞
WAITING, // 等待 死死的等
TIMED_WAITING, // 超时等待
TERMINATED; // 终止
}
wait 和 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会报着锁睡觉
3、使用的范围是不同的
wait 必须在同步代码块中
sleep 可以在任何地方睡
4、是否需要捕获异常
wait不需要 sleep需要
公平锁:十分公平,先来后到
非公平锁: 十分不公平,可以插队(默认)
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,否则会死锁。
4、Synchronized 线程1(获得锁、阻塞)、 线程2 (等待、一直等待)Lock锁就不一定会等待下去
5、Synchronized 可重入锁,不可中断,非公平;Lock 可重入锁,可以判断锁,可以自行设置是否公平
可重入锁:可以多次获取同一个锁,释放也要多次释放
6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题,lock锁适合大量的同步代码
锁是什么 如何判断锁的是谁?
生产者和消费者问题 Synchronized 版
/*
线程之间的通信问题:生产者消费者问题 等待唤醒 通知唤醒
线程交替执行 A B 操作同一个变量
*/
public class Main {
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();
}
// 判断等待 业务 通知
static class Data { // 资源类
private int number = 0;
// + 1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
if (number != 0) {
// 等待
this.wait();
}
number ++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
// 通知其他线程 +1完毕了
this.notifyAll();
}
// - 1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
if (number == 0) {
// 等待
this.wait();
}
number --;
// 通知其他线程 -1完毕了
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
this.notifyAll();
}
}
}
问题存在: a b c d 四个线程?
解决:if改成while
1、wait会释放锁
2、是唤醒后如果是if,那么不重新判断直接执行,如果是while,就还需要判断wait是在哪里睡,就在哪里醒。notifyall会唤醒所有睡觉的线程。
结论:就是用if判断的话,唤醒后线程会从wait之后的代码开始运行,但是不会重新判断if条件,直接继续运行if代码块之后的代码,而如果使用while的话,也会从wait之后的代码运行,但是唤醒后会重新判断循环条件,如果不成立再执行while代码块之后的代码块,成立的话继续wait。
JUC 版本的生产者和消费者问题
代码实现
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "C").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "D").start();
}
static class Data { // 资源类
private int number = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
// + 1
public void increment() {
lock.lock();
try {
while (number != 0) {
// 等待
condition.await();
}
number ++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
// 通知其他线程 +1完毕了
condition.signalAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
// - 1
public void decrement() {
lock.lock();
try {
while (number == 0) {
// 等待
condition.await();
}
number --;
// 通知其他线程 -1完毕了
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
condition.signalAll();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
Condation
优势:精准的通知和唤醒线程
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
*/
// 判断 -> 执行 -> 通知
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
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();
}
static class Data {
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition1 = lock.newCondition();
private Condition condition2 = lock.newCondition();
private Condition condition3 = lock.newCondition();
private int number = 1; // 1.A 2.B 3.C
public void printA() {
lock.lock();
try {
while (number != 1) {
// 等待
condition1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>AAAAA");
// 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 {
while (number != 2) {
condition2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>BBBBB");
// 唤醒 C
number = 3;
condition3.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void printC() {
lock.lock();
try {
while (number != 3) {
condition3.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>CCCCC");
number = 1;
condition1.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
锁 只会锁两个东西 1. 对象 2. class
package lock8;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 8锁
* 1. 标准情况下 两个线程 先发短信还是打电话? 发短信
* 2. sendsms延迟4s 两个线程 先发短信还是打电话? 发短信
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sendMes();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
phone.call();
}, "B").start();
}
static 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 谁先拿到谁执行
public synchronized void sendMes() {
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 lock8;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 3. 增加一个普通方法后 先hello还是打电话? (普通方法)
* 4. 两个对象,两个同步方法 发短信还是打电话? (打电话)
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 两个对象 两把锁 一个对象只能有一把锁
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
phone1.sendMes();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
phone2.call();
}, "B").start();
}
static class Phone {
// synchronized锁的对象是方法的调用者
public synchronized void sendMes() {
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 lock8;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 5. 增加两个静态同步方法,只有一个对象,先 发短信 还是 打电话? (发短信)
* 6. 增加两个静态同步方法,两个对象,先 发短信 还是 打电话? (发短信)
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 两个对象 class 模板只有一个 static 锁的是class
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
phone1.sendMes();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
phone2.call();
}, "B").start();
}
// Phone只有一个唯一的 class 对象
static class Phone {
// synchronized锁的对象是方法的调用者
// static 静态方法 类加载就有了!锁的是Class
public static synchronized void sendMes() {
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");
}
}
}
package lock8;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 7. 一个静态同步方法 一个普通同步方法 一个对象 先打电话还是发短信? (打电话)
* 8.一个静态同步方法 一个普通同步方法 两个对象 先打电话还是发短信? (打电话)
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
phone1.sendMes();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
phone2.call();
}, "B").start();
}
static class Phone {
// 静态同步方法 锁的Class类模板
public static synchronized void sendMes() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
// 普通同步方法 锁的调用者
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
}
}
总结
new (this)具体的一个手机(对象)
static( Class) 具体的一个模板
List 不安全
package 不安全集合;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
// ConcurrentModificationException 并发修改异常
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 并发下 ArrayList不安全
/**
* 解决方法:
* 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
// 写入的时候复制一个数组出来 写完再插入进去
// CopyOnWriteArrayList 比 Vector 效率高
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
list.forEach(System.out::println);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
Set 不安全
package 不安全集合;
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//ConcurrentModificationException
// Set set = new HashSet<>();
// Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
for (int i = 1; i <= 30; i++) {
new Thread(() -> {
set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
set.forEach(System.out::println);
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
map 不安全
package 不安全集合;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 默认等价于 new HashMap<>(16, 0.75)
// Map map = new HashMap<>();
// Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
// 加载因子 初始容量
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();
}
}
}
1、可以有返回值
2 、可以抛出异常
3、方法不同,run() / call()
package callable;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
MyThread thread = new MyThread();
FutureTask futureTask = new FutureTask(thread);
new Thread(futureTask, "A").start();
Integer o = (Integer) futureTask.get();
System.out.println(o);
}
// 泛型的参数等于方法的返回值
static class MyThread implements Callable <Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("CALL");
return 1024;
}
}
}
package add;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
// 计数器
public class Main {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 总数是6
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
for (int i = 1; i <= 6; i++) {
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Go out");
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch.await(); // 等待计数器归零 再向下执行
System.out.println("Close Door");
}
}
原理:
countDownLatch.countDown()
; // 数量-1
countDownLatch.await();
// 等待计数器归零 再向下执行
每次有线程调用countDown()数量-1,假设计数器变为0,countDownLatch.await();就会被唤醒,继续执行。
package add;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
/**
* 集齐七颗 龙珠召唤神龙
*/
// 召唤龙珠的线程
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, ()-> System.out.println("召唤神龙成功"));
for (int i = 1; i <= 7; i++) {
final int tmp = i;
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集了第" + tmp + "个龙珠");
try {
cyclicBarrier.await(); //等待 + 计数
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
有点像pv操作
package add;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Main {
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 {
// 线程满了 acquire就会阻塞
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到车位");
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "离开车位");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// release() 释放
semaphore.release();
}
}).start();
}
}
semaphore.acquire();
获得,假设如果已经满了,等待,直到被释放为止!
semaphore.release();
释放,会将当前的信号量释放 + 1, 然后唤醒等待的线程
作用:多个共享的资源互斥的使用!并发限流,控制最大的线程数!
ReadWriteLock
读可以被多个线程同时读,写的时候只能一个线程去写;
读的时候不能有写操作,所以读的时候也要加锁。 这样可以更加细腻度的划分;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyCache cache = new MyCache();
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int tmp = i;
new Thread(() -> {
cache.put(tmp + "", tmp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int tmp = i;
new Thread(() -> {
cache.get(tmp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
static class MyCache {
//volatile 保证内存可见性!不能保证原子性!
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
// 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() + "写入成功");
}
// 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() + "读取成功");
}
}
}
BlockingQueue:有容量
什么情况下会是要用到阻塞队列? 多线程, 线程池。
四组API
方式 | 抛出异常 | 有返回值,不抛出异常 | 阻塞等待 | 超时等待 |
---|---|---|---|---|
添加 | add() | offer() | put() | offer(, ,) |
移除 | remove() | poll() | take() | poll(,) |
检测队首元素 | element() | peek() | - | - |
SynchronizedQueue :没有容量
package Queue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 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take取出来,否则不能再put进去值
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<String> queue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列
new Thread(() -> {
try {
queue.put("1");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 1");
queue.put("2");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 2");
queue.put("3");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 3");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "T1").start();
new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get " + queue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get "+ queue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get "+ queue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "T2").start();
}
}
线程池:三大方法、七大参数、四种拒绝策略
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…
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,线程可以复用
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
package pool;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 单个线程
// ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
// // 创建一个固定的线程池的大小
// ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
// // 可伸缩的 线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 使用线程池后,使用线程池来创建线程
threadPool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建成功"));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 线程池用完 关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
七大参数
源码分析
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
// 本质:都是ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程池大小
int maximumPoolSize, // 最大线程池大小
long keepAliveTime, // 超时了没有人调用 就会释放
TimeUnit unit, // 超时单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 阻塞队列
ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂
RejectedExecutionHandler handler) { // 拒绝策略
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;
}
keepAliveTime:线程的最大生命周期,这里的生命周期有两个约束条件,一:该参数针对的是超过corePoolSize数量的线程;二:处于非运行状态的线程。即非核心线程数存活时间。
手动创建一个线程池
package pool;
import java.util.concurrent.*;
/**
* new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了还有人进来,就不处理这个人 抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的回哪里(main) 执行
* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() // 队列满了,丢掉任务,不会抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 队列满了,抛弃队列里面最老的那个,代替他的位置进入队列里,不会对正在执行的线程有任何影响,不会抛出异常
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
//手动创建线程池
//前两个是核心线程,就是跟随线程池生命周期,后三个为临时线程,一旦超过设定时间无任务就会销毁
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2,
5,
3,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 队列满了,抛弃队列里面最老的那个,代替他的位置进入队列里
);
try {
// 最大承载 : 队列 + max
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
// 使用线程池后,使用线程池来创建线程
threadPool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建成功"));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 线程池用完 关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
小结和拓展
了解
最大线程到底该如何定义?
1、CPU 密集型 CPU几个核,几条线程就能同时进行
Runtime.getRuntime().availableProcessors()
获取CPU的核数
2、IO 密集型 > 判断你的程序中十分耗IO的线程。(一般设成2倍)
新时代程序员: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【抽象】方法的接口
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
// 简化编程模型,在新版本的框架底层大量使用
// foreach(消费者类型的函数式接口)
代码测试:
package function;
import java.util.function.Function;
/**
* Function 函数型接口 有一个输入参数,有一个输出参数
* 只要是 函数型接口 都可以使用lambda表达式简化
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Function function = new Function() {
// @Override
// public String apply(str) {
// return str;
// }
// };
Function function = str -> str;
System.out.println(function.apply("abc"));
}
}
断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是布尔值
package function;
import java.util.function.Predicate;
// 断定形接口 有一个输入参数,返回值只能是布尔值
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Predicate predicate = new Predicate<>(){
// // 判断字符串是否为空
// @Override
// public boolean test(String str) {
// return str.isEmpty();
// }
// };
Predicate<String> predicate = str -> str.isEmpty();
System.out.println(predicate.test("qwe"));
}
}
消费型接口:只有输入 没有返回值
package function;
import java.util.function.Consumer;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Consumer consumer = new Consumer() {
// @Override
// public void accept(String str) {
// System.out.println(str);
// }
// };
Consumer<String> consumer = System.out::println;
consumer.accept("233");
}
}
供给型接口:没有参数 只有返回值
package function;
import java.util.function.Supplier;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Supplier supplier = new Supplier() {
// @Override
// public String get() {
// return "1024";
// }
// };
Supplier<String> supplier = () -> "1024";
System.out.println(supplier.get());
}
}
什么是Stream流式计算?
大数据:存储 +计算
存储交给集合,计算都应该交给流来做!
package Stream;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class User {
private int id;
private String name;
private int age;
}
package 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 Main {
public static void main(String[] args) {
User user1 = new User(1, "a", 22);
User user2 = new User(2, "b", 23);
User user3 = new User(3, "c", 24);
User user4 = new User(4, "d", 25);
User user5 = new User(6, "e", 26);
List<User> list = Arrays.asList(user1, user2, user3, user4, user5);
list.stream()
.filter(user -> user.getId() % 2 == 0)
.filter(user -> user.getAge() > 23)
.map(user -> user.getName().toUpperCase())
// .sorted(((o1, o2) -> o2.compareTo(o1)))
.sorted((o1, o2) -> o2.charAt(0) - o1.charAt(0))
.limit(1)
.forEach(System.out::println);
}
}
什么是ForkJoin
ForkJoin :并行执行任务!提高效率,大数据量
分支计算,结果合并。
ForkJoin特点:工作窃取
这里面维护的都是双端队列
ForkJoin操作
package ForkJoin;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
* 1、forkJoinPooL通过它来执行
* 2、计算任务forkJoinPooL.execute( ForkJoinTask task )
* 3.计算类要基ForkJoinTask
*/
// 求和计算
public class ForkJoinTest extends RecursiveTask<Long> {
private long start;
private long end;
// 临界值
private Long tmp = 10000L;
public ForkJoinTest(long start, long end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
// 计算方法
@Override
protected Long compute() {
if (end - start < tmp) {
long sum = 0L;
for (long i = start; i <= end; i++)
sum += i;
return sum;
} else { // ForkJoin
long mid = start + end >> 1;
ForkJoinTest task1 = new ForkJoinTest(start, mid);
task1.fork(); // 拆分任务,将任务压入线程队列
ForkJoinTest task2 = new ForkJoinTest(mid + 1, end);
task2.fork(); // 拆分任务,将任务压入线程队列
return task1.join() + task2.join();
}
}
}
package ForkJoin;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// test1(); //413 ms
// test2(); //355 ms
test3(); //171 ms
}
public static void test1() {
long start = System.currentTimeMillis();
long sum = 0;
for (long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++)
sum += i;
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + sum + "时间:" + (end - start));
}
public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ForkJoinTest task = new ForkJoinTest(0L, 10_0000_0000);
ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
long sum = submit.get();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + sum + "时间:" + (end - start));
}
public static void test3() {
long start = System.currentTimeMillis();
// Stream
long sum = LongStream
.rangeClosed(0L, 10_0000_0000)
.parallel()
.reduce(0, Long::sum);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + sum + "时间:" + (end - start));
}
}
Future 设计的初衷:对将来的某个事件的结果进行建模
package future;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 异步调用 :ajax CompletableFuture
* // 异步回调
* // 成功回调
* // 失败回调
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 发起一个请求
// 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");
// });
//
// System.out.println(21323);
//
// completableFuture.get(); // 获取阻塞执行结果
// 有返回值的 runAsync 异步回调
// ajax 成功和失败的回调
// 成功 返回结果 失败 返回错误信息
CompletableFuture<Integer> completableFuture1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "supplyAsync=>Integer");
int i = 1 / 0;
return 200;
});
System.out.println(
completableFuture1.whenComplete((t, u) -> {
System.out.println("t===>" + t); // 正常返回结果
System.out.println("u===>" + u); // 错误信息
}).exceptionally((e) -> {
System.out.println(e.getMessage());
return 500;
}).get()
);
}
}
请你谈谈对Volatile的理解
Volatile是java虚拟机提供的轻量级同步机制
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!
关于JMM的一些同步约定:
1、线程解锁前,必须把变量共享立刻刷回主存
2、线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中!
3、加锁和解锁一定是同一把锁
线程: 工作内存、主内存
8种操作:
代码测试:
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Main {
static int num = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (num == 0) {
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> {
num = 1;
System.out.println(num);
}).start();
}
}
问题:程序并不知道主内存的值已经被修改过了
1.保证可见性
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class JMMTest {
// 如果不加volatile 程序就会死循环
// 加volatile 可以保证可见性
static volatile int num = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> { // 线程1 对于主内存的变化不知道
while (num == 0) {
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> {
num = 1;
System.out.println(num);
}).start();
}
}
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,也不能被分割。要么同时成功,要么同时失败!
public class Main {
// volatile 不保证原子性
private volatile static int num = 0;
public static void add() {
num ++;
}
public static void main(String[] args) {
// 理论上num结果应该为2万
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount() > 2) // main gc
Thread.yield(); // 线程礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
}
}
我们反编译这段代码看看:
num++ 不是一个原子性操作,所以有可能会出现多个线程同时获得这个值再写回。即 加的次数是固定的,有的线程取的是旧的值,结果会变小。
原子类为什么这么高级?
如果不加lock和Synchronized 怎么保证原子性?
package Volatile_test;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Main {
// volatile 不保证原子性
// 原子类的 Integer
private static final AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
public static void add() {
//num ++;
num.getAndIncrement(); //AtomicInteger + 1 方法
}
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(); // 线程礼让
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类是一个特殊的存在!
3.禁止指令重排
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与执行的。
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
//我们期望的: 1234
//可能出现的: 2143 1324
//不可能的: 4213!
可能造成影响的结果: a b x y 这四个值的默认都是0
线程A | 线程B |
---|---|
x = a | y = b |
b = 1 | a = 2 |
正常的结果 x = 0; y = 0;但是可能因为指令重排
线程A | 线程B |
---|---|
b = 1 | a = 2 |
x = a | y = b |
指令重排导致诡异结果:x = 2;y = 1;
volatile可以避免指令重排:
内存屏障:CPU指令 作用:
1、保证特定的操作执行顺序
2、可以保证某些内存变量的可见性(利用这些特性volatile实现了可见性)
Volatile可以保证可见性,不能保证原子性。由于内存屏障,可以保证避免指令重排现象产生。
饿汉式
package 单例模式;
// 饿汉式单例
public class Hungry {
// 可能会浪费空间
private byte[] data1 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data2 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data3 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data4 = new byte[1024 * 1024];
// 单例模式最重要的一个思想:构造器私有
private Hungry() {
}
private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
public static Hungry getInstance() {
return HUNGRY;
}
}
懒汉式 DCL
package 单例模式;
import java.lang.reflect.Constructor;
// 懒汉式单例
// 道高一尺魔高一丈
public class LazyMan {
private static boolean flag = false;
private LazyMan() {
synchronized (LazyMan.class) {
if (!flag) {
flag = true;
} else {
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏单例模式!!");
}
// if (lazyMan != null)
// throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏单例模式!!");
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 启动");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
//双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
//这里双重检测是考虑到效率问题,加最外层if判断可以使后续的多个线程直接获得对象而不需要等待
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
/**
* 1. 分配内存空间
* 2. 执行构造方法
* 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
* 所以要+volatile修饰 保证不发生指令重排现象
*/
}
}
return lazyMan;
}
// 多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception{
// for (int i = 1; i <= 10; i++) {
// new Thread(() -> {
// LazyMan.getInstance();
// }).start();
// }
// LazyMan instance1 = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true); // 破除私有权限
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
LazyMan instance3 = declaredConstructor.newInstance();
// System.out.println(instance1 == instance2); // false 反射可以破坏单例
System.out.println(instance3 == instance2);
}
}
静态内部类
package 单例模式;
public class Holder {
private Holder() {
}
public static Holder getInstance() {
return InnerClass.HOLDER;
}
public static class InnerClass {
private static final Holder HOLDER = new Holder();
}
}
单例不安全 因为有反射!
package 单例模式;
import java.lang.reflect.Constructor;
// 枚举 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 Exception {
EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
//(不加参数报错)java.lang.NoSuchMethodException 没有这样一个构造器
//(我们想看到的报错)Cannot reflectively create enum objects 不能通过反射破坏枚举
Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
}
枚举类型的最终反编译原码:
发现是有参构造!!
什么是CAS
package CAS;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Main {
// 什么是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 expectedValue, int newValue) {
// 如果我期望的值达到了 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);
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger);
}
}
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)
package CAS;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Main {
// 什么是CAS : compareAndSet: 比较并交换!
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// 对于我们平时写的sql 乐观锁!
// 期望 、更新
//public final boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue) {
// 如果我期望的值达到了 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);
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
System.out.println(atomicInteger);
//=================期望的线程=================
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 1024));
System.out.println(atomicInteger);
}
}
解决ABA 问题
带版本号的原子操作!
cas只是比较和转换 ,乐观锁是cas+版本号控制实现的
注意:
package CAS;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
public class AtomicReferenceTest {
// 什么是CAS : compareAndSet: 比较并交换!
public static void main(String[] args) {
//int Integer 如果泛型是一个包装类,注意对象的引用问题
AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1);
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();
}
System.out.println("A : " + atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2,
atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("A2==>>" + atomicStampedReference.getStamp());
System.out.println("A : " + 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("B : " + atomicStampedReference.compareAndSet(1, 10,
stamp, stamp + 1));
System.out.println("B2==>>" + atomicStampedReference.getStamp());
}, "B").start();
}
}
公平锁: 非常公平,不能插队,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();
}
可重入锁:递归锁
Synchronized
package lock;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "A").start();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "B").start();
}
static class Phone {
public synchronized void sms() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===>发信息");
call(); // 这里也有锁
}
public synchronized void call() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===>打电话");
}
}
}
Lock
package lock;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "A").start();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "B").start();
}
static class Phone {
Lock lock = new ReentrantLock();
public void sms() {
lock.lock(); // 细节问题 拿到了两把锁
// lock() 锁必须配对
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===>发信息");
call(); // 这里也有锁
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void call() {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===>打电话");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
spinlock
自己实现一个自旋锁
package lock;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class mySpinlock {
//int 0
//Thread null
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
//加锁
//第一个线程走到lock的时候能够继续执行下去 但此时不uncok,第二个线程一直会走while那里自旋
//直到第一个线程释放锁,第二个线程才会获得锁,最后释放
public void myLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(thread.getName() + "===> mylock");
// 自旋锁
while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
}
}
//解锁
public void myUnLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(thread.getName() + "===> myUnlock");
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
}
}
测试自己的自旋锁
package lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class mySpinlockTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 底层使用自旋锁
SpinlockTest lock = new SpinlockTest();
new Thread(() -> {
lock.myLock();;
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T1").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> {
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T2").start();
lock.myLock();
lock.myUnLock();
}
}
死锁是什么?
package lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Main {
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();
}
static class MyThread implements Runnable {
private final String lockA;
private final 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);
}
}
}
}
}
怎么排除死锁?
解决问题
1、使用jps -l
定位进程号
2、使用jstack
进程号查询