Java基础 -- 多线程的使用01

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1. 关键字

1.1 并发与并行

• 并发（concurrency）是在同一时间段，多个任务都在执行。宏观上是同时执行，微观上是顺序地交替执行

• 并行（parallellism）是一组程序按独立异步的速度执行，无论从微观还是宏观，多个任务都是同时执行的

简单举个例子：主要看是否是同时

• 你吃饭吃到一半，电话来了，你一直吃完以后才可以去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。
• 你吃饭吃到一半，电话来了，你停下吃饭去接电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。(可以不同时)
• 你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行(必须同时)

1.2 进程和线程

• 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础

• 线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务

简单举个例子：

• 开机后，打开chrome浏览器是开启一个进程。
• 我同时浏览四个网页，这就是多线程。
  

2. Java 线程

2.1 Java的主线程

每个java程序都含有一个线程，那就是主线程（main线程）。Java应用程序都是从主类main方法执行的，当jvm加载代码，调动方法之后，就会启动一个线程，这个线程就是主线程，负责执行main方法。如果在主线程里面创建其他线程，就会在主线程和其他线程来回切换，直到其他所有线程结束才会结束主线程

2.2 线程生命周期

在线程的声明周期中，要经过新建(New)，就绪(Runnable)，运行(Running)，阻塞(Blocked)和死亡(Dead)5种状态

• 新建状态：线程对象声明和创建，未被执行之前。
• 就绪状态：处于新建状态的线程被启动后进入线程队列排队等待CPU时间片。
• 运行状态：就绪状态的线程被调度并获得CPU资源。
• 阻塞状态：在特殊情况下让出CPU资源暂时中止自己的执行。
• 消亡状态：线程执行完成或者程序停止运行。
  

3. Java 线程三种实现

3.1 继承Thread类

package com.xxxx;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 thread1 = new Thread1();
        Thread thread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if (i % 2 == 1) {
                    //打印线程名，线程名是从0开始的
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                    }
                }
            }
        };

        thread1.start();
        thread.start();
    }
}

class Thread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        for(int i=0;i<100;i++){
            if (i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}

方法说明:

• start()启动当前线程；调用当前线程的run()方法
• run()：需要重写Thread类中的此方法，将创建线程需要执行的操作声明在此方法中
• currentThread()：返回执行当前代码的线程
• getName()：获取当前线程的名字
• setName(String name)：设置当前线程的名字
• yield()：释放当前CPU的执行权
• join()：在线程a中调用线程b的join()，此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完之后，线程a在结束阻塞状态
• sleep(int millitime)：让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前进程是阻塞状态
• isAlive()：判断当前线程是否存活（线程执行完之前都是存活的）

3.2 实现Runnable接口

package com.xxxx;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyThread1());
        Thread thread1 = new Thread(new MyThread2());
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}


class MyThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<100;i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

开发中，优先选择实现Runnable接口的方式创建线程

• 实现Runnable接口的方式没有类的单继承性的局限性（一个类只能继承一个父类，继承了Thread类就不能在继承其他类了）
• 实现Runnable接口的方式更适合来处理多个线程之间有共享数据的情况

3.3 实现Callable接口

package com.xxxx;

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

public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread1());
        new Thread(futureTask).start();//开启线程
        System.out.println(futureTask.get());//获取返回值

    }
}


class  MyThread1 implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int count = 0;
        for (int i = 1;i<100;i++){
            if (i%3==0){
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

说明：

• Runnable接口是没有返回值的 Callable有返回值，支持泛型，可以抛出异常
• Thread类并不接受Callable对象。可以使用FutureTask类实现Runnable接口和Future接口
• Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。
• FutureTask是实现的 RunnableFuture 接口的，而RunnableFuture 接口同时继承了 Runnable 接口和 Future 接口，它有两个构造函数，一个以Callable为参数，另外一个以Runnable为参数
  

4. 线程池

• 使⽤线程池主要有以下三个原因：
  1.创建/销毁线程需要消耗系统资源，线程池可以复⽤已创建的线程。
2. 控制并发的数量。并发数量过多，可能会导致资源消耗过多，从⽽造成服务器
崩溃。（主要原因）
3. 可以对线程做统⼀管理。

4.1 七种线程池实现

• 创建一个固定大小的线程池，可控制并发的线程数，超出的线程会在队列中等待。
  Executors.newFixedThreadPool
• 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
  Executors.newCachedThreadPool
• 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
  Executors.newSingleThreadExecutor
• 创建一个可以执行延迟任务的线程池。
  Executors.newScheduledThreadPool
• 创建一个单线程的可以执行延迟任务的线程池。
  Executors.newSingleThreadScheduledExecutor
• 创建一个抢占式执行的线程池（任务执行顺序不确定），这个是JDK 1.8 添加。
  Executors.newWorkStealingPool
• 手动创建线程池的方式，它创建时最多可以设置 7 个参数。
  ThreadPoolExecutor

4.2 线程池核心参数

• 核心参数介绍
  corePoolSize:队列没满时，线程最大并发数
  maxiumumPoolSizes:队列满后线程能够达到的最大并发数
  keepAliveTime:空闲线程过多久被回收的时间限制
  unit:keepAliveTime的时间单位
  workQueue:阻塞的队列类型
  RejectedExecutionHandler:超出maximumPoolSizes+workQueue时，任务交给RejectedExecutionHandler来处理
  

4.3 Code

package com.xxxx;
import java.util.concurrent.*;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //创建线程池
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 5, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(2),
                new ThreadFactory() {
                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        Thread thread = new Thread(r);
                        thread.setName("myThread");
                        return thread;
                    }
                },
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

        //threadPoolExecutor.submit();
        threadPoolExecutor.execute(new MyThread());//提交任务
        threadPoolExecutor.shutdown();//关闭线程池


    }
}

class MyThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

4.4 线程池的执行过程

执行过程：

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    1.判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是(核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建)则创建一个新线程来执行任务，如果核心线程都在执行任务，则进入下一个流程

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    2.线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没满，则将新提交的任务存储到这个工作队列里，如果工作队列已满，则进入下一个流程

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    3.判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务，如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务

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4.5 Java并发工具包

• 并发工具类
  提供了比synchronized更加高级的各种同步结构：包括CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等，可以实现更加丰富的多线程操作。
• 并发容器
  提供各种线程安全的容器：最常见的ConcurrentHashMap、有序的ConcurrentSkipListMap,实现线程安全的动态数组CopyOnWriteArrayList等。
• 并发队列
  各种BlockingQueue的实现：常用的ArrayBlockingQueue、SynchorousQueue或针对特定场景的PriorityBlockingQueue。
• Executor框架
  可以创建各种不同类型的线程池，调度任务运行等。
  

5. Java线程间的通信

5.1 锁与同步

• Java中，锁的概念是基于对象的，所以又称为对象锁
• 一个锁只能被一个线程持有，一个锁如果被一个线程持有，那其他线程如果需要这个锁，只能等到这个线程释放锁

5.1.1 无锁状态

public class NoneLock {
    static class ThreadA implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("Thread A " + i);
            }
       }
    }
    static class ThreadB implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("Thread B " + i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new ThreadA()).start();
        new Thread(new ThreadB()).start();
    }
}

• 结果不可控，非常的混乱
  

5.1.2 加锁，A执行完，再去执行B

public class ObjectLock {
    private static Object lock = new Object();
    
    static class ThreadA implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    System.out.println("Thread A " + i);
                }
            }
        }
    }
    static class ThreadB implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    System.out.println("Thread B " + i);
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new ThreadA()).start();
        Thread.sleep(5);
        new Thread(new ThreadB()).start();
    }
}

• 因为有Thread.sleep(5)，所以肯定是A先拿到锁，全部执行完后，释放锁给到B

5.2 等待/通知

• notify()⽅法会随机叫醒⼀个正在等待的线程，⽽notifyAll()会叫醒所有正在等
  待的线程。
  
• 前面说一个锁只能被一个线程持有，⽽假如线程A现在持有了⼀个锁 lock 并开始执⾏，它可以使⽤ lock.wait() 让⾃⼰进⼊等待状态。这个时候， lock 这个锁是被释放了的。
• 线程B获得了 lock 这个锁并开始执⾏，它可以在某⼀时刻，使⽤ lock.notify() ，通知之前持有 lock 锁并进⼊等待状态的线程A，说“线程A你不⽤等了，可以往下执⾏了”。==>注意:这个时候线程B并没有释放锁 lock ，除⾮线程B这个时候使⽤ lock.wait() 释放锁，或者线程B执⾏结束⾃⾏释放锁，线程A才能得到 lock 锁。

5.2.1 加锁，等待/通知，A和B交替执行

public class WaitAndNotify {
    private static Object lock = new Object();
    
	static class ThreadA implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        System.out.println("ThreadA: " + i);
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                lock.notify();
            }
        }
    }
    static class ThreadB implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        System.out.println("ThreadB: " + i);
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                lock.notify();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new ThreadA()).start();
        Thread.sleep(100);
        new Thread(new ThreadB()).start();
    }
}

• 唤醒对方，然后自己进入等待状态
  
• 注意：
  等待/通知机制使⽤的是同⼀个对象锁，如果你两个线程使⽤的是不同的对象锁，那它们之间是不能⽤等待/通知机制通信的

5.3 信号量

• volatile关键字能够保证内存的可⻅性，如果⽤volitile关键字声明了⼀个变量，在⼀个线程⾥⾯改变了这个变量的值，那其它线程是⽴⻢可⻅更改后的值的。

5.3.1 线程A输出0，然后线程B输出1，再然后线程A输出2…以此类推

public class Signal {
    private static volatile int signal = 0;

    static class ThreadA implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (signal < 5) {
                if (signal % 2 == 0) {
                    System.out.println("threadA: " + signal);
                    synchronized (this) {
                        signal++;
                    }
                }
            }
        }
    }
    static class ThreadB implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (signal < 5) {
                if (signal % 2 == 1) {
                    System.out.println("threadB: " + signal);
                    synchronized (this) {
                        signal = signal + 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
    
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new ThreadA()).start();
        Thread.sleep(1000);
        new Thread(new ThreadB()).start();
    }
}

• 运行结果如下：
  

5.4 管道

• 管道是基于“管道流”的通信⽅式。JDK提供了 PipedWriter 、 PipedReader 、PipedOutputStream 、 PipedInputStream 。其中，前⾯两个是基于字符的，后⾯两个是基于字节流的。

5.4.1 Code

public class Pipe {

    static class ReaderThread implements Runnable {
        private PipedReader reader;
 
        public ReaderThread(PipedReader reader) {
            this.reader = reader;
        }
    
	    @Override
        public void run() {
            System.out.println("this is reader");
            int receive = 0;
            try {
                while ((receive = reader.read()) != -1) {
                    System.out.print((char)receive);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 
     static class WriterThread implements Runnable {
        private PipedWriter writer;
        
		public WriterThread(PipedWriter writer) {
            this.writer = writer;
        }
        
		@Override
        public void run() {
            System.out.println("this is writer");
            int receive = 0;
            try {
                writer.write("test");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    writer.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedExce
    
	    PipedWriter writer = new PipedWriter();
        PipedReader reader = new PipedReader();
        writer.connect(reader); // 这⾥注意⼀定要连接，才能通信

        new Thread(new ReaderThread(reader)).start();
        Thread.sleep(1000);
        new Thread(new WriterThread(writer)).start();
    }
}

• 输出结果：
  
• 执⾏流程：
  1. 线程ReaderThread开始执⾏，
2. 线程ReaderThread使⽤管道reader.read()进⼊”阻塞“，
3. 线程WriterThread开始执⾏，
4. 线程WriterThread⽤writer.write(“test”)往管道写⼊字符串，
5. 线程WriterThread使⽤writer.close()结束管道写⼊，并执⾏完毕，
6. 线程ReaderThread接受到管道输出的字符串并打印，
7. 线程ReaderThread执⾏完毕。

5.5 其它通信

5.5.1 Join方法

• join()⽅法是Thread类的⼀个实例⽅法。它的作⽤是让当前线程陷⼊“等待”状态，等join的这个线程执⾏完成后，再继续执⾏当前线程。。
• 有时候，主线程创建并启动了⼦线程，如果⼦线程中需要进⾏⼤量的耗时运算，主线程往往将早于⼦线程结束之前结束。
• 如果主线程想等待⼦线程执⾏完毕后，获得⼦线程中的处理完的某个数据，就要⽤到join⽅法了。

public class Join {
    static class ThreadA implements Runnable {
 
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("我是⼦线程，我先睡⼀秒");
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("我是⼦线程，我睡完了⼀秒");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new ThreadA());
        thread.start();
        thread.join();
        System.out.println("如果不加join⽅法，我会先被打出来，加了就不⼀样了");
    }
}

• 注意：
  1.join()⽅法有两个重载⽅法，⼀个是join(long)， ⼀个是join(long, int)。
2.通过源码你会发现，join()⽅法及其重载⽅法底层都是利⽤了wait(long)这个⽅法。对于join(long, int)，通过查看源码(JDK 1.8)发现，底层并没有精确到纳秒，⽽是对第⼆个参数做了简单的判断和处理。

5.5.2 Sleep方法

• Sleep的两个方法
  Thread.sleep(long)
Thread.sleep(long, int)
  同上，查看源码(JDK 1.8)发现，第⼆个⽅法貌似只对第⼆个参数做了简单的处理，没有精确到纳秒。实际上还是调⽤的第⼀个⽅法。
• 注意：
  sleep⽅法是不会释放当前的锁的，⽽wait⽅法会。
• sleep与wait区别：
  wait可以指定时间，也可以不指定；⽽sleep必须指定时间。
  wait释放cpu资源，同时释放锁；sleep释放cpu资源，但是不释放锁，所以易死锁。
  wait必须放在同步块或同步⽅法中，⽽sleep可以再任意位置

5.5.3 ThreadLocal类

• ThreadLocal是⼀个本地线程副本变量⼯具类。内部是⼀个弱引⽤的Map来维护。
• ThreadLocal类并不属于多线程间的通信，⽽是让每个线程有⾃⼰”独⽴“的变量，线程之间互不影响。它为每个线程都创建⼀个副本，每个线程可以访问⾃⼰内部的副本变量。

public class ThreadLocalDemo {
    static class ThreadA implements Runnable {
        private ThreadLocal<String> threadLocal;
        
		public ThreadA(ThreadLocal<String> threadLocal) {
            this.threadLocal = threadLocal;
        }
        
		@Override
        public void run() {
            threadLocal.set("A");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("ThreadA输出：" + threadLocal.get());
        }
        
		static class ThreadB implements Runnable {
            private ThreadLocal<String> threadLocal;
            
			public ThreadB(ThreadLocal<String> threadLocal) {
                this.threadLocal = threadLocal;
            }
            
			@Override
            public void run() {
                threadLocal.set("B");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                 System.out.println("ThreadB输出：" + threadLocal.get());
            }
        }
        
		public static void main(String[] args) {
            ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
            new Thread(new ThreadA(threadLocal)).start();
            new Thread(new ThreadB(threadLocal)).start();
        }
    }
}

6. Volatile关键字

6.1 内存可见性

• 内存可⻅性，指的是线程之间的可⻅性，当⼀个线程修改了共享变量时，另⼀个线
  程可以读取到这个修改后的值。

6.2 volatile的内存语义

• volatile的两个功能：
  保证变量的内存的可见性。
  禁止volatile变量和普通变量重排序。

6.2.1 内存可见性(code)

public class VolatileExample {
    int a = 0;
    volatile boolean flag = false;
    
	public void writer() {
        a = 1; // step 1
        flag = true; // step 2
    }
    
	public void reader() {
        if (flag) { // step 3
            System.out.println(a); // step 4
        }
    }
}

• 所谓内存可⻅性
      指的是当⼀个线程对volatile 修饰的变量进⾏写操作（⽐如step 2）时，JMM会⽴即把该线程对应的本地内存中的共享变量的值刷新到主内存；当⼀个线程对 volatile 修饰的变量进⾏读操作（⽐如step 3）时，JMM会把⽴即该线程对应的本地内存置为⽆效，从主内存中读取共享变量的值。
• 线程A先⾃⾏⽅法 writer ⽅法，线程B后执⾏ reader ⽅法
  
• 如果 flag 变量没有⽤ volatile 修饰
      在step 2，线程A的本地内存⾥⾯的变量就不会⽴即更新到主内存，那随后线程B也同样不会去主内存拿最新的值，仍然使⽤线程B本地内存缓存的变量的值 a = 0，flag = false

6.3 volatile用途

• volatile有着与锁相同的内存语义，所以可以作为⼀个“轻量级”的锁来使⽤。
• 在功能上，锁⽐volatile更强⼤；在性能上，volatile更有优势。

7. Synchronized关键字

7.1 三种上锁方式

// 关键字在实例⽅法上，锁为当前实例
public synchronized void instanceLock() {
 // code
}

// 关键字在静态⽅法上，锁为当前Class对象
public static synchronized void classLock() {
 // code
}

// 关键字在代码块上，锁为括号⾥⾯的对象
public void blockLock() {
    Object o = new Object();
    synchronized (o) {
        // code
    }
}

---

• 所谓“临界区”，指的是某⼀块代码区域，它同⼀时刻只能由⼀个线程执⾏。在上⾯的例⼦中，如果 synchronized 关键字在⽅法上，那临界区就是整个⽅法内部。⽽如果是使⽤synchronized代码块，那临界区就指的是代码块内部的区域。
  
• 所以下面代码里的方法是等价的作用。

// 关键字在实例⽅法上，锁为当前实例
public synchronized void instanceLock() {
    // code
}
// 关键字在代码块上，锁为括号⾥⾯的对象
public void blockLock() {
    synchronized (this) {
        // code
    }
}

// 关键字在静态⽅法上，锁为当前Class对象
public static synchronized void classLock() {
    // code
}
// 关键字在代码块上，锁为括号⾥⾯的对象
public void blockLock() {
    synchronized (this.getClass()) {
        // code
    }
}

7.2 乐观锁与悲观锁的概念

乐观锁多⽤于“读多写少“的环境，避免频繁加锁影响性能；⽽悲观锁多⽤于”写多读少“的环境，避免频繁失败和重试影响性能。

7.2.1 乐观锁

• 乐观锁⼜称为“⽆锁”，顾名思义，它是乐观派。乐观锁总是假设对共享资源的访问没有冲突，线程可以不停地执⾏，⽆需加锁也⽆需等待，效率高。⽽⼀旦多个线程发⽣冲突，乐观锁通常是使⽤⼀种称为CAS的技术来保证线程执⾏的安全性。

7.2.1 悲观锁

• 悲观锁就是我们常说的锁。对于悲观锁来说，它总是认为每次访问共享资源时会发⽣冲突，所以必须对每次数据操作加上锁，以保证临界区的程序同⼀时间只能有⼀个线程在执⾏，效率低。

7.2.3 CAS的概念

• CAS的全称是：⽐较并交换（Compare And Swap）。
  V：要更新的变量(var)
  E：预期值(expected)
  N：新值(new)
• 比较并交换的过程：
  1.判断V是否等于E，如果等于，将V的值设置为N；如果不等，说明已经有其它线程
更新了V，则当前线程放弃更新，什么都不做。
2.所以这⾥的预期值E本质上指的是“旧值”。
• 注意：
  当多个线程同时使⽤CAS操作⼀个变量时，只有⼀个会胜出，并成功更新，其余均会失败，但失败的线程并不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。

7.3 CAS实现原⼦操作的三⼤问题

7.3.1 ABA问题

• 所谓ABA问题，就是⼀个值原来是A，变成了B，⼜变回了A。这个时候使⽤CAS是检查不出变化的，但实际上却被更新了两次。
  1.ABA问题的解决思路是在变量前⾯追加上版本号或者时间戳。
  2.从JDK 1.5开始，JDK的atomic包⾥提供了⼀个类 AtomicStampedReference 类来解决ABA问题。
  3.这个类的 compareAndSet ⽅法的作⽤是⾸先检查当前引⽤是否等于预期引⽤，并且检查当前标志是否等于预期标志，如果⼆者都相等，才使⽤CAS设置为新的值和标志。
  

7.3.2 循环时间长开销大

• CAS多与⾃旋结合。如果⾃旋CAS⻓时间不成功，会占⽤⼤量的CPU资源,解决办法：
  => 让JVM⽀持处理器提供的pause指令。
  pause指令能让⾃旋失败时cpu睡眠⼀⼩段时间再继续⾃旋，从⽽使得读操作的频率低很多,为解决内存顺序冲突⽽导致的CPU流⽔线重排的代价也会⼩很多。

7.3.1 只能保证一个共享变量的原子操作

• 解决办法：
  1.使用JDK 1.5开始就提供的 AtomicReference 类保证对象之间的原⼦性，把多个变量放到⼀个对象里面进行CAS操作；
  2.使用锁。锁内的临界区代码可以保证只有当前线程能操作。

8. Java8 Stream并行计算原理

8.1 单线程计算

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
            .reduce((a, b) -> {
                System.out.println(String.format("%s: %d + %d = %d",Thread.currentThread().getName(), a, b, a + b));
                return a + b;
            })
            .ifPresent(System.out::println);
    }
}

• 详解：
  1.这⾥的Stream.of(T… values)⽅法是Stream接⼝的⼀个静态⽅法，其底层调⽤的是Arrays.stream(T[] array)⽅法
2.reduce ⽅法是从前两个元素开始，进⾏某种操作（我这⾥进⾏的是加法操作）后，返回⼀个结
果，然后再拿这个结果跟第三个元素执⾏同样的操作，以此类推，直到最后的⼀个元素。
  

8.2 多线程计算

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
		    .parallel()
            .reduce((a, b) -> {
                System.out.println(String.format("%s: %d + %d = %d",Thread.currentThread().getName(), a, b, a + b));
                return a + b;
            })
            .ifPresent(System.out::println);
    }
}

• 详解：
  reduce⽅法被调⽤之前，调⽤了parallel()⽅法。
  

8.3 Stream并⾏计算的性能提升

public class StreamParallelDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.format("本计算机的核数：%d", Runtime.getRuntime
 
        // 产⽣100w个随机数(1 ~ 100)，组成列表
        Random random = new Random();
        List<Integer> list = new ArrayList<>(1000_0000);
        
		for (int i = 0; i < 1000_0000; i++) {
            list.add(random.nextInt(100));
        }
        
		long prevTime = getCurrentTime();
        list.stream().reduce((a, b) -> a + b).ifPresent(System.out::println);
        System.out.println(String.format("单线程计算耗时：%d", getCurrentTime() -
 
        prevTime = getCurrentTime();
        list.stream().parallel().reduce((a, b) -> a + b).ifPresent(System.out:
        System.out.println(String.format("多线程计算耗时：%d", getCurrentTime() -
    }
    
	private static long getCurrentTime() {
        return System.currentTimeMillis();
    }
}

• 运行结果：
  

9. Awakening

         在一秒钟内看到本质的人和花半辈子也看不清一件事本质的人，自然是不一样的命运。