JUC中创建的组件 && 多线程使用“哈希表”

JUC中创建的组件

JUC中创建的组件这些内容都不太常用，偶尔用到面试的时候，偶尔用到！到时候自行查找即可，本文主要来快速的过一下，留个印象即可~

JUC（java.util.concurrent）和多线程相关的工具类。

1.Callable的用法

非常类似于Runnable（描述了一个任务/一个线程要干啥），Runnable通过run方法描述，返回类型void，但是很多时候，是希望任务要有返回值的，有一个具体的结果产出的！！

call的方法有返回值

写一个代码，创建一个线程，用这个线程计算一下：1+2+3+4+……+1000

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
        //这只是创建个任务
        Callable callable=new Callable() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                //Integer 看返回值类型（看实际需要）
                int sum=0;
                for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
                    sum=sum+i;
                }
                return sum;
            }
        };
        //还需要找个人，来完成这个任务（线程）
        //Thread不能直接传Callable，需要在包装一层
        FutureTask futureTask=new FutureTask<>(callable);
        Thread t=new Thread(futureTask);
        t.start();

        //取结果
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

上述代码的运行结果为：

那么在上述代码中：如何保证调用get()的时候，t线程的call方法是执行完毕了呢？？

其实get()和join()类似，都是会阻塞等待~

那么，到目前为止：我们有着以下四种方法来创建线程~

• 继承 Thread
• 实现Runnable
• 基于lambda
• 实现Callable

ReentrantLock的可重入：

synchronized关键字是基于代码块的方法来控制加锁解锁的！

ReentrantLock则是提供了lock和unlock两个独立的方法来进行加锁解锁的，虽然大部分情况下，使用synchronized就足够了，ReentrantLock也是一个重要的补充

体现在三个方面：

1. synchronized只是加锁解锁，加锁的时候，如果发现锁被占用，只能阻塞等待，ReentrantLock还提供了一个trylock方法，如果加锁成功，没啥特殊的！如果加锁失败，不会阻塞，直接返回false（让程序员灵活的决定接下来做啥！）
2. synchronized是一个非公平锁（概率均等，不遵循先来后到）ReentrantLock提供了公平和非公平两种工作模式（在构造方法中，使true——》公平锁）
3. synchronized搭配wait()，notify()进行等待唤醒，如果多个线程wait()等待同一个对象，notify()的时候是随机唤醒一个！

ReentrantLock则是搭配Condition这个类，这个类也能起到等待通知，可以功能更加强大~

信号量（Semaphore）

停车场外面的一个牌子，显示剩余车位XXX（这就用到信号量）

信号量本质上是一个计数器，描述了当前“可用资源的个数”；

P操作：申请资源，计数器-1，V操作，释放资源，计数器+1

如果计数器已经是0了，继续申请资源，就会阻塞等待~

其实，所谓的“锁”，本质上是计数器为1的信号量

取值只有1和0两种，也叫二元信号量

信号量是更广义的锁，不光能管理非0既1的资源，也能管理多个资源！！

JUC的一些线程安全集合类~

常用的有：ArrayList，LinkList，HashMap，PriorityQueue……线程不安全

如果多线程环境下使用就可能出现问题：

1. 最直接的方法：使用锁来手动保证！！多个线程去修改Array List此时就可能有问题，就可以给修改操作进行加锁操作！！
2. 标准库还提供了一些线程安全版本的集合类，如果需要使用ArrayList，则可以使用Vector代替（不建议使用，古老级别）

CopyOnWeriteArrayList支持“写时拷贝”集合类

修改的时候就拷贝一份！！线程安全是多个线程修改不同变量（没加锁）

多线程使用“哈希表”

HaspMap线程不安全肯定不行！！

HashTable线程安全的，也是给关键方法加synchronized（加到方法上，相当于针对this加锁了！）

ConcurrentHashMap推荐方案：

高频面试题：HashTable和ConcurrentHashMap的区别！！（面试高频）

1. 加锁粒度不同（触发锁冲突的频率）

HashTable是针对整个哈希表加锁，任何的增删改查操作，都会触发加锁，也就都会可能有锁竞争！实际上仔细思考，其实没必要加锁这么勤快！！

HashTable的底层是一个数组+链表

插入元素，根据Key计算hash值——》数组下标，把这个新的元素给挂到对应下标的链表上（Java  Hash Map还会再链表太长的时候，把链表变为红黑树！

如果咱们是两个线程插入元素！

线程1插入的元素对应再下标为1的链表上~

线程2插入的元素对应再下标为2的链表上~

是否存在线程安全问题？？两个线程修改不同变量，没啥事，没有线程安全问题！！此时虽然两个操作没有线程安全问题，但是由于synchronized是加到this上的，仍然会针对同一个对象产生锁竞争，产生阻塞等待！！

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那么当不只有一把锁的时候：

concurrentHashMap不是只有一把锁了，是每个链表（头节点）作为一把锁！！

每次进行操作，都是针对对应链表的锁进行加锁，操作不同链表就是针对不同的锁进行加锁，不会有竞争！！

该方法导致大部分加锁操作实际上没有锁冲突的，此时，这里的加锁操作的开销就微乎其微了！！

上述内容便是HashTable和ConcurrentHashMap的最大，最核心区别！！

concurrentHashMap是把每个链表的头节点放到synchronized

    void put(String key,String value){
        //先找到对应链表的头节点
        int index=hashCode(key);
        Node head=getHead(index);
        synchronized (head){
            //执行链表插入节点的操作
        }
    }

上述的情况是从Java8开始的，在Java1.7及其之前，concurrentHashMap使用“分断锁”，目的和上述是类似的，相当于是好几个链表共用一把锁（这个设定是不科学的，效率不够高，代码写起来也很麻烦……）

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其他方面的改进：

1.concurrentHashMap更重复的利用了CAS机制——》无锁编程！！

有的操作，比如获取/更新元素个数，就可以直接使用CAS完成，不必加锁了！！CAS也能保证线程安全，往往比锁更高效，但是这个东西咱们也不会经常使用！适用范围不像锁那么广泛！！

2.concurrentHashMap优化了扩容机制

HashTable如果元素过多，就会涉及到扩容——》负载因子0.75！！扩容需要重新申请空间，搬运元素（把元素从旧的哈希表上删除，插入到新的哈希表上），如果元素本身非常多，上亿个，搬运一次，成本就很高，就会导致这一次的put()操作就会非常卡顿！！而concurrentHashMap策略——》化整为零，并不会试图一次性的就把所有元素都搬运过去，而是每次只搬运一小部分 ，当put()触发扩容，此时就会直接创建更大的内存空间！！但是，不会直接把所有元素都搬运过去，而是只搬运一小部分（这样的速度还是比较快的！）此时相当于存在两份hash表了，此时插入元素直接往新表插入，删除元素：元素在哪个表的元素，查找：新表旧表都查看！并且每次操作都搬运一部分过去！

多线程比较复杂，应用非常广泛的东西，程序员必须要扎实掌握！