JUC并发编程
文章目录
- JUC
-
- 1、什么是JUC
- 2、线程和进程
- 3、Lock锁
-
- 3.1、传统Synchronized
- 3.2、Lock 接口
- 3.3、Synchronized 和 Lock 区别
- 4、生产者和消费者问题
-
- 生产者和消费者问题 Synchronized 版
- JUC版的生产者和消费者问题
- Condition 精准的通知和唤醒线程
- 5、8锁现象
- 6、集合类不安全
- 7、Callable
- 8、常用的辅助类(必会)
-
- 8.1、CountDownLatch
- 8.2、CyclicBarrier
- 8.3、Semaphore
- 9、读写锁
- 10、阻塞队列
-
- **BlockingQueue**
- SynchronousQueue 同步队列
- 11、线程池(重点)
-
- 11.1、池化技术
- 11.2、线程池：三大方法
- 11.3、7大参数
- 11.4、4种拒绝策略
- 11.5、小结和拓展
- 12、四大函数式接口（必需掌握）
-
- 12.1、函数式接口：
- 12.2、断定型接口：
- 12.3、Consumer 消费型接口
- 12.4、Supplier 供给型接口
- 13、Stream流式计算
-
- 什么是Stream流式计算
- 14、ForkJoin
- 15、异步回调
- 16、JMM
-
- 什么是JMM
- 17、Volatile
-
- 17.1、保证可见性
- 17.2、不保证原子性
- 17.3、指令重排
- 18、彻底玩转单例模式
-
- 饿汉式
- 懒汉式单例
- 静态内部类
- 枚举
- 19、深入理解CAS
-
- 19.1、什么是 CAS
- 19.2、Unsafe 类
- 19.3、CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）
- 20、原子引用
- 21、各种锁的理解
-
- 21.1、公平锁、非公平锁
- 21.2、可重入锁
- 21.3、自旋锁
- 21.4、死锁
JUC
1、什么是JUC
java.util.concurrent
Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低！
2、线程和进程
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
开启线程，对于Java而言：Thread、Runnable、Callable
Java 真的可以开启线程吗？ 开不了
public synchronized void start() {
if (this.threadStatus != 0) {
throw new IllegalThreadStateException();
} else {
this.group.add(this);
boolean var1 = false;
try {
this.start0();
var1 = true;
} finally {
try {
if (!var1) {
this.group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable var8) {
}
}
}
}
//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
- CPU一核，模拟出来多条线程，天下武功，为快不破，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
线程有几个状态
public static enum State {
//新生
NEW,
//运行
RUNNABLE,
//阻塞
BLOCKED,
//等等，死死地等待
WAITING,
//超时等待
TIMED_WAITING,
//终止
TERMINATED;
private State() {
}
}
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：可以在任何敌方睡
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
3.1、传统Synchronized
package com.su.demo01;
// 基本的买票例子
/**
* 真正的多线程开发，公司中的开发
* 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 {
// 并发：多线程操作同一个资源类
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "C").start();
}
}
// 资源类 OOP
class Ticket{
// 属性、方法
private int number = 50;
// 卖票的方式
public synchronized void sale(){
if (number > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+ (number--) + "票，剩余："+number);
}
}
}
3.2、Lock 接口
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 真正的多线程开发，公司中的开发
* 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 SaleTicketDemo02 {
// 并发：多线程操作同一个资源类
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
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
}
}
}
3.3、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 可以判断是获取到了锁
3、Synchronized 会自动释放锁，Lick必须要手动释放锁！如果不释放就会 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
5、Synchronized 可重入锁，不可以中段的，非公平；Lock，可重入锁，可以判断锁，非公平（可以自己设置）
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
生产者和消费者问题 Synchronized 版
import java.util.Date;
/**
* 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题
* 线程交替执行 A B 操作同一个变量
*/
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();
}
}
// 判断等待，业务，通知
class Data{
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，我+1完毕了
this.notifyAll();
}
//-1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
if (number == 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();
}
}
问题存在，A B C D 4 个线程！ 虚假唤醒
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();
}
}
解决方法：if 改为 while 判断
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{
private int number = 0;
//+1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
while (number !=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){
//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：
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 data2 = new Data2();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data2.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data2.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data2.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data2.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
class Data2{
private int number = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
//+1
public void increment() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (number !=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 void decrement() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (number == 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();
}
}
}
问题：
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
代码实现：
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();
}
}).start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.printB();
}
}).start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.printC();
}
}).start();
}
}
class Data3{
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition1 = lock.newCondition();
private Condition condition2 = lock.newCondition();
private Condition condition3 = lock.newCondition();
private int number =1;
public void printA(){
lock.lock();
try {
while (number!=1){
condition1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAAAAAA");
number = 2;
condition2.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void printB(){
lock.lock();
try {
while (number!=2){
condition1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBBBB");
number = 3;
condition2.signalAll();
} 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()+"=>CCCCCCCCCCCCC");
number = 1;
condition3.signalAll();
} 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
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
2、sendSms延迟4s，两线线程先打印？
*/
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
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
// 两个方法用的是用一个锁，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");
}
}
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
2、 sendSms延迟4s，两线线程先打印？ 1发短信
3、 增加了一个普通方法后！先执行发短息还是Hello？ hello
4、 两个对象，两个同步方法？ 先执行？ 打电话
*/
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
Phone2 phone2 = new Phone2();
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
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
// 两个方法用的是用一个锁，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");
}
// 这里没有锁！不受锁的影响
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
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
2、 sendSms延迟4s，两线线程先打印？ 1发短信
3、 增加了一个普通方法后！先执行发短息还是Hello？ hello
4、 两个对象，两个同步方法？ 先执行？ 打电话
5、 增加两个静态的同步方法，只有一个对象 先？ 发短信
6、 两个对象，两个静态的同步方法，先？ 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，锁的就是Class
Phone3 phone = new Phone3();
Phone3 phone3 = new Phone3();
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone3.call();
},"B").start();
}
}
class Phone3{
// Synchronized 锁的对象是方法的调用者
// 两个方法用的是用一个锁，谁先拿到谁执行
// 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");
}
// 这里没有锁！不受锁的影响
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
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
2、 sendSms延迟4s，两线线程先打印？ 1发短信
3、 增加了一个普通方法后！先执行发短息还是Hello？ hello
4、 两个对象，两个同步方法？ 先执行？ 打电话
5、 增加两个静态的同步方法，只有一个对象 先？ 发短信
6、 两个对象，两个静态的同步方法，先？ 打电话
7、 1个静态的同步方法， 1个普通的同步方法，一个对象，先？ 打电话
8、 1个静态的同步方法， 1个普通的同步方法，两个对象，先？ 打电话
*/
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Phone4 phone1 = new Phone4();
Phone4 phone2 = new Phone4();
new Thread(()->{
phone1.sendSms();
},"A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
class Phone4{
// Synchronized 锁的对象是方法的调用者
// 两个方法用的是用一个锁，谁先拿到谁执行
// static 静态方法
// 类一加载就有了！ 锁的是Class类模板
public static synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
//普通的同步方法，锁的是调用者
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
// 这里没有锁！不受锁的影响
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
小结：
new this 具体的一个手机
static Class 唯一的模板
6、集合类不安全
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(()->{
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
// 并发下 ArrayList 不安全，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<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(()->{
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
Set不安全
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
/**
* 同理可证 ConcurrentModificationException
* 1、 Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
* 2、 Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();
*/
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
// Set set = new HashSet<>();
// Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(()->{
set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(set);
}).start();
}
}
}
HashSet底层是什么？
public HashSet(){
map = new HashMap<>();
}
public boolean add(E var1) {
return this.map.put(var1, PRESENT) == null;
}
private static final Object PRESENT = new Object(); // 不变的值！
Map 不安全
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<>();
Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(()->{
map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(map);
}).start();
}
}
}
7、Callable
1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不同，run()/ call()
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 {
// 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<String> futureTask = new FutureTask<>(thread); // 适配类
new Thread(futureTask, "A").start();
new Thread(futureTask, "B").start(); // 结果会被缓存，效率高
// 获取callable 的返回结果
String o = (String) 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);
}
}
/**
* 传统的方式
*/
//class MyThread implements Runnable{
// @Override
// public void run() {
// }
//}
class MyThread implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("call()");
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
// 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 = 0; i < 6; i++) {
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " GO out");
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch.await(); //等待计时器归零，然后再向下执行
System.out.println("Close door");
}
}
原理：
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
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！
8.2、CyclicBarrier
加法计数器
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
*/
// 召唤神龙的线程
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
System.out.println("召唤神龙成功！");
});
for (int i = 0; i < 7; i++) {
// lambda 能操作到 i 吗
final int temp = i;
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集" + temp + "个龙珠");
try {
cyclicBarrier.await();
} 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
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 = 0; 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：
semaphore.acquire() 获得，假设如果已经满了，等待，等待被释放为止！
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： 多个共享资源互斥的使用！并发限流，控制最大的线程数！
9、读写锁
ReadWriteLock
/** * ReadWriteLock */
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
MyCache myCache = new MyCache();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.put(temp + "", temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.get(temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
/** * 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");
}
}
发现写入的时候被插队了
加上读写锁
/**
* 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) {
MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.put(temp + "", temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(() -> {
myCache.get(temp + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
/**
* 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();
// 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
BlockingQueue 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
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 | - | - |
/**
* 抛出异常
*/
public static void test1() {
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.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.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（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
/**
* 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，否则不能再put进去值
*/
public class SynchronousQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
SynchronousQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>(); //同步队列
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 1");
synchronousQueue.put("1");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 2");
synchronousQueue.put("2");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 3");
synchronousQueue.put("3");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "T1").start();
new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + synchronousQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + synchronousQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + synchronousQueue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "T2").start();
}
}
11、线程池(重点)
线程池：三大方法、7大参数、4种拒绝策略
11.1、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
11.2、线程池：三大方法
// Executors 工具类、3大方法
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 单个线程
// ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定的线程池的大小
// ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 可伸缩的，遇强则强，遇弱则弱
try {
for (int i = 0; i < 100; 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();
}
}
}
11.3、7大参数
源码分析
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new Executors.FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue()));
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int var0) {
return new ThreadPoolExecutor(var0, var0, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, 2147483647, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue());
}
本质：ThreadPoolExecutor
/**
* @param corePoolSize // 核心线程池大小
* @param maximumPoolSize // 最大核心线程池大小
* @param keepAliveTime // 超市了没有人调用就会释放
* @param unit // 超市单位
* @param workQueue // 阻塞队列
* @param threadFactory // 线程工厂：创建线程的，一般不用动
* @param handler // 拒绝策略
*/
public ThreadPoolExecutor(int var1, int var2, long var3, TimeUnit var5, BlockingQueue<Runnable> var6, ThreadFactory var7, RejectedExecutionHandler var8) {
this.ctl = new AtomicInteger(ctlOf(-536870912, 0));
this.mainLock = new ReentrantLock();
this.workers = new HashSet();
this.termination = this.mainLock.newCondition();
if (var1 >= 0 && var2 > 0 && var2 >= var1 && var3 >= 0L) {
if (var6 != null && var7 != null && var8 != null) {
this.corePoolSize = var1;
this.maximumPoolSize = var2;
this.workQueue = var6;
this.keepAliveTime = var5.toNanos(var3);
this.threadFactory = var7;
this.handler = var8;
} else {
throw new NullPointerException();
}
} else {
throw new IllegalArgumentException();
}
}
手动创建线程池
/**
* 手动创建线程池
* 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 Demo02 {
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2,
5,
3,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
try {
// 最大承载：Deque + max
// 超过 RejectedExecutionException
for (int i = 1; i <= 8; 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();
}
}
}
11.4、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！
*/
11.5、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）
public class Demo02 {
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());
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2,
Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
3,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
try {
// 最大承载：Deque + max
// 超过 RejectedExecutionException
for (int i = 1; i <= 8; 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();
}
}
}
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
12.1、函数式接口：
只有一个方法的接口
@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(消费者类型的函数式接口)
代码测试：
Function函数式接口
/**
* function 函数型接口，有一个输入参数，有一个返回类型
* 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 function = (Function) str -> {
// return str;
// };
// Function function = (str) -> {
// return str;
// };
Function<String, String> function = str -> str;
System.out.println(function.apply("asd"));
}
}
12.2、断定型接口：
有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！
/**
* 断定型接口：有一个输入参数，返回值只能时 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 -> str.isEmpty();
System.out.println(predicate.test(""));
}
}
12.3、Consumer 消费型接口
只有输入，没有返回值
/**
* 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("consumer");
}
}
12.4、Supplier 供给型接口
没有参数，只有返回值
/**
* 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 String get() {
// return "1024";
// }
// };
Supplier<String> supplier = () -> "1024";
System.out.println(supplier.get());
}
}
13、Stream流式计算
什么是Stream流式计算
Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作
大数据时代：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！
/**
* 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(5, "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 -> u.getId() % 2 == 0)
// .filter(u -> u.getAge() > 23)
// .peek(user -> user.setName(user.getName().toUpperCase()))
// .sorted((user1, user2) -> user1.getName().compareTo(user2.getName()))
// .limit(1)
// .forEach(System.out::println);
list.stream()
.filter(u -> u.getId() % 2 == 0)
.filter(u -> u.getAge() > 23)
.peek(user -> user.setName(user.getName().toUpperCase()))
.sorted(Comparator.comparing(User::getName))
.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
ForkJoin
/**
* 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;
private Long end;
// 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) > 0) {
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();
}
}
}
测试
/**
* 同一个任务，别人效率高你几十倍！
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
test1(); // 5650
test2(); // 4971
test3(); // 153
}
// 普通程序员
public static void test1() {
Long sum = 0L;
long start = System.currentTimeMillis();
for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
sum += i;
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + sum + " 时间:" + (end - start));
}
// 会使用ForkJoin
public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
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并行流 () (]
long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + sum + " 时间:" + (end - start));
}
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
/**
* 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(3);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "runAsync=>Void");
// });
//
// System.out.println("111111");
// 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<Object> 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) -> {
e.printStackTrace();
return 233; // 可以获取到错误的返回信息
}).get());
}
}
16、JMM
请你谈谈你对 Volatile 的理解
Volatile 是 Java 虚拟机提供的轻量级的同步机制
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 memory model）： 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
8种操作：
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
public class JMMDemo {
private static int num = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (num == 0) {
}
}).start();
num = 1;
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(num);
}
}
输出结果了，但是程序没有停
17、Volatile
17.1、保证可见性
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) throws InterruptedException {
new Thread(() -> { // 线程1 对主内存的变化不知道的
while (num == 0) {
}
}).start();
num = 1;
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(num);
}
}
17.2、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。
// 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) {
for (int i = 0; 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
public class VDemo03 {
// 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) {
for (int i = 0; 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！
17.3、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 但是可能执行的时候回变成 2134 1324
可不可能是 4123！
可能造成影响的结果： a b x y 这四个值默认都是 0；
| 线程A | 线程B |
|---|---|
| x=a | y=b |
| b=1 | a=2 |
正常的结果： x = 0；y = 0；但是可能由于指令重排
| 线程A | 线程B |
|---|---|
| b=1 | a=2 |
| x=a | y=b |
指令重排导致的诡异结果： x = 2；y = 1；
非计算机专业
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！
18、彻底玩转单例模式
饿汉式 DCL懒汉式 ，探究！
饿汉式
// 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];
private Hungry() {
}
private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
public static Hungry getInstance() {
return HUNGRY;
}
}
懒汉式单例
//懒汉式单例
// 道高一尺魔高一丈
public class LazyMan {
private static boolean qinjiang = false;
public 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
/**
* 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
*/
}
}
}
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);
}
}
静态内部类
public class Holder {
private Holder() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
}
public static Holder getInstance() {
return InnerClass.HOLDER;
}
public static class InnerClass {
private static final Holder HOLDER = new Holder();
}
}
单例不安全，有反射
枚举
// 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 Exception {
EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
// NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.()
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
19.1、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
public class CASDemo {
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());
}
}
19.2、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
19.3、CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）
public class CASDemo {
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！
public class CASDemo {
public static void main(String[] args) {
// AtomicStampedReference 注意，如果泛型是一个包装类，注意对象的引用问题
// 正常在业务操作中，这里面比较的都是一个个对象
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(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2,
atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("a2=>" + stamp);
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=>" + atomicStampedReference.getStamp());
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
21.1、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();
}
21.2、可重入锁
可重入锁（递归锁）
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
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) {
call(); // 这里也有锁
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
21.3、自旋锁
spinlock
我们来自定义一个锁测试
/**
* 自旋锁
*/
public class SpinlockDemo {
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
public void myUnLock() {
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnLock");
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
}
}
public class TestSpinLock {
public static void main(String[] args) {
// Lock lock = new ReentrantLock();
// lock.lock();
// lock.unlock();
// 底层使用的自旋锁CAS
SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
new Thread(() -> {
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T1").start();
new Thread(() -> {
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T2").start();
}
}
21.4、死锁
死锁是什么
死锁测试，怎么排除死锁：
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), "T1").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
面试，工作中！ 排查问题：
1、日志 9
2、堆栈 1