JUC并发编程学习笔记二（狂神）
1、生产者和消费者问题Synchronized版
package com.kuang.pc;
/**
* 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题！ 等待唤醒，通知唤醒
* 线程交替执行 A B 操作同一个变量 num = 0
* A num+1
* B num-1
*/
public class A {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
// 判断等待，业务，通知
class Data{ // 数字 资源类
private int number = 0;
//+1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
if(number!=0){ //0
// 等待
this.wait();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我+1完毕了
this.notifyAll();
}
//-1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
if(number==0){ // 1
// 等待
this.wait();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我-1完毕了
this.notifyAll();
}
}
上述方式存在的问题（虚假唤醒）
若有ABCD四个线程，则会出现虚假唤醒
解决办法： if 改为 while，防止虚假唤醒
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。
这也就是为什么用while而不用if的原因了，因为线程被唤醒后，执行开始的地方是wait之后。
if改为while判断：
package com.kuang.pc;
/**
* 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题！ 等待唤醒，通知唤醒
* 线程交替执行 A B 操作同一个变量 num = 0
* A num+1
* B num-1
*/
public class A {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
// 判断等待，业务，通知
class Data{ // 数字 资源类
private int number = 0;
//+1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
while (number!=0){ //0
// 等待
this.wait();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我+1完毕了
this.notifyAll();
}
//-1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
while (number==0){ // 1
// 等待
this.wait();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我-1完毕了
this.notifyAll();
}
}
A=>1
B=>0
C=>1
B=>0
A=>1
B=>0
C=>1
B=>0
A=>1
B=>0
C=>1
B=>0
A=>1
B=>0
C=>1
B=>0
A=>1
B=>0
C=>1
B=>0
2、JUC版的生产者和消费者问题
查看源码：
package com.kuang.pc;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class B {
public static void main(String[] args) {
Data2 data = new Data2();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
// 判断等待，业务，通知
class Data2{ // 数字 资源类
private int number = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
//condition.await(); // 等待
//condition.signalAll(); // 唤醒全部
//+1
public void increment() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
// 业务代码
while (number!=0){ //0
// 等待
condition.await();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我+1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
//-1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (number==0){ // 1
// 等待
condition.await();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我-1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
下面使用Condition精准的通知和唤醒线程
package com.kuang.pc;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author 狂神说Java [email protected]
* A 执行完调用B，B执行完调用C，C执行完调用A
*/
public class C {
public static void main(String[] args) {
Data3 data = new Data3();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
data.printA();
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
data.printB();
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
data.printC();
}
},"C").start();
}
}
class Data3{ // 资源类 Lock
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition1 = lock.newCondition();
private Condition condition2 = lock.newCondition();
private Condition condition3 = lock.newCondition();
private int number = 1; // 1A 2B 3C
public void printA(){
lock.lock();
try {
// 业务，判断-> 执行-> 通知
while (number!=1){
// 等待
condition1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");
// 唤醒，唤醒指定的人，B
number = 2;
condition2.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void printB(){
lock.lock();
try {
// 业务，判断-> 执行-> 通知
while (number!=2){
condition2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
// 唤醒，唤醒指定的人，c
number = 3;
condition3.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void printC(){
lock.lock();
try {
// 业务，判断-> 执行-> 通知
// 业务，判断-> 执行-> 通知
while (number!=3){
condition3.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
// 唤醒，唤醒指定的人，c
number = 1;
condition1.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
A=>AAAAAAA
B=>BBBBBBBBB
C=>BBBBBBBBB
A=>AAAAAAA
B=>BBBBBBBBB
C=>BBBBBBBBB
...
8锁现象（关于锁的8个问题）
package com.kuang.lock8;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 8锁，就是关于锁的8个问题
* 1、标准情况下，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信 2/打电话
* 1、sendSms延迟4秒，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信 2/打电话
*/
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.call();
},"B").start();
}
}
class Phone{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
// 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
public synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);//加上sendSms延迟4秒，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信 2/打电话
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
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！
发短信
打电话加一个普通方法
package entity;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.hello();
},"B").start();
}
}
class Phone{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
// 两个方法用的是同一个锁，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");
}
// 这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
hello
发短信
原因：hello 是一个普通方法，不受 synchronized 锁的影响，不用等待锁释放。
---------------------------------------------------------------------
但是如果注掉TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.hello();
},"B").start();
}
}
class Phone{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
// 两个方法用的是同一个锁，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");
}
// 这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
发短信
hello
sendSms()先调用先执行两个对象，两个调用者，两把锁！
Phone2 phone1 = new Phone2();
Phone2 phone2 = new Phone2();
package entity;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(()->{
phone1.sendMsg();
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
}).start();
}
}
// 可视作资源类
class Phone{
public synchronized void sendMsg(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
打电话
发短信
分析：两个对象两把锁，phone2 对象拿到其锁后打电话，phone1 对象拿到其锁后等待 3s 发短信。如果把 synchronized 方法加上 static 变成静态方法！
（1）我们先来使用一个对象调用两个方法！
答案是：先发短信,后打电话
package entity;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone3 phone = new Phone3();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.call();
},"B").start();
}
}
// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone3{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！
// static 静态方法
// 类一加载就有了！锁的是Class
public static synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public static synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
（2）如果我们使用两个对象调用两个方法！
答案是：还是先发短信，后打电话
原因是什么呢？ 为什么加了static就始终前面一个对象先执行呢！为什么后面会等待呢？
原因是：对于static静态方法来说，对于整个类Class来说只有一份，
对于不同的对象使用的是同一份方法，相当于这个方法是属于这个类的，
如果静态static方法使用synchronized锁定，那么这个synchronized锁会锁住整个对象！
不管多少个对象，对于静态的锁都只有一把锁，
谁先拿到这个锁就先执行，其他的进程都需要等待！
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 5、增加两个静态的同步方法，只有一个对象，先打印 发短信？打电话？
* 6、两个对象！增加两个静态的同步方法， 先打印 发短信？打电话？
*/
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
// 两个对象的Class类模板只有一个，static，锁的是Class
Phone3 phone1 = new Phone3();
Phone3 phone2 = new Phone3();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone1.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone3{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！
// static 静态方法
// 类一加载就有了！锁的是Class
public static synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public static synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
如果使用一个静态同步方法、一个同步方法、一个对象调用。
打电话
发短信
分析： 因为一个锁的是Class类的模板，一个锁的是对象的调用者。所以不存在等待，直接运行。
package entity;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，一个对象，先打印 发短信？打电话？
*/
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone4 phone = new Phone4();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.call();
},"B").start();
}
}
class Phone4{
// 静态的同步方法 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 锁的调用者
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、两个对象调用顺序是什么？
打电话
发短信
分析：两把锁锁的不是同一东西
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，两个对象，先打印 发短信？打电话？
*/
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Phone4 phone1 = new Phone4();
Phone4 phone2 = new Phone4();
//锁的存在
new Thread(()->{
phone1.sendSms();
},"A").start();
// 捕获
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
class Phone4{
// 静态的同步方法 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 锁的调用者
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
集合类不安全
List不安全
package com.sjmp.demo04ListUnsafe;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
//java.util.ConcurrentModificationException
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
List 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();
}
}
}
ArrayList 在并发情况下是不安全的
会导致java.util.ConcurrentModificationException并发修改异常！ 解决办法
package com.sjmp.demo04ListUnsafe;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
//java.util.ConcurrentModificationException
public class ListTest {
/*
* 解决 ArrayList 并发修改异常的方案
* 1.List list = new Vector<>();
* 2.List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
* 3.List list = new CopyOnWriteArrayList<>();
* */
public static void main(String[] args) {
List 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();
}
}
}
// 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？
// Vector使用的是synchronized效率相对相对较低，CopyOnWriteArrayList使用的是lock锁
Set不安全
Set 和 List 同理可得：多线程情况下，普通的 Set 集合是线程不安全的；
解决方案有两种；
- 使用 Collection 工具类的 synchronized 包装的 Set 类
- 使用CopyOnWriteArraySet 写入复制的 JUC 解决方案
package com.sjmp.demo04ListUnsafe;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
/*
* 1.Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
* 2.Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();
* */
Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
new Thread(()->{
set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
System.out.println(set);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
hashSet 底层是什么？
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
// add set 本质就是 map key是无法重复的！
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
private static final Object PRESENT = new Object(); // 不变的值！
Map不安全
默认加载因子是0.75,默认的初始容量是16
package com.kuang.unsafe;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
// ConcurrentModificationException
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
// map 是这样用的吗？ 不是，工作中不用 HashMap
// 默认等价于什么？ new HashMap<>(16,0.75);
// Map map = new HashMap<>();
// 唯一的一个家庭作业：研究ConcurrentHashMap的原理
Map map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 1; i <=30; i++) {
new Thread(()->{
map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
System.out.println(map);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
参考：hashmap原理
HashMap 这套八股，不得背个十来遍？-KuangStudy-文章
Callable
-
可以有返回值
-
可以抛出异常
-
方法不同，run()/call()
未完待续。。。。