狂神说JUC并发编程学习笔记

JUC

  • 1.什么是JUC
  • 2.线程和进程
  • 3.Lock锁(重点)
    • 传统Synchronized
    • Lock接口
    • Synchronized和Lock的区别
  • 4.生产者和消费者问题
    • 生产者和消费者问题Synchronized版
    • 问题存在A,B,C,D四个线程
    • JUC版的生产者和消费者问题
    • Condition精准的通知和唤醒线程
    • 八锁现象
  • 6.集合类不安全
      • List不安全
      • Set不安全
      • Map不安全
  • 7.Callable(简单)
  • 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
  • 10.SynchronousQueue同步队列
  • 11.线程池(重点)
  • 12、四大函数式接口(必须掌握)
  • 13.Stream流式计算
  • 14.ForkJoin
  • 15.异步回调
  • 16.JMM
  • 17.Volatile
  • 18.单例模式
  • 19.深入理解CAS
  • 20.原子引用
  • 21.各种锁的理解
    • 1.公平锁、非公平锁
    • 2.可重入锁
    • 3.自旋锁
    • 4.死锁

1.什么是JUC

JUC 就是 java.util .concurrent 工具包的简称。这是一个处理线程的工具包,JDK1.5 开始出现的。
狂神说JUC并发编程学习笔记_第1张图片
java.util工具包、包、分类
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值、效率相比Callable相对较低!

2.线程和进程

进程:一个程序,比如QQ.ext 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默认有两个线程,一个main,一个GC
线程:开了一个进程Typora,写字,自动保存(线程负责的)
对于Java而言:Thread、Runnable、Callable

Java真正是开不了线程的

    public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }
	//本地方法,底层的c++,java无法直接操作硬件
    private native void start0();

并发和并行
并发(多线程操作同一个资源)

  • CPU一核,模拟出来多条线程
    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

线程的几个状态

public enum State {
        // 线程新生
        NEW,

      	//运行状态
        RUNNABLE,

        //阻塞
        BLOCKED,

        //等待,死死地等
        WAITING,

        //超时等待
        TIMED_WAITING,

        //终止
        TERMINATED;
    }

wait/sleep的区别
1.来自不同的类
wait -> Object
sleep -> Thread
2.锁的释放
wait会释放锁,sleep睡觉了,抱着锁睡觉,不会释放!
3.使用的范围不同
wait必须在同步代码块
sleep可以在任何地方睡
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(重点)

传统Synchronized

//基本的卖票例子
/*
    真正的多线程开发,公司中的开发,降低耦合性
    线程就是一个单独的资源类,没有任何附属操作
    1、属性、方法
 */
public class SaleTicketDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //并发:多线程操作同一个类,把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();
        //@FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8 lambda表达式 (参数)->{代码}
        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
    //synchronized 本质;队列、锁
    public synchronized void sale(){
        if(number > 0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了" + (number--) + "票,剩余" + number);
        }
    }
}

Lock接口

在这里插入图片描述
狂神说JUC并发编程学习笔记_第2张图片
狂神说JUC并发编程学习笔记_第3张图片
公平锁:十分公平:可以先来后到
非公平锁:十分不公平:可以插队(默认)

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//基本的卖票例子
/*
    真正的多线程开发,公司中的开发,降低耦合性
    线程就是一个单独的资源类,没有任何附属操作
    1、属性、方法
 */
public class SaleTicketDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //并发:多线程操作同一个类,把资源类丢入线程
        Ticket2 ticket = new Ticket2();
        //@FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8 lambda表达式 (参数)->{代码}
        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();

    }
}

//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 = 50;
    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 {
            //解锁
            lock.unlock();
        }

    }
}

Synchronized和Lock的区别

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是全自动的,会自动释放锁,Lock必须要手动释放锁,如果不释放锁,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,不可以中断,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

4.生产者和消费者问题

生产者和消费者问题Synchronized版

/**
 * 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 < 100; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").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){
            //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四个线程

狂神说JUC并发编程学习笔记_第4张图片
if改为while判断

/**
 * 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 < 100; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; 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){
            //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

狂神说JUC并发编程学习笔记_第5张图片
狂神说JUC并发编程学习笔记_第6张图片
代码实现:

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 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 B {
    public static void main(String[] args) {
        Data2 data = new Data2();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; 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();

    // + 1
    public void increment() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            //业务代码
            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 synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            //业务代码
            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(); //解锁
        }

    }
}

Condition精准的通知和唤醒线程

狂神说JUC并发编程学习笔记_第7张图片
代码测试

/**
 * A执行完调用B,B执行完调用C,C执行完调用A
 */

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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 {
            //业务代码,判单 -》 执行 -》 通知
            while (number != 1) {
                //等待
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>AAAA");
            //唤醒指定的人,B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printB() {
        lock.lock();
        try {
            //业务代码,判单 -》 执行 -》 通知
            while (number != 2) {
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>BBBB");
            //唤醒,唤醒指定的人,C
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printC() {
        lock.lock();
        try {
            //业务代码,判单 -》 执行 -》 通知
            while (number != 3) {
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>CCCC");
            //唤醒,唤醒指定的人,C
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

八锁现象

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 八锁,就是关于锁的八个问题
 * 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
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        //锁的问题
        new Thread(() -> {
            phone.send();
        }, "A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(() -> {
            phone.call();
        }, "A").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 send() {
        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;

/**
 * 3.增加了一个普通方法 先执行发短信还是hello   普通方法
 * 4.两个对象都是同步方法,先发短信还是打电话
 */
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象,两个调用者,两把锁
        Phone2 phone1 = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();
        //锁的问题
        new Thread(() -> {
            phone1.send();
        }, "A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(() -> {
            phone2.call();
        }, "A").start();
    }
}

class Phone2 {
    //synchronized 锁的对象是方法的调用者
    public synchronized void send() {
        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");
    }

    public synchronized void call() {
        System.out.println("打电话");
    }
}

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
 * 5.两个对象! 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();
        //锁的问题
        new Thread(() -> {
            phone1.send();
        }, "A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(() -> {
            phone2.call();
        }, "A").start();
    }
}

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!class模板
    public static synchronized void send() {
        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");
    }

    public static synchronized void call() {
        System.out.println("打电话");
    }
}

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 1. 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?
 * 1. 1个静态的同步方法,1个普通的同步方法,二个对象,先打印 发短信 ? 打电话?
 */
public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象的class类模板只有一个 static 锁的是class
        Phone4 phone1 = new Phone4();
        Phone4 phone2 = new Phone4();
        //锁的问题
        new Thread(() -> {
            phone1.send();
        }, "A").start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(() -> {
            phone2.call();
        }, "A").start();
    }
}

class Phone4 {
    //静态同步方法 锁的是class类模板
    public static synchronized void send() {
        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");
    }
}

小结
new this 具体的一个手机
static Class唯一的一个模板

6.集合类不安全

List不安全

import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //并发下ArrayList不安全的
        /**
         * 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 好在哪里?
        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 1; 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.CopyOnWriteArraySet;

//同理可证
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 = 1; i <= 50; i++) {
            new Thread(() -> {
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(set);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

HashSet的底层实现

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(); //不变得值!

Map不安全

狂神说JUC并发编程学习笔记_第8张图片

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<>();
        //加载因子 、初始化容量

        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();
        }
    }
}

7.Callable(简单)

狂神说JUC并发编程学习笔记_第9张图片
1.可以有返回值
2.可以抛出异常
3.方法不同,run() / call()

狂神说JUC并发编程学习笔记_第10张图片

狂神说JUC并发编程学习笔记_第11张图片
代码测试

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 Thread()).start();
        //new Thread(new FutureTask()).start();   //怎么启动callable
        new Thread().start();   //怎么启动callable
        MyThread thread = new MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(thread); //适配类
        new Thread(futureTask, "A").start();
        String o = (String)futureTask.get();//获取Callable的返回结果
        System.out.println(o);
    }
}

class MyThread implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() {
        System.out.println("call()");
        return "123";
    }
}

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

狂神说JUC并发编程学习笔记_第12张图片

import java.util.concurrent.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 = 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0,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0,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

在这里插入图片描述
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 temp = i;
            //lambda能操作到i吗
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集" + temp + "个龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await(); //等待计数器变成7
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

8.3 Semaphore

Semaphore信号量
狂神说JUC并发编程学习笔记_第13张图片
抢车位
6车—3个停车位

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

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 = 1; 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();
                }
                // releas() 释放
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

原理:
semaphore.acquire();获得,假设如果已经满了,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
狂神说JUC并发编程学习笔记_第14张图片

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * 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    可以共存
 * 写 - 写    不能共存
 */
public class ReadWriteLock {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();
        //只写入
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(temp + "", temp + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

        //读取
        for (int i = 1; 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");
    }
}

//加锁的
class MyCacheLock {

    private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    //读写锁 :更下细粒度的控制
    private ReentrantReadWriteLock 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,所有人都可以取读
    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();
        }

    }
}

10.阻塞队列

狂神说JUC并发编程学习笔记_第15张图片

狂神说JUC并发编程学习笔记_第16张图片
狂神说JUC并发编程学习笔记_第17张图片

BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西
狂神说JUC并发编程学习笔记_第18张图片

什么情况下会使用阻塞队列:多线程并发处理,线程池!

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( , ,)
删除 remove poll() take() poll( , )
检测队首元素 element peek()
    /**
     * 抛出异常
     */
    public static void test1() {
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        System.out.println("==========");
        //IllegalStateException: Queue full 抛出异常!
        //System.out.println(blockingQueue.add("d"));
        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("c"));   //不抛出异常  false
        System.out.println(blockingQueue.peek());
        System.out.println("===============");

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());       //不抛出异常 null
    }
    /**
     * 等待,阻塞(一直阻塞)
     */
    public static void test3() throws InterruptedException {
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        //一直阻塞
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        //blockingQueue.put("d"); //队列没有位置了 ,一直阻塞

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());   //没有这个元素 ,一直阻塞
    }

10.SynchronousQueue同步队列

没有容量
进去一个元素,必须等待取出来之后,才能再往里面放入一个元素!
put、take

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 同步队列
 * 和其他的BlockQueue不一样 SynchronousQueue 不存储元素
 * put 了一个元素,必须先从里面take取出来,否则不能put进去值
 */
public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>();//同步队列

        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 1");
                blockingQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 2");
                blockingQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 3");
                blockingQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "T1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => " + blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => " + blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => " + blockingQueue.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

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… 创建和销毁十分浪费资源

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

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

线程池:三大方法

狂神说JUC并发编程学习笔记_第19张图片

线程池: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,	//21亿 OOM
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
}


//本质: ThreadPoolExecutor()



public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, //核心线程池大小
                              int maximumPoolSize, //最大核心线程池大小
                              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:创建线程的,一般不用动
                              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;
}

狂神说JUC并发编程学习笔记_第20张图片

手动创建一个线程池

import java.util.concurrent.*;

//Executors 工具类 3大方法

/**
 *  new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); //银行满了 还有人进来,不处理这个人的,并且抛出异常
 *  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,尝试和最早的竞争,也不会抛出异常
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池!工作ThreadPoolExecutor
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //队列满了,尝试和最早的竞争,也不会抛出异常
        try {
            //最大承载:Deque + max
            // 超过 RejectedExecutionException
            for (int i = 1; i <= 9; 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();
        }

    }
}

四种拒绝策略

狂神说JUC并发编程学习笔记_第21张图片

/**
 *  new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); //银行满了 还有人进来,不处理这个人的,并且抛出异常
 *  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,尝试和最早的竞争,也不会抛出异常
 */

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)

import java.util.concurrent.*;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池!工作ThreadPoolExecutor
        //最大线程池该如何定义
        //1、CPU密集型,几核CPU就定义为几 可以保证cpu的效率最高
        //2、IO密集型 判断你程序中十分耗IO线程,
        //      程序  15个大型任务 io十分占用资源!
        //获取CPU核数
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //队列满了,尝试和最早的竞争,也不会抛出异常
        try {
            //最大承载:Deque + max
            // 超过 RejectedExecutionException
            for (int i = 1; i <= 9; 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(必须掌握)

lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算

函数式接口:只有一个方法的接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
//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)

狂神说JUC并发编程学习笔记_第22张图片
代码测试:

Function是函数式接口
狂神说JUC并发编程学习笔记_第23张图片

import java.util.function.Function;

/**
 * Function 函数型接口
 * 有一个输入参数,有一个输出
 * 只要是函数式接口 就可以用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<String, String> function = (str) -> {
            return str;
        };
        System.out.println(function.apply("asd"));
    }
}

断定型接口

狂神说JUC并发编程学习笔记_第24张图片

import java.util.function.Predicate;

/**
 * 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是布尔值!
 */
public class Demo02 {
    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) -> {
            return str.isEmpty();
        };
        System.out.println(predicate.test(""));
    }
}

Consumer 消费型接口

狂神说JUC并发编程学习笔记_第25张图片


import java.util.function.Consumer;

/**
 * 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 s) {
                System.out.println(s);
            }
        };*/
        Consumer<String> consumer = (s) -> {
            System.out.println(s);
        };
        consumer.accept("asd");
    }
}

Supplier 供给型接口

狂神说JUC并发编程学习笔记_第26张图片

import java.util.function.Supplier;

/**
 * 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 Integer get() {
                System.out.println("get()");
                return 1024;
            }
        };*/
        Supplier supplier = () -> {
            System.out.println("get()");
            return 1024;
        };
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

13.Stream流式计算

什么是Stream流式计算
大数据:存储+计算
集合、MySQL本质就是存储东西的
计算都应该交给流操作
狂神说JUC并发编程学习笔记_第27张图片

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 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(6, "e", 25);
        //集合就是存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
        //计算交给stream流
        list.stream()
                .filter(u -> {return u.getId() % 2 == 0;})
                .filter(u -> {return u.getAge() > 23;})
                .map(u -> {return u.getName().toUpperCase();})
                .sorted((o1,o2)->{return o2.compareTo(o1);})
                .limit(1)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

14.ForkJoin

什么是ForkJoin

ForkJoin在JDK1.7,并行执行任务!提高效率。大数据量!
大数据:Map Reduce(把大人物拆分为小任务)
狂神说JUC并发编程学习笔记_第28张图片

ForkJoin特点:工作窃取

这个里面维护都是双端队列狂神说JUC并发编程学习笔记_第29张图片

ForkJoin

在这里插入图片描述

狂神说JUC并发编程学习笔记_第30张图片

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

//求和计算的任务
//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; //1
        this.end = end;     //1990900000
    }

    //计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end - start) < temp) {
            Long sum = 0L;
            for (Long i = start; i < end; i++) {
                //分支合并计算
                sum += i;
            }
            return sum;
        } else {    //forkJoin 递归
            long mid = (start + end) / 2; //中间值
            ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, mid);
            task1.fork(); //拆分任务,把任务压入线程队列
            ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(mid + 1, end);
            task2.fork(); //拆分任务,把任务压入线程队列
            return task1.join() + task2.join();
        }
    }


}

测试

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;
//同一个任务效率高几十倍
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //test1();
        //test2();
        test3();
    }

    //普通
    public static void test1() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Long sum = 0L;
        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的
    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);//提交任务
        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()   (]
        LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum=" + "时间:" + (end - start));
    }
}

15.异步回调

Future设计的初衷:可以对将来的某个事件的结果进行建模

狂神说JUC并发编程学习笔记_第31张图片

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 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(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "runAsync = >Void");
        });
        System.out.println("11111");
        completableFuture.get(); //获取执行结果*/
        //有返回值的 异步回调
        //ajax,成功和失败的回调
        //返回的是错误信息:
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("CompletableFuture");
            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);     //错误的信息,java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
        }).exceptionally((e) -> {
            System.out.println(e.getMessage());
            return 233; //可以获取到错误的返回结果
        }).get());
        /**
         * success Code 200
         * error Code 404 500
         */

    }
}

16.JMM

对Volatile的理解

Volatile是Java虚拟机提供轻量级的同步机制
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
狂神说JUC并发编程学习笔记_第32张图片
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狂神说JUC并发编程学习笔记_第33张图片

17.Volatile

1、保证可见性

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JMMDemo {
    //不加  volatile 程序就会死循环!
    // 加了volatile可以保证可见性
    private volatile static int num = 0;

    public static void main(String[] args) {    //main线程
        new Thread(() -> {  //线程1 对主内存的变化是不知道的
            while (num == 0) {

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;

        System.out.println(num);
    }
}

2、不保原子性

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。

//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++;	// 不是原子性操作
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上num结果为两万
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) {    //main jc
            Thread.yield();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

如果不加lock和synchronized,怎么样保证原子性

狂神说JUC并发编程学习笔记_第34张图片

使用原子类,来解决 原子性问题
狂神说JUC并发编程学习笔记_第35张图片

原子类为什么这么高级

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

//不保证原子性
public class VDemo02 {
    // volatile不保证原子性
    //原子类的
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();

    public static void add() {
       // num++;
        num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法,CAS
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上num结果为两万
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) {    //main jc
            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!

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–> 指令并行也可能回重排–> 内存系统也会重排–>执行
处理器在进行指令重排的时候会考虑一个问题,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会变成 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;

线程A 线程B
b = 1 a = 2
x = a y = b

指令重排导致的诡异的结果: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)
狂神说JUC并发编程学习笔记_第36张图片
Volatile是可以保证可见性。不能保证原子性,由于内存屏障,可以保证避免指令重排的现象产生!

18.单例模式

饿汉式 DCL懒汉式

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;
    }
}

DCL懒汉式

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;

//懒汉式单例模式
public class LazyMan {
    private static boolean qinjiang = false;

    private 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");
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
    }

    private static LazyMan lazyMan;

    //双重检测锁模式的懒汉式单例 简称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
                }
            }
        }

        return lazyMan;
    }

    /**
     * 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
     * 

* 期望 123 * 执行 132 A * B //此时lazyMan还没有完成构造 */

静态内部类

//静态内部类
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
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 NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        // NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.()
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);
    }
}

狂神说JUC并发编程学习笔记_第37张图片
枚举类型的最终反编译源:

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

什么是CAS

Unsafe类

狂神说JUC并发编程学习笔记_第38张图片
狂神说JUC并发编程学习笔记_第39张图片
狂神说JUC并发编程学习笔记_第40张图片
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)

狂神说JUC并发编程学习笔记_第41张图片

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo {


    //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,那么就更新,否则就不更新
        // ==============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

带版本号的操作 !

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。
狂神说JUC并发编程学习笔记_第42张图片

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

public class CASDemo {


    //CAS       compareAndSet:比较并交换
    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,这里比较的都是一个对象
        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(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2,
                    atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));

            System.out.println("a2 =>" + atomicStampedReference.getStamp());

            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 =>" + stamp);
            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();


    }
}

21.各种锁的理解

1.公平锁、非公平锁

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,可以插队(默认都是非公平的)

public ReentrantLock() {
        sync = new NonfairSync();
}


public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

2.可重入锁

可重入锁(递归锁)
狂神说JUC并发编程学习笔记_第43张图片

syschronized

//Syschronized
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

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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() {
        try {
            lock.lock();        //细节问题:lock.lock();      lock.unlock();
            // lock 锁必须配对 ,否则就会死在里面
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
            call(); //这里也有锁
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }
    public  void call() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "Call");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3.自旋锁

spinlock狂神说JUC并发编程学习笔记_第44张图片
自定义一个锁测试

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

//自旋锁
public class SpinlockDemo {
    //int 0
    //Thread null
    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);

    }
}

测试

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestSpinLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/*        ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
        reentrantLock.lock();
        reentrantLock.unlock();*/

        //底层使用的自旋锁CAS
        SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();

        new Thread(() -> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }

        }, "T1").start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

        new Thread(() -> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }

        }, "T2").start();

    }
}

4.死锁

死锁是什么

狂神说JUC并发编程学习笔记_第45张图片

死锁测试,怎么排除死锁:

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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),"T2").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
狂神说JUC并发编程学习笔记_第46张图片

2、使用jstack进程号找到死锁问题
狂神说JUC并发编程学习笔记_第47张图片
排查问题:
1、日志
2、堆栈信息

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