JUC

一.概述

1.JUC是JDK1.5中提供的一套并发包及其子包。包含以下：
java.util.concurrent,
java.util.concurrent.atmoic,
java.util.concurrent.lock
2.JUC中包含了5套接口：BlockingQueue、ConcurrentMap、ExecutorService，Lock和Automic

二.BlockingQueue-阻塞式队列

1.特征：阻塞、FIFO(先进先出)
2.BlockingQueue不同于之前学习的Queue,不能进行扩容。即BlockingQueue在使用的时候指定的容量是多少就是多少
3.当队列已满时，试图放入元素的线程会被阻塞；当队列为空时，似乎获取元素的线程会被阻塞。
阻塞式队列不允许元素为空。
4.重要方法：

特征	抛出异常	返回值	阻塞	定时阻塞
添加元素	add- java.lang.IllegalStateException	offer-false	put	offer
移除元素	remove-java.util.NoSuchElementException	poll-null	take	poll

5.常见的实现类：

ArrayBlockingQueue-阻塞式顺序队列
a.底层依靠数组来存储数据
b.使用的时候需要指定容量

package blockingqueue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class BlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //构建队列
        ArrayBlockingQueue queue=new ArrayBlockingQueue<>(5);
        queue.add("5");
        queue.add("5");
        queue.add("5");
        queue.add("5");
        queue.add("5");
        //添加元素
        //队列已满
        //抛出异常，java.lang.IllegalStateException
        //queue.add("a");
        //返回false
        boolean r = queue.offer("b");
        System.out.println(r);
        //产生阻塞
        //queue.put("c");
        //定时阻塞
        boolean re = queue.offer("d", 5, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(re);
        System.out.println(queue);
    }
}

LinkedBlockingQueue-阻塞式链式队列
a.底层依靠单向节点来存储数据
b.在使用的时候可以指定容量也可以不指定，如果指定了容量，则容量不可变。如果没有指定容量，则容量为Integer.Max_VALUE，即2^31-1;此时因为这个容量相对较大，一般认为队列是无限的。

package blockingqueue;

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LinkeBlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LinkedBlockingQueue queue=new LinkedBlockingQueue<>();
        //队列为空
        //抛出异常java.util.NoSuchElementException
        //System.out.println(queue.remove());
        //返回null
        //System.out.println(queue.poll());
        //产生阻塞
        //System.out.println(queue.take());
        //定时阻塞
        System.out.println(queue.poll(5, TimeUnit.SECONDS));
    }
}

PriorityBlockingQueue-具有优先级的阻塞式队列
a.在使用的时候可以不指定容量。如果不指定，则默认初始容量为11-在容量不够，会进行扩容
b.底层依靠数组存储元素
c.PriorityBlockingQueue会对放入其中的元素进行排序，要求元素对应的类必须实现Comparable接口，覆盖compareTo方法
d.如果需要给队列单独指定比较规则，那么可以传入Comparator对象
e.迭代遍历不保证排序

package blockingqueue;

import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

public class PriorityBlockingQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        PriorityBlockingQueue queue=new PriorityBlockingQueue<>();
        queue.put("Amy");
        queue.put("Maray");
        queue.put("Peter");
        queue.put("Bob");
        for(int i=0;i<4;i++){
            System.out.println(queue.take());
        }

        PriorityBlockingQueue studnets=new PriorityBlockingQueue<>();
        studnets.put(new Studnet("Amy",98,18));
        studnets.put(new Studnet("Bob",48,17));
        studnets.put(new Studnet("Cindy",85,20));
        studnets.put(new Studnet("Lue",56,22));
        studnets.put(new Studnet("Maray",100,18));
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(studnets.take());
        }

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        //需要给队列单独指定比较规则
        PriorityBlockingQueue studnet2=new PriorityBlockingQueue<>(
                5,(s1,s2)->s1.getAge()-s2.getAge());
        studnet2.put(new Studnet("Amy",98,18));
        studnet2.put(new Studnet("Bob",48,17));
        studnet2.put(new Studnet("Cindy",85,20));
        studnet2.put(new Studnet("Lue",56,22));
        studnet2.put(new Studnet("Maray",100,18));
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(studnet2.take());
        }
    }
}
class Studnet implements Comparable{
    private String name;
    private int age;
    private int score;

    public Studnet(String name, int score,int age) {
        this.name = name;
        this.score = score;
        this.age=age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Studnet{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", score=" + score +
                '}';
    }

    //按照分数进行排序
    //在这个方法指定比较规则
    //升序 this-o
    //降序 o-this
    @Override
    public int compareTo(Studnet o) {
        return o.score-this.score;
    }
}

SynchronousQueue-同步队列
a.不需要指定容量，容量默认为1且只能为1
扩展：BlockingDeque-阻塞式双向队列-允许两端存放两端拿

三.ConcurrentMap-并发映射

1.ConcurrentMap是JDK1.5提供的一套用于应对高并发以及保证数据安全的映射机制。
2.ConcurrentMap包含了ConcurrentHashMap和ConcurrentNavigableMap
3.ConcurrentHashMap-并发哈希映射
1）底层是基于数组加链表来实现的。数组的每一个位置称之为桶，每一个桶中维系一个链表。
2）如果不指定，默认情况下，初始容量为16，默认加载因子是0.75，扩容的时候是在原来的基础上增加一倍。
3）ConcurrentHashMap的最大容量（最大桶数）是2^30。
4）无论指定初始容量是多少，那么经过计算，最终容量一定是2^n的形式。
5）从JDK1.8开始，ConcurrentHashMap引入了红黑树的机制。当ConcurrentHashMap桶中的元素数量达到8个，会将这个桶中的链表扭转成为一个红黑树；如果桶中的元素数量不足7个的时候，会将这个桶中的红黑树再扭转会链表。在ConcurrentHashMap中，使用红黑树的前提是容量>=64
6）转化红黑树的前提是容量为>=64的原因如下：
假设现在容量为16，当其中桶中的链表数量达到了8个，这时需要将其转化为红黑树，但是这时候concurrentHashMap进行了插入操作，这时同样也达到了扩容的条件，这时需要同步进行红黑树的转化以及rehash操作，产生了资源冲突。所以给定前提为容量>=64,这时扩容概率不会很大。
7）红黑树（Red-Black Tree）

本质上是一种自平衡二叉查找树
二叉查找树的特征：
a.左子树小于根，右子树大于根
b.没有相等的节点
特征：
a.所有节点非红即黑
b.根节点必须是黑节点
c.红节点的子节点必须是黑色的
d.最底层的叶子节点必须是黑色的空节点
e.从根节点到任意一个叶子节点经过的路径的黑色节点个数一致，即黑节点高度相同
f.新添的节点颜色必须是红色的
红黑树的修正-前提：父子节点为红
a.叔父节点为红，那么将父节点和叔父节点涂黑，祖父节点涂红
b.叔父节点为黑，且当前节点为右子叶，则以当前节点为轴进行左旋
c.叔父节点为黑，且当前节点为左子叶，则以当前节点为轴进行右旋
在红黑树中，每添加一个元素，都需要考虑这棵树是否需要修正
红黑树的查询时间复杂度为O(log n)
8）ConcurrentHashMap是一个异步线程安全的映射-支持并发。不同于Hashtable，ConcurrentHashMap采用了分段/桶锁机制来保证线程安全。----宏观同步，微观异步（映射异步，桶同步）

分段锁.png

HashMap:异步线程不安全
Hashtable:同步线程安全-凡是对外提供的方法都是同步方法，静态方法锁对象是当前类的字节码对象，非静态方法的锁对象是this
9）线程在使用锁的时候，会产生非常大的开销（线程状态切换、线程的上下文调度、CPU资源的切换等）

锁的资源消耗.png

因此在JDK1.8中，引入了一套无锁算法CAS(Compare And Swap 比较和交换)-CAS过程中涉及到线程的重新调度问题，所以CAS需要结合具体的CPU内核架构实现。目前市面上几乎所有的CPU内核都是支持CAS的。Java中的CAS底层是依靠C语言实现的。

CAS.png

10）ConcurrentHashMap的用法是和HashMap一致。

4.ConcurrentNavigableMap-并发导航映射
1）ConcurrentNavigableMap提供了用于截取子映射的方法--headMap、tailMap、subMap

package concurrentmap;

import java.util.concurrent.ConcurrentNavigableMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentSkipListMap;

public class ConcurrentNavigableMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //实现类ConcurrentSkipListMap-并发跳跃表映射
        ConcurrentNavigableMap map=new ConcurrentSkipListMap<>();
        map.put("Amy",98);
        map.put("Bob",78);
        map.put("Jack",75);
        map.put("Rose",88);
        map.put("Tony",45);
        System.out.println(map);
        //从头开始截取到指定位置
        System.out.println(map.headMap("Jack"));
        //从指定位置截取到尾部
        System.out.println(map.tailMap("Bob"));
        //截取指定范围的数据
        System.out.println(map.subMap("Bob","Rose"));
    }
}

2）ConcurrentNavigableMap本身是一个接口，在JDK中提供了唯一的实现类ConcurrentSkipListMap-并发跳跃表映射--底层是基于跳跃表实现的
3）跳跃表：
原理参考连接：https://blog.csdn.net/qpzkobe/article/details/80056807

针对有序列表来使用
适合于读多写少的场景
跳跃表可以进行多层提取，但是最后一层的元素个数不能少于2个
典型的“以空间换时间”的产物
当新增元素的时候，这个元素是否要提取到上层跳跃表中遵循“抛硬币”原则
跳跃表的时间复杂度为O(log n),空间复杂度为O(n)

四.ExecutorService-执行器服务

1.本质上是一个线程池。意义：减少线程的创建和销毁，减少服务器资源的浪费，做到线程的复用
2.线程池在刚定义的时候是空的，没有任何线程。
3.如果接收到一个请求，线程池中就会创建一个线程（core-thread -核心线程）用于处理这个请求
4.核心线程用完之后不会销毁而是会去等待下一个请求。
5.在定义线程池的时候需要去给定核心线程的数量。
6.在核心线程达到指定数量之前，每次来的请求都会触发创建一个新的核心线程。
7.如果核心线程被全部占用，那么后来的线程将会放到工作队列（work queue）中临时存储。工作队列本质上是一个阻塞式队列
8.如果工作队列被全部占用，那么后来的请求会被交给一个临时线程（temproary thread）来处理
9.在定义线程池的时候需要给定临时线程的数量
10.临时线程在处理完请求之后，会存活指定的一段时间。如果在这段时间内接受到新的请求，那么临时线程会继续处理新的请求而暂时不会被销毁；如果超过这段时间临时线程没有接收到新的请求，那么这个临时线程就会被销毁。
11.如果临时线程被全部占用，那么后来的请求会被交给拒绝执行处理器（RejectedExecutionHandler)来进行拒绝处理。
12.代码：
submit和execute的区别：
execute()用于提交Runnable线程
submit()既可以提交Runnable线程也可以提交Callable线程

package executorservice;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ExecutorServiceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //构建一个线程池
        /**
         *int corePoolSize---核心线程数量
         *int maximumPoolSize---最大线程数量=核心线程数+临时线程数
         *long keepAliveTime---临时线程存活时间
         *TimeUnit unit---时间单位
         *BlockingQueue workQueue---工作队列
         *RejectedExecutionHandler handler---拒绝执行处理器--如果有具体的拒绝流程，需要覆盖这个接口
         */
        ExecutorService es=new ThreadPoolExecutor(5,
                10,
                5,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(5),
                //实际过程中，会有一套明确的拒绝流程
                (r,e)-> System.out.println("拒绝执行线程")
                );
        //new Thread(new ExecutorThread()).start();
        //可以通过线程池来执行这个线程
        /**
         * submit和execute的区别：
         * execute()用于提交Runnable线程
         * submit()既可以提交Runnable线程也可以提交Callable线程
         */
        //es.execute(new ExecutorThread());
        es.submit(new Thread());
        //关闭线程池
        es.shutdown();
    }
}
class ExecutorThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

13.Callable
1）Callable是JDK1.5中提供的一套用于定义线程的方式，通过泛型来定义返回值类型
2）创建Callable线程的两种方式：

package executorservice;

import java.util.concurrent.*;

public class CallableDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //方式一：将Callable包装成Runnable,通过Thread来启动
        //Callable->FutureTask->RunnableFuture->Runnable
        FutureTask f=new FutureTask<>(new CallableThread());
        new Thread(f).start();
        //获取指定结果
        System.out.println(f.get());
        //方式二：通过线程池来启动Callable线程
        ExecutorService es=new ThreadPoolExecutor(5,10,5,TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(5));
        Future f1 = es.submit(new CallableThread());
        System.out.println(f1.get());
        es.shutdown();
    }
}
//泛型定义的是返回值类型
class CallableThread implements Callable{

    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "SUCCESS";
    }
}

3）Runnable和Callable比较：

比较	Runnable	Callable
返回值	没有返回值	通过泛型来定义返回值
启动方式	1.通过Thread直接启动 2.通过线程池的execute或者submit来启动	1.包装成Runnable之后通过Thread来启动 2.通过线程池的submit方法来启动
异常机制	不允许抛出异常，一旦出现异常需要立即捕获处理，就没有办法利用全局机制来进行处理	允许抛出异常，意味着可以选择用全局机制（例如Spring中的异常通知）来统一处理异常

14.预定义的线程池

package executorservice;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecutorServiceDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //预定义的线程池
        /**
         * newCachedThreadPool特点：
         * 1.没有核心线程，全部都是临时线程
         * 2.临时线程的数量为Integer.MAX_VALUE，即2^31-1
         *  一台服务器能够承载的线程数量远低于这个值
         *  所以此时认为这个线程池能够处理无限多的请求
         * 3.临时线程的存活时间是一分钟
         * 4.工作队列是一个同步队列（容量为1）
         */
        //大池子小队列
        //适合于高并发的短任务场景，例如即时通信
        //不适合于长任务场景
        ExecutorService es= Executors.newCachedThreadPool();
        /**
         * newFixedThreadPool特点：
         * 1.没有临时线程，全部都是核心线程
         * 2.工作队列是一个阻塞式链式队列，且容量为Integer.MAX_VALUE，
         *     此时认为这个线程池能够处理无限多的请求
         */
        //小池子大队列
        //适合于并发低的长任务场景，例如文件下载
        //不适合高并发的短任务的场景
        ExecutorService es1=Executors.newFixedThreadPool(5);
    }
}

15.ScheduledExecutorService--定时调度执行器任务。能够起到定时调度的效果

package executorservice;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledExecutorServiceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService ses= Executors.newScheduledThreadPool(5);
        //延时执行
        //ses.schedule(new ScheduleThread(),5, TimeUnit.SECONDS);
        //每隔5秒执行一次
        //从上次的开始来计算下一次的启动时间
        //实际间隔时间=max(指定时间，线程执行时间)
        //ses.scheduleAtFixedRate(new ScheduleThread(),0,5,TimeUnit.SECONDS);
        //每隔5秒执行一次
        //从下一次的结束来计算下一次启动时间
        //实际间隔时间=指定时间+线程执行时间
        ses.scheduleWithFixedDelay(new ScheduleThread(),0,5,TimeUnit.SECONDS);
    }
}
class ScheduleThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

16.ForkJoinPool分叉合并池

分叉：将一个大的任务拆分成多个小的任务交给多个线程来执行
合并：将拆分出去的小的任务的计算结果来进行汇总
求1-100000000000L的和

package executorservice;

import java.util.concurrent.*;

public class ForkJoinPoolDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start=System.currentTimeMillis();
        //求1-100000000000L的和
        //主函数所在的类默认是一个线程类-主线程
        //一个线程只能落到一个CPU核上
        //运行时间：39780
        /*long sum=0;
        for(long i=1;i<=100000000000L;i++){
            sum+=i;
        }
        System.out.println(sum);*/
        //运行时间：23613
        ForkJoinPool pool=new ForkJoinPool();
        Future f = pool.submit(new Sum(1, 100000000000L));
        System.out.println(f.get());
        pool.shutdown();

        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end-start);
    }
}
class Sum extends RecursiveTask{
    private long start;
    private long end;

    public Sum(long start, long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    //分叉合并的逻辑就是覆盖在这个方法中
    @Override
    protected Long compute() {
        //拆分，如果拆分出去的范围较大，那么继续拆分
        //如果拆分出去的范围较小，那么将这个小的范围的数字进行求和
        if(end-start<=10000){
            long sum=0;
            for(long i=start;i<=end;i++){
                sum+=i;
            }
            return sum;
        }else {
            long mid=(start+end)/2;
            Sum left=new Sum(start,mid);
            Sum right=new Sum(mid+1,end);
            //分叉
            left.fork();
            right.fork();
            //合并
            return left.join()+right.join();
        }
    }
}

在数据量比较小的时候，使用循环的效率反而比较高，数据量越大，分叉合并的效率越高
分叉合并通过大量的线程抢占CPU，从而能够有效地提高CPU的利用率，可能就会导致其他线程被挤占。因此在实际生产过程中，慎用分叉合并。如果需要使用分叉合并，放在相对空闲的时间来执行
在分叉合并中，当一个核上的任务执行完毕之后，这个和不会空闲下来，而是随机扫描一个核，从这个被扫描的核的任务队列尾端来“偷取”一个任务回来执行--“work-stealing”(工作窃取)策略

五.Lock-锁

1.Lock是JDK1.5提供的一套锁机制，在实际生产过程中更推荐使用Lock代替synchronized---相对而言，Lock比synchronized更加灵活。

package Lock;

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

public class LockDemo {
    static int i=0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock=new ReentrantLock();
        new Thread(new Add(lock)).start();
        new Thread(new Add(lock)).start();
        //main所在的类是一个线程类-主线程
        //这个线程在执行过程中需要启动两个Add的线程
        //这两个Add线程在启动过程中，主线程会抢占CPU继续执行
        //考虑：主线程即使抢占到CPU也需要阻塞
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println(i);
    }
}
class Add implements Runnable{
    private Lock lock;

    public Add(Lock lock) {
        this.lock = lock;
    }

    @Override
    public void run() {
        //加锁
        lock.lock();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            LockDemo.i++;
        }
        //解锁
        lock.unlock();
    }
}

2.ReentrantLock-重入锁
a.重入锁：当锁资源被释放之后，这个锁资源可以再次被线程占用
b.非重入锁：当锁资源被释放之后，不能被再次使用--非重入锁更多的是在校验中使用
3.大部分排他锁和自旋锁

自旋锁也是排他锁
对于其他的陪他锁而言，当一个线程占用锁对象之后，其他的线程会陷入阻塞状态，持续等待。当锁资源被释放之后，被阻塞的线程需要被唤醒之后才能抢占，这个过程中就涉及到了线程的状态的变化
自旋锁的特点在于，当发现锁资源被占用之后，线程不会陷入阻塞，而是持续判断锁资源是否被释放
自旋锁因为没有状态的转化，所以效率相对要高一些；但是相对而言，自旋锁会持续占用CPU资源

4.ReadWriteLock-读写锁

读锁：允许多个人同时读，不允许写入--本质上是共享锁
写锁：只允许一个人写，不允许读--本质上是排他锁

         //获取写锁
        ReadWriteLock rw=new ReentrantReadWriteLock();
        Lock lock=rw.writeLock();

5.公平策略和非公平策略

在资源有限的情况下，虽然理论上各个线程抢占的几率相等，但是实际上各个线程的抢占次数并不相等，这种现象称之为非公平策略
在公平策略的前提下，各个线程并不能直接抢占资源，而是需要抢占入队顺序。此时，各个线程的执行次数大致是相等的

公平策略.png
公平策略需要涉及到大量线程调度的问题，所以相对而言，非公平策略的效率更高。
synchronized、Lock默认是非公平的

         //非公平的
        ReadWriteLock rw=new ReentrantReadWriteLock(false);
         //公平的
        ReadWriteLock rw=new ReentrantReadWriteLock(true);

6.其他

CountDownLatch:闭锁/线程递减锁。对线程进行计数，在计数归零之前，线程会陷入阻塞；直到计数归零之后，会自动放开阻塞-上一组线程结束需要开启下一组线程

package Lock;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 案例：考试
 * 考官和考生到达考场之后，开始考试
 */
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch cdl=new CountDownLatch(7);
        new Thread(new Student(cdl)).start();
        new Thread(new Student(cdl)).start();
        new Thread(new Student(cdl)).start();
        new Thread(new Student(cdl)).start();
        new Thread(new Student(cdl)).start();
        new Thread(new Teacher(cdl)).start();
        new Thread(new Teacher(cdl)).start();
        //需要等上面的线程执行完毕之后才能继续执行下面的逻辑
        //在上面的线程执行完毕之前，当前主线程需要阻塞
        cdl.await();
        System.out.println("开始考试！！！");
    }
}
class Teacher implements Runnable{
    private CountDownLatch cdl;

    public Teacher(CountDownLatch cdl) {
        this.cdl = cdl;
    }

    @Override
    public void run() {
        //模拟：考官走到考场时间
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
            System.out.println("考官到达考场~");
            cdl.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Student implements Runnable{
    private CountDownLatch cdl;

    public Student(CountDownLatch cdl) {
        this.cdl = cdl;
    }

    @Override
    public void run() {
        //模拟：考生走到考场时间
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
            System.out.println("考生到达考场~");
            cdl.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

CyclicBarrier:栅栏。对线程进行计数。在计数归零之前，线程会陷入阻塞。直到线程计数归零，会自动放开阻塞。-所有线程到达同一个点之后再分别继续执行

package Lock;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
 * 案例：跑步比赛
 * 运动员先到起跑线，人齐之后，听到枪响之后在跑出去
 */
public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(6);
        new Thread(new Runner(cb),"1号").start();
        new Thread(new Runner(cb),"2号").start();
        new Thread(new Runner(cb),"3号").start();
        new Thread(new Runner(cb),"4号").start();
        new Thread(new Runner(cb),"5号").start();
        new Thread(new Runner(cb),"6号").start();
    }
}
class Runner implements Runnable{

    private CyclicBarrier cb;

    public Runner(CyclicBarrier cb) {
        this.cb = cb;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            //模拟运动员走到起跑线
            Thread.sleep((long) (Math.random()*10000));
            String name=Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(name+"运动员走到了起跑线");
            //先到起跑线的人需要等待，直到人齐了，听到枪响之后再跑
            //阻塞，减少计数--计数归零会自动放开阻塞
            cb.await();
            System.out.println(name+"跑了出去~");
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Exchanger：交换机，用于交换两个线程之间的信息。

package Lock;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**
 * 案例：购物
 * 一手交钱一手交货
 */
public class ExchangerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger ex=new Exchanger<>();
        new Thread(new Seller(ex)).start();
        new Thread(new Consumer(ex)).start();
    }
}
class Consumer implements Runnable{

    private final Exchanger ex;

    public Consumer(Exchanger ex) {
        this.ex = ex;
    }

    @Override
    public void run() {
        String info="钱";
        //挑好东西之后，需要付款，商家需要将商品交换给消费者
        String msg= null;
        try {
            msg = ex.exchange(info);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("消费者收到商家给的："+msg);
    }
}
class Seller implements Runnable{
    private final Exchanger ex;

    public Seller(Exchanger ex) {
        this.ex = ex;
    }

    @Override
    public void run() {
        String info="商品";
        //商家将商品交付给消费者之后，需要收到消费者的付款
        try {
            String msg = ex.exchange(info);
            System.out.println("商家收到消费者给的："+msg);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Semaphore：信号量。在执行指定逻辑之前，线程需要先获取信号。当信号被全部获取完，那么后来的线程就会被阻塞；直到有信号被释放，那么被阻塞的线程才会获取信号执行逻辑-在实际生产过程中，信号量适用于限流的

package Lock;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * 案例：去餐馆吃饭
 * 餐馆中的桌子的数量有限。如果所有的桌子被占用，那么后来的人就会被阻塞
 */
public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //6个信号->6张桌子
        Semaphore s=new Semaphore(6);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Eater(s)).start();
        }
    }
}
class Eater implements Runnable{

    private Semaphore s;

    public Eater(Semaphore s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        //占用一张桌子
        //桌子->信号
        try {
            //获取一个信号
            s.acquire();
            System.out.println("来了一波客人，占用了一张桌子");
            //模拟用餐时间
            Thread.sleep((long) (Math.random()*10000));
            System.out.println("客人用餐完毕离开，空出来一张桌子");
            //一张桌子就空出来相当于一个信号被释放
            s.release();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

六.Atomic操作-原子性操作

1.原子性操作实际上针对属性提供了大量的线程安全的方法。在jdk1.8中，采用了CAS+volatile机制来保证属性的线程安全。
2.volatile是Java中的关键字之一，是Java提供的一种轻量级的线程间的通信机制

保证线程的可见性。当共享资源发生变化的时候，其他线程能够立即感知到这种变化并且做出对应的操作，这个过程称之为可见性
不保证线程的原子性。原子性指的是线程的执行过程不可分割。换而言之，就是线程的执行过程不会被打断不会被抢占。加锁实际上保证的线程的原子性。
禁止指令重排。指令重排指的是预先定义的顺序和指令的实际执行顺序执行不一致。指令重排可能发生在每一步（java-class-System-CPU）,但是注意，每一步过程中，发生指令重排的概率不足百万分之一。指令重排不能违背happen-before（先发生）原则-使用的变量必须先产生。在多线程的情况下，执行完全相同的代码可能会因为指令重排获取到不同的结果，这种现象称之为结果的二相性。

JUC