JUC 并发编程
作者：互联网
JUC
1、什么是JUC
JUC：Java util 工具包、包、分类
源码 + 官方文档 面试高频问!
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!
2、进程和线程
线程、进程，如果不能使用一句话说出来的技术，不扎实!
进程:一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合; 一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个! Java默认有几个线程? 2 个 mian、GC 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 真的可以开启线程吗? 开不了
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、并行
并发编程:并发、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，天下武功，唯快不破，快速交替 并行(多个人一起行走)
CPU 多核 ，多个线程可以同时执行; 线程池
public class Test {
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
所有公司都很看重！
企业，挣钱=> 提高效率，裁员，找一个厉害的人顶替三个不怎么样的人！
人员(减) 、技术成本(高)
线程有几个状态
public enum State {
// 新生
NEW,
// 运行
RUNNABLE,
// 阻塞
BLOCKED,
// 等待，死死地等！
WAITING,
// 超时等待
TIMED_WAITING,
//终止~
TERMINATED;
}wait / sleep 区别
1、来自不同的类
wait - - > Object
sleep - - > Thread
2、关于锁的释放
wait 会释放锁，sleep 睡觉了，抱着锁睡觉，不会释放！
3、使用的返回是不同的
wait
必须是在同步代码块中
sleep可以在任何地方睡觉
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
package com.jack.Demo;
/**
* 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，没有任何负数操作！
* 1、属性 、 方法
*/
public class SaleTicketDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 并发：多线程操作同一个资源，把资源丢入线程
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
public synchronized void sale(){
if (number>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票"+"剩余:"+number);
}
}
}Lock 接口
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)
package com.jack.Demo;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class SaleTicketDemo02 {
public static void main(String[] args) {
// 并发：多线程操作同一个资源，把资源丢入线程
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();
//卖票的方式
public void sale() {
lock.lock(); // 加锁
try {
// 业务代码
if (number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了" + (number--) + "票" + "剩余:" + number);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock(); // 解锁
}
}
}Synchronized 和 Lock 区别
1、Synchronized 内置的Java关键字，Lock是一个Java类！
2、Synchronized 无法判断获取锁的状态，Lock 可以判断是否获取到了锁！
3、Synchronized 会自动释放锁，Lock必须手动释放锁！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！
锁是什么，如何判断锁的是谁！
4、生产者和消费者问题
面试的:单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁
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 < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
}
}
// 判断等待、业务、通知
class Data{ // 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！虚假唤醒！
解决方法： 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 < 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){
// 等待
this.wait();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我+1完毕了
this.notifyAll();
}
// -1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
while (number == 0){
// 等待
this.wait();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我-1完毕了
this.notifyAll();
}
}
JUC 版的生产者和消费者问题
通过Lock 找到 Condition
代码实现：
/**
* 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 < 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 {
while (number != 0){
// 等待
condition.await();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我+1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
// -1
public void decrement() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (number == 0){
// 等待
condition.await();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程，我-1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}任何一个新的技术，绝对不是仅仅是技术的覆盖，而是优势、补充！
Condition 精准的通知和唤醒线程
代码实现：
/**
* 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
private int number = 1; // A:1 、B:2、C:3
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition1 = lock.newCondition();
Condition condition2 = lock.newCondition();
Condition condition3 = lock.newCondition();
// condition.await(); // 等待
// condition.signalAll(); // 唤醒全部
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()+"=>A");
// 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){
// 等待
condition2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>B");
// 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
while (number!=3){
// 等待
condition3.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>C");
// 唤醒 指定的人：A
number = 1;
condition1.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
5、8锁现象
如何判断锁的是谁！永远的知道什么是锁，锁到底是锁谁的锁！
深刻理解我们的锁！
/**
* 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！
// 两个方法调用的是同一个锁、谁先拿到谁先执行！
public synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
} /**
* 3、增加一个普通方法后！先执行发短信还是 hello ？ 普通方法
* 4、两个对象、两个同步方法， 发短信还是 打电话 | 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 Phone2{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者！
// 两个方法调用的是同一个锁、谁先拿到谁先执行！
public synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
// 这里没有锁！不是同步方法，不收锁的影响！
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
} /**
* 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，只有一个对象，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");
}
} /**
* 1、 1个静态的同步方法，1个普通的方法，一个对象，先打印 发短信？ | 打电话？
* 2、 1个静态的同步方法，1个普通的方法，两个对象，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 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 锁的是调用者
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
如果在静态代码块里面加类锁，那就不一样了，实例方法也要在静态代码块的类锁释放之后才能执行
6、集合类不安全
List不安全
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
// java.util.ConcurrentModificationException
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
// 并发下 ArrayList 不安全的吗 ，Synchronized
/**
* 解决方案：
* 1、List<String> list = new Vector<>();
* 2、List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
* 3、List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
*/
// CopyOnWrite 写入时复制 COW 计算机程序设计领域的一种策略优化
// 多个线程调用的时候， list ，读取得时候，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 Veector Bb 在哪里？
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(()->{
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}小狂神的推荐学习方法：1、先会用，2、货比三家，寻找解决方案，3、分析源码！
Set不安全
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
/**
* 同理可证：java.util.ConcurrentModificationException
* 1、Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
* 2、Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
*/
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
//Set<String> set = new HashSet<>();
//Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Set<String> 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
回顾Map基本操作
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
// java.util.ConcurrentModificationException
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
/**
* map 是这样用的嘛？ 不是，工作中不用 HashMap
* 默认等价于什么？ new HshMap<></>(16,0.75);
* Map<String, String> map = new HashMap<>();
* 唯一的一个探究： ConcurrentHashmap 原理！
*/
Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; 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、Callbale（简单）
1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不听 run() / call()
代码实现
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* 1、探究原理
* 2、觉得自己会用就可以 ！
*/
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//new Thread(new Runnable() ).start();
//new Thread(new FutureTask<V>() ).start();
//new Thread(new FutureTask<V>( Callable ) ).start();
new Thread().start();
MyThread thread = new MyThread();
FutureTask futureTask = new FutureTask(thread);
new Thread(futureTask,"A").start(); // 适配类
new Thread(futureTask,"A").start(); // 结果会有缓存，效率高！
// 这个 get 方法可能会产生阻塞！ 把他放在最后~ 或者使用异步通信来处理！
Object o = (Integer)futureTask.get(); // 获取Callable的返回结果！
System.out.println(o);
}
}
class MyThread implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("call()");
return 1024;
}
}细节：
1、有缓存
2、结果可能需要等待，会阻塞！
8、常用的辅助类（必会）
8.1、CountDownLatch
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，在使用！
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(); // 等待计数器归零，然后向下执行
System.out.println("Close Door");
}
}原理：
-
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
-
countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
-
每次有线程调用 countDown() 数量-1，假设计数器变为0，countDownLatch.await() 就会被唤醒，继续
执行!
8.2、CyclicBarrier
加法计数器
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
/**
* 集齐7颗控住召唤神龙
*/
// 召唤神龙的线程
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
System.out.println("召唤神龙成功！");
});
for (int i = 1; i <= 7 ; i++) {
final int temp = i;
// lambda 能操作 i 嘛？
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"颗龙珠");
try {
cyclicBarrier.await(); // 等待！
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
8.3、Semaphore
Semaphore:信号量
抢车位!
6车---3个停车位置
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(()->{
try {
// acquire() 获取
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车位!");
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
semaphore.release(); // release() 释放！
}
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
9、读写锁
ReadWriteLock
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
/**
* 读占锁（写锁）一次只能被一个线程占用！
* 共享锁（读锁）多个线程可以同时占有！
* ReadWriteLock
* 读-读 ：可以共存！
* 读-写 ：不能共存！
* 写-写 ：不能共存！
*/
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) {
//MyCache cache = new MyCache();
MyCacheLock cache = new MyCacheLock();
// 写入
for (int i = 1; i <= 6; i++) {
final int temp = i;
new Thread(()->{
cache.put(temp+"",temp+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
// 读取
for (int i = 1; i <= 6; i++) {
final int temp = i;
new Thread(()->{
cache.get(temp+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
// 加锁！
class MyCacheLock{
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
// 读写锁：更加细粒度的控制！
private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 存，写入的时候，只希望有一个线程写~
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
public void get(String key){
readWriteLock.readLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取ok!");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
readWriteLock.readLock().unlock();
}
}
}
/**
* 自定义缓存
*/
class MyCache{
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
// 存，写
public void put(String key,Object value){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);
map.put(key,value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入ok!");
}
// 取，读
public void get(String key){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取ok!");
}
}
10、阻塞队列
阻塞队列：
BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西
什么情况下我们会使用 阻塞队列:多线程并发处理，线程池!
学会使用队列
添加、移除
四组 API
| 方式 | 抛出异常 | 有返回值，不抛出异常 | 阻塞 等待 | 超时等待 |
|---|---|---|---|---|
| 添加 | add | offer() | put() | offer(,,) |
| 移除 | remove | poll() | take() | poll(,) |
| 检测队首元素 | element | peek | - | - |
/**
* 抛出异常
*/
public static void test1(){
// 队列的大小
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
// java.lang.IllegalStateException: Queue full 抛出异常！
System.out.println(blockingQueue.add("a"));
System.out.println(blockingQueue.add("b"));
System.out.println(blockingQueue.add("c"));
//System.out.println(blockingQueue.add("d"));
System.out.println(blockingQueue.element()); // 检测队首元素！
System.out.println("-------------------");
// java.util.NoSuchElementException 抛出异常！
System.out.println(blockingQueue.remove());
System.out.println(blockingQueue.remove());
System.out.println(blockingQueue.remove());
//System.out.println(blockingQueue.remove());
} /**
* 有返回值，不抛出异常！
*/
public static void test2(){
// 队列的大小！
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
//System.out.println(blockingQueue.offer("d")); // false 不抛出异常！
System.out.println(blockingQueue.peek()); // 检测队首元素！
System.out.println("-------------------");
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll()); // null 不抛出异常！
} /**
* 等待，阻塞（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！
} /**
* 等待，阻塞（等待超时）
*/
public static void test4() throws InterruptedException {
// 队列的大小！
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
// 一直阻塞
blockingQueue.offer("a");
blockingQueue.offer("b");
blockingQueue.offer("c");
//blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS); // 等待2秒就退出~
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS)); // 等待2秒就退出~
}SynchronousQueue 同步队列
没有容量，
进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素!
put、take
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 同步队列
* 与其他的BlockingQueue 不一样，Synchronized 不存储元素~！
* put了一个元素必须从里面tack()取出来，否则不能put进去值！
*/
public class SynchronizedQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
SynchronousQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列
new Thread(()->{
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 1");
synchronousQueue.put("1");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 2");
synchronousQueue.put("2");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 3");
synchronousQueue.put("3");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
},"A").start();
new Thread(()->{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+synchronousQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+synchronousQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+synchronousQueue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
},"B").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、销毁。十分浪费资源
池化技术:事先准备好一些资源，有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我。
线程池的好处：
-
降低资源的损耗
-
提高响应的速度
-
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
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
// Executors 工具类、3大方法
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 单个线程
//ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定的线程池的大小
//ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 可伸缩的。遇强则强、遇弱则弱！
try {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
// 使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
threadPool.execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 线程池用完之后，程序结束，关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
7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.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
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，抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 单个线程
//ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定的线程池的大小
//ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 可伸缩的。遇强则强、遇弱则弱！
// 自定义线程池！ 工作 ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
2,
5,
3,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
);
try {
// 最大承载： Deque + max
// 超过了 RejectedExecutionException
for (int i = 0; i <= 9; i++) {
// 使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
poolExecutor.execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 线程池用完之后，程序结束，关闭线程池
poolExecutor.shutdown();
}
}
}
四种拒绝策略
/**
* new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
*/
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.*;
// 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，抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常!
* new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 单个线程
//ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定的线程池的大小
//ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 可伸缩的。遇强则强、遇弱则弱！
// 自定义线程池！ 工作 ThreadPoolExecutor
// 最大线程池该如何定义
// 1、CPU 密集型 几核就是几，可以保持CPU的效率最高！
// 2、IO 密集型 > 判断你程序中十分耗IO的线程，
// 程序 15个大型任务 IO十分耗资源
ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
2,
Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
3,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
);
try {
// 最大承载： Deque + max
// 超过了 RejectedExecutionException
for (int i = 0; i <= 19; i++) {
// 使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
poolExecutor.execute(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 线程池用完之后，程序结束，关闭线程池
poolExecutor.shutdown();
}
}
}
12、四大函数式接口（必须掌握）
新时代的程序员：lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream计算
函数式接口：只有一个方法的接口
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
// 泛型、枚举、反射
// lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算！
// 超级多的FunctionalInterface
// 简化编程模型、在新版本的框架底层大量应用！
// foreach(消费者类的函数式接口)
代码测试：
package com.Jack.function;
import java.util.function.Function;
/**
* Function 函数式接口，有一个输入参数，有一个输出
* 只要是函数式接口 可以使用lambda表达式简化！
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//Function function = new Function<String, String>() {
// @Override
// public String apply(String str) {
// return str;
// }
//};
Function function = (str)->{return str;};
System.out.println(function.apply("ABC"));
}
}
断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！
package com.Jack.function;
import java.util.function.Predicate;
/**
* 断定性接口：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) {
// 判断字符串是否为空
//Predicate<String> predicate = new Predicate<String>() {
// @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！
package com.Jack.function;
import java.util.function.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<String> consumer = new Consumer<String>() {
// @Override
// public void accept(String str) {
// System.out.println(str);
// }
//};
Consumer<String> consumer = (str)->{System.out.println(str);};
consumer.accept("abc");
}
}
Supplier 供给型接口
package com.Jack.function;
import java.util.function.Supplier;
/**
* Supplier 供给型接口 没有输入，只有返回值！
*/
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
//Supplier<Integer> supplier = new Supplier<Integer>() {
// @Override
// public Integer get() {
// System.out.println("get()");
// return 1024;
// }
//};
Supplier<Integer> supplier = ()->{return 1024;};
System.out.println(supplier.get());
}
}
13、Stream流式计算
大数据:存储 + 计算
集合、MySQL 本质就是存储东西的;
计算都应该交给流来操作!
package com.Jack.stream;
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(5, "e", 25);
// 集合就是存储
List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
// 计算交给Stream流
// lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
list.stream()
.filter(u ->{return u.getId()%2==0;})
.filter(u ->{return u.getAge()>23;})
.map(u ->{return u.getName().toUpperCase();})
.sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
.limit(1)
.forEach(System.out::println);
}
}
14、ForkJoin
什么是ForkJoin
ForkJoin 在 JDK1.7，并发执行任务！提高效率。大数据量!
大数据:Map Reduce (把大任务拆分为小任务)
ForkJoin 特点：工作窃取
这个里面维护的都是双端队列
ForkJoin
package com.Jack.ForkJoin;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
* 求和计算任务！
* 3000 6000(ForkJoin) 9000(Stream并行流)
* 如何使用 forkjoin
* 1、forkjoinPool 通过它来执行
* 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
* 3、计算类要继承 ForkJoinTask
*/
public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {
private Long start;
private Long end;
// 临界值
private Long temp = 10000L;
public ForkJoinDemo(Long start,Long end){
this.start = start;
this.end = end;
}
// 计算方法
@Override
protected Long compute() {
if ((end-start)>0){
Long sum = 0L;
for (Long i = start; i <= end; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}else{ // forkjoin 递归
long middle = (start + end) / 2; // 中间值
ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle);
task1.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle+1, end);
task2.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
return task1.join()+task2.join();
}
}
}测试:
package com.Jack.ForkJoin;
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，别人高你几十倍！
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//test1(); //25090
//test2(); //13940
test3(); // 282
}
// 普通程序员！
public static void test1(){
Long sum = 0L;
long start = System.currentTimeMillis();
for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
sum += i;
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
}
// 会 forkjoin
public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ForkJoinDemo task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
Long sum = submit.get();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
}
// Stream 并发流 range() rangeClosed(]
public static void test3(){
long start = System.currentTimeMillis();
long sum = LongStream.rangeClosed(0L,
10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
}
}
15、异步回调
Future 设计的初衷：对将来的某个事件的结果进行建模
package com.Jack.Future;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
/**
* 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 {
// 发送这个请求 没有返回值的 Async 异步回调~
//CompletableFuture<Void> 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(); // 获取阻塞执行结果！
// 有返回值的 supplyAsync 异步回调~
// ajax ，成功和失败的回调！
// 返回的是错误信息~
CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync => Integer");
int i = 1/0;
return 1024;
});
System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
System.out.println("t=>" + t); // 正常的返回结果！
System.out.println("u=>" + u); // 错误信息：java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero ！
}).exceptionally((e) -> {
e.getMessage();
return 233; // 可以获取到错误的返回结果！
}).get());
/**
* success Code 200
* error Code 404 500
*/
}
}异步调用：CompletableFuture+parallStream()实现
16、JMM
请你谈谈你对Volactile 的理解
Volatile 是Java 虚拟机提供的轻量级的同步机制！
1、保证可见性
2、不保证原子性
3、禁止指令重排
什么是JMM
JMM : Java内存模型，不存在的东西，概念!约定!
关于JMM的一些同步的约定:
1、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存。
2、线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中!
3、加锁和解锁是同一把锁
线程 工作内存 、主内存
8种操作：
内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的(对于double和long类 型的变量来说，load、store、read和*write操作在某些平台上允许例外)
-
lock (锁定):作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
-
unlock (解锁):作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量 才可以被其他线程锁定
-
read (读取):作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便 随后的load动作使用
-
load (载入):作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中
-
use (使用):作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机 遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令
-
assign (赋值):作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变 量副本中
-
store (存储):作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中， 以便后续的write使用
-
write (写入):作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内 存的变量中
JMM**对这八种指令的使用，制定了如下规则:**
-
不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须 write
-
不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
-
不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
-
一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量 实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
-
一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解 锁
-
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前， 必须重新load或assign操作初始化变量的值
-
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
-
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存
问题: 程序不知道主内存的值已经被修改过了
17、Volatile
1、保证原子可见性
package com.Jack.Volatile;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class JMMDemo {
// 不加 volatile 程序就会死循环！
// 加 volatile 可以保证可见性！
private volatile static int num = 0;
public static void main(String[] args) { // main
new Thread(()->{ // 线程1 对主内存中的变化是不知道的！
while (num==0){
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
num = 1;
System.out.println(num);
}
}
2、不保证原子性
原子性：不可分割
线程A在执行任务的时候，不能被打扰的，也不能被分割。要么都成功，要么都失败！
package com.Jack.Volatile;
public class VDemo {
private volatile static int num = 0;
// volatile 不保证原子性！
public static void add(){
num++;
}
public static void main(String[] args) {
// 理论上num结果应该是 20000
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount()>2){ // main gc
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" " +num);
}
}如果不加 lock 和 synchronize，怎么保证原子性！
使用原子类，解决原子性问题
package com.Jack.Volatile;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class VDemo {
//private volatile static int num = 0;
// 原子类的 Integer
private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();
// volatile 不保证原子性！
public static void add(){
//num++;
num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法， CAS
}
public static void main(String[] args) {
// 理论上num结果应该是 20000
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount()>2){ // main gc
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" " +num);
}
}这些类的底层都直接和操作系统挂钩!在内存中修改值!Unsafe类是一个很特殊的存在!
指令重排
什么是 指令重排:你写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的。
源代码-->编译器优化的重排--> 指令并行也可能会重排--> 内存系统也会重排---> 执行
处理器在进行指令重排的时候，考虑:数据之间的依赖性!
int x = 1; // 1
int y = 2; // 2
x = x + 5; // 3
y = x * x; // 4
我们所期望的:1234 但是可能执行的时候回变成 2134 1324
可不可能是 4123!可能造成影响的结果: a b x y 这四个值默认都是 0;
| 线程A | 线程B |
|---|---|
| x=a | y=b |
| b=1 | a=2 |
正常的结果: x = 0;y = 0;但是可能由于指令重排
| 线程A | 线程B |
|---|---|
| b=1 | a=2 |
| x=a | y=b |
指令重排导致的诡异结果: x = 2;y = 1;
非计算机专业
volatile可以避免指令重排:
内存屏障。CPU指令。作用:
1、保证特定的操作的执行顺序!
2、可以保证某些变量的内存可见性 (利用这些特性volatile实现了可见性)
Volatile 是可以保持 可见性。不能保证原子性，由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生!
18、彻底玩转单例模式
饿汉式、DCL懒汉式，深究！
饿汉式
package com.Jack.signle;
/**
* 饿汉式单例
*/
public class Hungry {
// 可能会浪费资源
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
package com.Jack.signle;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
/**
* DCL 懒汉式单例
*/
public class LazyMan {
private static boolean qinjiang = false;
private LazyMan(){
synchronized (LazyMan.class){
if (qinjiang==false){
qinjiang = true;
}else{
throw new RuntimeException("不要视图使用反射破坏单例");
}
}
}
private volatile static LazyMan lazyMan; // 使用volatile 避免指令重排，保证线程之间的可见性！
// 双重检测锁模式 的懒汉式单例 DCL 懒汉式
public static LazyMan getInstance(){
if (lazyMan==null){
synchronized (LazyMan.class){
if (lazyMan==null){
lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作！
/**
* 1、分配内存空间
* 2、执行构造方法、初始化对象
* 3、把这个对象指向这个空间
*
* 123
* 132
*
* A
* B 此时LazyMan 没有完成构造
*/
}
}
}
return lazyMan;
}
/* 多线程并发
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(()->{
LazyMan.getInstance();
}).start();
}
}*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Field qinjiang = LazyMan.class.getDeclaredField("qinjiang");
qinjiang.setAccessible(true);
qinjiang.set(instance,false);
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
}静态内部类
package com.Jack.signle;
/**
* 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，反射
枚举
package com.Jack.signle;
import java.lang.reflect.Constructor;
/**
* 枚举本身也是一个class类
*/
public enum EnumSignle {
INSTANCE;
public EnumSignle getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
class Test{
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnumSignle instance1 = EnumSignle.INSTANCE;
Constructor<EnumSignle> declaredConstructor = EnumSignle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnumSignle instance = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
}枚举最终反编译：
// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
// Decompiler options: packimports(3)
// Source File Name: EnumSingle.java
package com.kuang.single;
public final class EnumSingle extends Enum
{
public static EnumSingle[] values()
{
return (EnumSingle[])$VALUES.clone();
}
public static EnumSingle valueOf(String name)
{
return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/kuang/single/EnumSingle, name);
}
private EnumSingle(String s, int i)
{
super(s, i);
}
public EnumSingle getInstance()
{
return INSTANCE;
}
public static final EnumSingle INSTANCE;
private static final EnumSingle $VALUES[];
static
{
INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);
$VALUES = (new EnumSingle[] {
INSTANCE
}); }
}
19、深入理解CAS
什么是 CAS
大厂你必须要深入研究底层！有所突破！修内功，操作系统，计算机网络原理！
package com.Jack.cas;
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
// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
// 如果我期望的值达到了，那么久更新，否则就不更新 CAS 是CPU的并发原语!
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
atomicInteger.getAndIncrement();
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020,2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
Unsafe 类
CAS : 比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值是期望的，那么则执行操作!如果不是就 一直循环!
缺点：
1、循环会耗时
2、一次性只能保证一个共享变量的原子性
3、ABA 问题
CAS：ABA问题（狸猫换太子）
package com.Jack.cas;
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
// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
// 如果我期望的值达到了，那么久更新，否则就不更新 CAS 是CPU的并发原语!
// -----------------捣蛋的线程-----------------
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021,2020));
System.out.println(atomicInteger.get());
// -----------------捣蛋的线程-----------------
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020,6666));
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
20、原子应用
解决 ABA 问题，引入原子引用！对应的思想：乐观锁！
带版本号的 原子操作！
package com.Jack.cas;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
public class CASDemo {
// AtomicStampedReference 注意，如果泛型是一个包装类，注意对象的引用问题！
//正常业务操作，这里面比较的是一个个对象
static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1,1);
// CAS compareAndSet : 比较并交换！
public static void main(String[] args) {
new Thread(()->{
int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号！
System.out.println("a1=>"+stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
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(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 6,
atomicStampedReference.getStamp(),
atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("b2=>"+atomicStampedReference.getStamp());
},"b").start();
}
/*
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// 期望
// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
// 如果我期望的值达到了，那么久更新，否则就不更新 CAS 是CPU的并发原语!
// -----------------捣蛋的线程-----------------
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021,2020));
System.out.println(atomicInteger.get());
// -----------------捣蛋的线程-----------------
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020,6666));
System.out.println(atomicInteger.get());
*/
}注意：
Integer 使用了对象缓存机制，默认范围是 -128 ~ 127 ，推荐使用静态工厂方法 valueOf 获取对象实
例，而不是 new，因为 valueOf 使用缓存，而 new 一定会创建新的对象分配新的内存空间;
21、各种锁的理解
1、公平锁、非公平锁
公平锁: 非常公平， 不能够插队，必须先来后到!
非公平锁:非常不公平，可以插队 (默认都是非公平)
/**
* Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
* This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
*/
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)
Synchronized
package com.Jack.lock;
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
package com.Jack.lock;
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(){
lock.lock(); // 细节问题：lock.lock(); lock.unlock(); lock锁必须配对，否则就会死在里面
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sms");
call(); // 这里也有锁！
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
lock.unlock();
}
}
public void call(){
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"call");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
3、自旋锁
SpinLock
我们来自定义一个锁测试
package com.Jack.lock;
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 = new Thread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--> mylock");
//自旋锁
while (atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
}
}
// 解锁
// 加锁
public void myUnlock(){
Thread thread = new Thread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--> myUnlock");
atomicReference.compareAndSet(thread,null);
}
}
测试
package com.Jack.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TestSpinLock {
public static void main(String[] args) {
//ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
//reentrantLock.lock();
//reentrantLock.unlock();
// 底层使用 CAS 自旋锁
SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
new Thread(()->{
lock.mylock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.myUnlock();
}
},"T1").start();
new Thread(()->{
lock.mylock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.myUnlock();
}
},"T2").start();
}
}
4、死锁
死锁是什么？
死锁测试，怎么排除死锁:
package com.Jack.lock;
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()+"lockA=>"+lockA+"=>get"+lockB);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"lockB=>"+lockB+"=>get"+lockA);
}
}
}
}
解决问题
1、使用 jps -l 定位端口号
2、使用 jstack 查看进程号 找到死锁问题
面试、工作中！拍查问题：
1、日志
2、堆栈
标签：JUC,Thread,编程,System,并发,println,new,public,out 来源： https://www.cnblogs.com/zhaostudy/p/16342579.html