1.什么是JUC

源码+官方文档:JUC是 java util concurrent
java.util 是Java的一个工具包~
在这里插入图片描述
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable: 没有返回值、效率相比于Callable 相对较低
在这里插入图片描述

2、线程和进程

进程:一个程序,QQ.EXE Music.EXE;数据+代码+pcb

一个进程可以包含多个线程,而且至少包含一个线程!
Java默认有2个线程:main线程、GC线程

线程:开了一个进程Typora,写字,等待几分钟会进行自动保存(线程负责的)

对于Java而言:线程是由Thread、Runable、Callable进行开启的,但其实Java是没有权限去开启线程、操作硬件的,这是一个native的一个本地方法,它调用的底层的C++代码。
    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 */
            }
        }
    }
	//这是一个C++底层,Java是没有权限操作底层硬件的
    private native void start0();

并发: 多线程操作同一个资源,本质是充分利用CPU的资源!

CPU 只有一核,模拟出来多条线程,天下武功,唯快不破。那么我们就可以使用CPU快速交替,来模拟多线程。

并行: 多个人一起行走

CPU多核,多个线程可以同时执行。 我们可以使用线程池!
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取cpu的核数
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    }
}

线程有6个状态

public enum State {
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
    	//运行
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
    	//运行
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * {@link Object#wait() Object.wait}.
         */
    	//阻塞
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
         *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
    	//等待
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
         *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
         *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
         * </ul>
         */
    	//超时等待
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
    	//终止
        TERMINATED;
    }

wait/sleep的区别

wait属于Object类,会释放锁,必须在同步代码块中使用,不需要捕获异常
sleep属于Thread,不会释放锁,且可以在任何地方使用,但需要捕获异常

一般在企业中使用休眠时应使用TimeUnit类
TimeUnit.DAYS.sleep(1); //休眠1天
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); //休眠1s

3、Lock锁(重点)

传统的Synchronized

/**
 * 真正的多线程开发
 * 线程就是一个单独的资源类,没有任何的附属操作!
 */
public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //多线程操作
        //并发:多线程操作同一个资源类,把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();

        //@FunctionalInterface 函数式接口 jdk1.8之后 lambda表达式
        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
//属性+方法
//oop
class Ticket{
    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()+" 卖出了第"+number+" 张票,剩余:"+number+" 张票");
            number--;
        }
    }
}

Lock接口

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
公平锁: 十分公平,必须先来后到~;
非公平锁: 十分不公平,可以插队;(默认为非公平锁)

public class SaleTicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //多线程操作
        //并发:多线程操作同一个资源类,把资源类丢入线程
        Ticket2 ticket = new Ticket2();
        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、    Lock lock=new ReentrantLock();
//2、    lock.lock() 加锁
//3、    finally=> 解锁:lock.unlock();
class Ticket2{
    private int number=50;

    Lock lock=new ReentrantLock();

    //卖票的方式
    // 使用Lock 锁
    public void sale(){
        //加锁
        lock.lock();
        try {
            //业务代码
            if(number>=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出了第"+number+" 张票,剩余:"+number+" 张票");
                number--;
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally {
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

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

3、Synchronized 会自动释放锁,lock必须要手动加锁和手动释放锁!否则可能会遇到死锁

4、Synchronized 线程1(获得锁->阻塞)、线程2(等待);lock就不一定会一直等待下去,lock会有一个trylock去尝试获取锁,不会造成长久的等待。

5、Synchronized 是可重入锁,不可以中断的,非公平的;Lock,可重入的,可以判断锁,可以自己设置公平锁和非公平锁;

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!

Synchronized版本

Synchronized wait notify可以实现,该方法是传统版本;

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();
    }
}
class Data{
    //数字  资源类
    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        if(number!=0){
            //等待操作
            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){
            //等待操作
            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线程B线程,现在如果我有四个线程A B C D!这时会造成虚假唤醒
在这里插入图片描述
解决方案: if 改为while即可,防止虚假唤醒
在这里插入图片描述

JUC版本的生产者和消费者问题

使用awaitsignal 替换 waitnotify
在这里插入图片描述
首先通过Lock找到Condition
在这里插入图片描述

public class B {
    public static void main(String[] args) {
        Data2 data = new Data2();

        new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
            data.increment();
        }
        },"A").start();
        new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
            data.decrement();
        }},"B").start();
        new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
            data.increment();
        }
        },"C").start();
        new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
            data.decrement();
        }
        },"D").start();
    }
}
class Data2{
    //数字  资源类
    private int number = 0;

    //lock锁
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();

    //+1
    public void increment()  {
        lock.lock();
        try{

            //业务
            while (number!=0){
                //等待操作
                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()  {
        lock.lock();
        try{
            //业务
            while (number==0){
                //等待操作
                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();
        }
    }
}

Condition的优势:精准的通知和唤醒线程!

/**
 * 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 data3 = new Data3();
        new Thread(()->{
            for(int i=0;i<10;i++){
                data3.printA();
            }
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            for(int i=0;i<10;i++){
                data3.printB();
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for(int i=0;i<10;i++){
                data3.printC();
            }
        },"C").start();
    }
}

class Data3{
    //资源类
    private Lock lock=new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();
    private int number = 1; //1A 2B 3C

    public void printA(){
        lock.lock();
        try {
            //业务 判断 -> 执行 -> 通知
            while(number!=1){
                //等待
                condition1.await();
            }
            //操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",AAAAA");
            //唤醒指定的线程
            number=2;
            condition2.signal(); // 唤醒2

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void printB(){
        lock.lock();
        try {
            //业务 判断 -> 执行 -> 通知
            while (number!=2){
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",BBBBB");
            //唤醒3
            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){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",CCCCC");
            //唤醒1
            number=1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

5、8锁现象

如何判断锁的是谁!锁到底锁的是谁?
锁会锁住:对象、Class

问题一:
在这里插入图片描述
结果是:先发短信,然后再打电话!

问题2:
我们再来看:我们让发短信 延迟4s
在这里插入图片描述
结果:还是先发短信,然后再打电话!

原因:并不是顺序执行!是因为synchronized 锁的对象是方法的调用!对于两个方法用的是同一个对象,也就是同一个锁,谁先拿到谁先执行!另外一个则等待!

问题3:
如果我们添加一个普通方法,那么先执行哪一个呢?
在这里插入图片描述
答案是:先执行hello,然后再执行发短信!原因是hello是一个普通方法,不受synchronized锁的响,但是我发现,如果我把发短信里面的延迟4秒去掉,那么就会顺序执行,先执行发短信然后再执行hello,原因应该是顺序执行的原因吧,不是太理解

问题4:
如果我们使用的是两个对象,一个调用发短信,一个调用打电话,那么整个顺序是怎么样的呢?
在这里插入图片描述
答案是:先打电话,后发短信。原因:在发短信方法中延迟了4s,又因为synchronized锁的是对象,但是我们这使用的是两个对象,所以每个对象都有一把锁,所以不会造成锁的等待。正常执行

问题5,6:
如果我们把synchronized的方法加上static变成静态方法!那么顺序又是怎么样的呢?

(1)我们先来使用一个对象调用两个方法:先发短信,后打电话

(2)如果我们使用两个对象调用两个方法:还是先发短信,后打电话

原因:对于static静态方法来说,对于整个类Class来说只有一份,对于不同的对象使用的是同一份方法,相当于这个方法是属于这个类的,但如果静态static方法使用synchronized锁定,那么这个synchronized锁会锁住整个对象!不管多少个对象,对于静态的锁都只有一把锁,谁先拿到这个锁就先执行,其他的进程都需要等待!

问题7:
如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、一个对象调用顺序是什么?
在这里插入图片描述
明显答案是:先打电话,后发短信了。

这是因为一个锁的是Class类模板,一个锁的是对象调用者。后面那个打电话不需要等待发短信,直接运行就可以了

问题8:
如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、两个对象调用顺序是什么呢?
在这里插入图片描述
当然答案是:先打电话、后发短信!

因为两个对象也是一样的原因:两把锁锁的不是同一个东西,所以后面的第二个对象不需要等待第一个对象的执行。

6、集合类不安全

List不安全

看一下List这个集合类:

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常!
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {

        List<Object> arrayList = new ArrayList<>();

        for(int i=1;i<=10;i++){
            new Thread(()->{
                arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(arrayList);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

在这里插入图片描述
ArrayList 在并发情况下是不安全的!会发生并发修改异常

解决方案:
1.使用Vector代替ArrayList
2.使用Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {

        List<Object> arrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

        for(int i=1;i<=10;i++){
            new Thread(()->{
                arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(arrayList);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

3.使用JUC中的包:List arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();

public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {

        List<Object> arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();

        for(int i=1;i<=10;i++){
            new Thread(()->{
                arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(arrayList);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

CopyOnWriteArrayList:写入时复制! COW 计算机程序设计领域的一种优化策略

CopyOnWriteArrayList和Vector的区别:

Vector底层是使用synchronized关键字来实现的:效率特别低下。
CopyOnWriteArrayList使用的是Lock锁,效率会更加高效!

set不安全

多线程情况下,普通的Set集合是线程不安全的;

解决方案还是两种:

使用Collections工具类的synchronized包装的Set类
使用CopyOnWriteArraySet 写入复制的JUC解决方案
//同理:java.util.ConcurrentModificationException
// 解决方案:
public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
//        Set<String> hashSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); //解决方案1
        Set<String> hashSet = new CopyOnWriteArraySet<>();//解决方案2
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            new Thread(()->{
                hashSet.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(hashSet);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

Map不安全

map的默认加载因子是0.75,默认的初始容量是16,也会存在同样的问题

解决方案:

使用Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());处理;
使用ConcurrentHashMap进行并发处理

7、Callable(简单)

在这里插入图片描述
1、可以有返回值;
2、可以抛出异常;
3、方法不同,run()/call()

使用Callable进行多线程操作时:
在这里插入图片描述
Calleable 泛型T就是call运行方法的返回值类型;
对于Thread运行,只能传入Runnable类型的参数,Callable怎么放入到Thread里面呢?
FutureTask中可以接受Callable参数

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
//            new Thread(new Runnable()).start();
//            new Thread(new FutureTask<>( Callable)).start();
            MyThread thread= new MyThread();
            //适配类:FutureTask
            FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(thread);
            //放入Thread使用
            new Thread(futureTask,String.valueOf(i)).start();
            //获取返回值
            String s = futureTask.get();
            System.out.println("返回值:"+ s);
        }
    }
}

class MyThread implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("Call:"+Thread.currentThread().getName());
        return "String"+Thread.currentThread().getName();
    }
}

这样我们就可以使用Callable来进行多线程编程了,并且我们发现可以有返回值,并且可以抛出异常。

注意两个重点:
在这里插入图片描述

8、常用的辅助类(必会!)

CountDownLatch

其实就是一个减法计数器,对于计数器归零之后再进行后面的操作,这是一个计数器!

//这是一个计数器  减法
public class CountDownLatchDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //总数是6
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 1; i <= 6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");
                countDownLatch.countDown(); //每个线程都数量-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");

    }
}

主要方法:

countDown 减一操作;
await等待计数器为0,就唤醒,再继续向下运行

如果循环的次数不够CountDownLatch里定义的次数,那么await不会触发,程序会阻塞住

CyclickBarrier

其实就是一个加法计数器;

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //主线程
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{
            System.out.println("召唤神龙~");
        });

        for (int i = 1; i <= 7; i++) {
            //子线程
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 收集了第 {"+ finalI+"} 颗龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await(); //加法计数 等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }

    }
}

Semaphore

Semaphore:信号量

抢车位:
3个车位 6辆车:

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //停车位为3个
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 1; i <= 6; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                try {
                    semaphore.acquire(); //得到
                    //抢到车位
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位{"+ finalI +"}");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //停车2s
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 离开车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    semaphore.release();//释放
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

原理:

semaphore.acquire()获得资源,如果资源已经使用完了,就等待资源释放后再进行使用!

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

先对于不加锁的情况:

如果我们做一个我们自己的cache缓存。分别有写入操作、读取操作;
我们采用五个线程去写入,使用十个线程去读取。
我们来看一下这个的效果,如果我们不加锁的情况!
package com.ogj.rw;

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

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();
        //开启5个线程 写入数据
        for (int i = 1; i <=5 ; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));
            }).start();
        }
        //开启10个线程去读取数据
        for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));
            }).start();
        }
    }
}

class MyCache_ReadWriteLock{
    private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>();

    public void put(String key,String value){
        //写入
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");
        map.put(key, value);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");
    }

    public String get(String key){
        //得到
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");
        String o = map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");
        return o;
    }
}

运行效果如下:

Thread-0 线程 开始写入
Thread-4 线程 开始写入  # 插入了其他的线程进行写入
Thread-4 线程 写入OK
Thread-3 线程 开始写入
Thread-1 线程 开始写入
Thread-2 线程 开始写入
Thread-1 线程 写入OK
Thread-3 线程 写入OK
Thread-0 线程 写入OK   # 对于这种情况会出现 数据不一致等情况
Thread-2 线程 写入OK
Thread-5 线程 开始读取
Thread-6 线程 开始读取
Thread-6 线程 读取OK
Thread-7 线程 开始读取
Thread-7 线程 读取OK
Thread-5 线程 读取OK
Thread-8 线程 开始读取
Thread-8 线程 读取OK
Thread-9 线程 开始读取
Thread-9 线程 读取OK
Thread-10 线程 开始读取
Thread-11 线程 开始读取
Thread-12 线程 开始读取
Thread-12 线程 读取OK
Thread-10 线程 读取OK
Thread-14 线程 开始读取
Thread-13 线程 开始读取
Thread-13 线程 读取OK
Thread-11 线程 读取OK
Thread-14 线程 读取OK

Process finished with exit code 0

所以如果我们不加锁的情况,多线程的读写会造成数据不可靠的问题

两种方式解决:

1.可以采用synchronized这种重量锁和轻量锁 lock去保证数据的可靠。
2.采用更细粒度的锁:ReadWriteLock 读写锁来保证
package com.ogj.rw;

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

public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();
        //开启5个线程 写入数据
        for (int i = 1; i <=5 ; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));
            }).start();
        }
        //开启10个线程去读取数据
        for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));
            }).start();
        }
    }
}

class MyCache_ReadWriteLock{
    private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>();

    //使用读写锁
    private ReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock();

    public void put(String key,String value){
        //加锁
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            //写入
            //业务流程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock(); //解锁
        }
    }

    public String get(String key){
        //加锁
        String o="";
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            //得到
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");
            o = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
        return o;
    }
}

运行结果如下:

Thread-0 线程 开始写入
Thread-0 线程 写入OK
Thread-1 线程 开始写入
Thread-1 线程 写入OK
Thread-2 线程 开始写入
Thread-2 线程 写入OK
Thread-3 线程 开始写入
Thread-3 线程 写入OK
Thread-4 线程 开始写入
Thread-4 线程 写入OK

# 以上 整个过程没有再出现错乱的情况,对于读取,我们运行多个线程同时读取,
# 因为这样不会造成数据不一致问题,也能在一定程度上提高效率
Thread-9 线程 开始读取
Thread-9 线程 读取OK
Thread-10 线程 开始读取
Thread-5 线程 开始读取
Thread-11 线程 开始读取
Thread-11 线程 读取OK
Thread-10 线程 读取OK
Thread-7 线程 开始读取
Thread-7 线程 读取OK
Thread-6 线程 开始读取
Thread-5 线程 读取OK
Thread-14 线程 开始读取
Thread-8 线程 开始读取
Thread-14 线程 读取OK
Thread-6 线程 读取OK
Thread-13 线程 开始读取
Thread-12 线程 开始读取
Thread-13 线程 读取OK
Thread-8 线程 读取OK
Thread-12 线程 读取OK

10、阻塞队列

在这里插入图片描述
阻塞队列jdk1.8文档解释:
在这里插入图片描述

BlockingQueue

blockingQueue 是Collection的一个子类,在多线程并发处理、线程池的情况下需要使用到阻塞队列
在这里插入图片描述
整个阻塞队列的家族如下:Queue以下实现的有DequeAbstaractQueueBlockingQueue

BlockingQueue以下有Link链表实现的阻塞队列、也有Array数组实现的阻塞队列

使用阻塞队列

操作:添加、移除

四组API
在这里插入图片描述

/**
     * 抛出异常
     */
    public static void test1(){
        //需要初始化队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        //抛出异常:java.lang.IllegalStateException: Queue full
//        System.out.println(blockingQueue.add("d"));
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        //如果多移除一个
        //这也会造成 java.util.NoSuchElementException 抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.remove());
    }
=======================================================================================
/**
     * 不抛出异常,有返回值
     */
    public static void test2(){
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        //添加 一个不能添加的元素 使用offer只会返回false 不会抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        //弹出 如果没有元素 只会返回null 不会抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.poll());
    }
=======================================================================================
/**
     * 等待 一直阻塞
     */
    public static void test3() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        //一直阻塞 不会返回
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");

        //如果队列已经满了, 再进去一个元素  这种情况会一直等待这个队列 什么时候有了位置再进去,程序不会停止
//        blockingQueue.put("d");

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        //如果我们再来一个  这种情况也会等待,程序会一直运行 阻塞
        System.out.println(blockingQueue.take());
    }
=======================================================================================
/**
     * 等待 超时阻塞
     *  这种情况也会等待队列有位置 或者有产品 但是会超时结束
     */
    public static void test4() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");
        System.out.println("开始等待");
        blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);  //超时时间2s 等待如果超过2s就结束等待
        System.out.println("结束等待");
        System.out.println("===========取值==================");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println("开始等待");
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); //超过两秒 我们就不要等待了
        System.out.println("结束等待");
    }

SynchronousQueue同步队列

  • 同步队列 没有容量,也可以视为容量为1的队列;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;
  • 使用put方法 和 take方法;
  • Synchronized 和 其他的BlockingQueue 不一样,它不存储元素,put了一个元素,就必须从里面先take出来,否则不能再put进去值!
  • SynchronousQueue 的take是使用了lock锁保证线程安全的。
/**
 * 同步队列
 */
public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();
        //研究一下 如果判断这是一个同步队列

        //使用两个进程
        // 一个进程 放进去
        // 一个进程 拿出来
        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 1");
                synchronousQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 2");
                synchronousQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 3");
                synchronousQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T1").start();

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

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
    }
}
T1 Put 1
T2 Take 1
T1 Put 2
T2 Take 2
T1 Put 3
T2 Take 3

进程已结束,退出代码 0

11、线程池(重点)

池化技术:由于资源的创建、销毁十分消耗资源,因此可以事先准备好一些资源,如果有人要用,就来我这里拿,用完之后还给我,以此来提高效率。

线程池的好处:

  • 降低资源的消耗
  • 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

//单个线程
ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
//创建一个固定的线程池的大小
ExecutorService threadPool2 = Executors.newFixedThreadPool(5); 
//可伸缩的
ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool(); 
//工具类 Executors 三大方法;
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        ExecutorService threadPool2 = Executors.newFixedThreadPool(5); //创建一个固定的线程池的大小
        ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool(); //可伸缩的

        //线程池用完必须要关闭线程池
        try {

            for (int i = 1; i <=100 ; i++) {
                //通过线程池创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " ok");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

7大参数

从源码分析中可以看出,三种创建的方法都是开启的ThreadPoolExecutor

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,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  //核心线程池大小
                          int maximumPoolSize, //最大的线程池大小
                          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;
}

尽量通过ThreadPoolExecutor的方式创建线程池
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

四种拒绝策略

业务图
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

  • new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()://该拒绝策略为:银行满了,还有人进来,不处理这个人的,并抛出异常,超出最大承载,就会抛出异常:队列容量大小+maxPoolSize
  • new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy(): //该拒绝策略为:哪来的去哪里,main线程进行处理
  • new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy(): //该拒绝策略为:队列满了,丢掉异常,不会抛出异常。
  • new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy(): //该拒绝策略为:队列满了,尝试去和最早的进程竞争,不会抛出异常

如何去设置线程池的最大大小

CPU密集型:电脑的核数是几核就选择几

public class demo1 {
    public static void main(String[] args) {

        int i = Runtime.getRuntime().availableProcessors();//获取cpu核数
        System.out.println(i);
        new ThreadPoolExecutor(2,i,
                              3,
                              TimeUnit.SECONDS,
                              new LinkedBlockingDeque<>(3),
                              Executors.defaultThreadFactory(),
                             new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
    }
}

I/O密集型:在程序中有15个大型任务,io十分占用资源;I/O密集型就是判断我们程序中十分耗I/O的线程数量,大约是最大I/O数的一倍到两倍之间。

12、四大函数式接口(必需掌握)

函数式接口:只有一个方法的接口
函数型接口可以使用lambda表达式;

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
//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()的参数也是一个函数式接口,消费者类的函数式接口

在这里插入图片描述

测试

Function函数型接口
在这里插入图片描述

/**
 * Function函数型接口
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Function<String,String> function = (str) ->{return str;};
        System.out.println(function.apply("starasdas"));
    }
}

Predicate断定型接口
在这里插入图片描述

/**
 * 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!
 */
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //判断字符串是否为空
        Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty();};
        System.out.println(predicate.test("11"));
        System.out.println(predicate.test(""));
    }
}

Consummer 消费型接口:沒有返回值
在这里插入图片描述

/**
 * 消费型接口 没有返回值!只有输入!
 */
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Consumer<String> consumer = (str)->{
            System.out.println(str);
        };
        consumer.accept("abc");
    }
}

Supplier供给型接口
在这里插入图片描述

/**
 * 供给型接口,只返回,不输入
 */
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Supplier<String> supplier = ()->{return "1024";};
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

13、Stream流式计算

存储:集合、MySQL
计算:流式计算~

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User user1 = new User(1,"a",21);
        User user2 = new User(2,"b",22);
        User user3 = new User(3,"c",23);
        User user4 = new User(4,"d",24);
        User user5 = new User(5,"e",25);
        User user6 = new User(6,"f",26);
        List<User> list = Arrays.asList(user1, user2, user3, user4, user5, user6);

        //计算交给流
        //链式编程!!!!
        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

并行执行任务!提高效率~。在大数据量速率会更快!
核心思想->把大任务拆分为小任务!

在这里插入图片描述
ForkJoin 特点: 工作窃取!
实现原理:双端队列!从上面和下面都可以去拿到任务进行执行!
在这里插入图片描述

如何使用ForkJoin

  • 通过ForkJoinPool来执行
  • 计算任务 execute(ForkJoinTask<?> task)
  • 计算类要去继承ForkJoinTask;

在这里插入图片描述
ForkJoin的计算类

package com.ogj.forkjoin;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {

    private long star;
    private long end;

    //临界值
    private long temp=1000000L;

    public ForkJoinDemo(long star, long end) {
        this.star = star;
        this.end = end;
    }

    /**
     * 计算方法
     * @return Long
     */
    @Override
    protected Long compute() {
        if((end-star)<temp){
            Long sum = 0L;
            for (Long i = star; i < end; i++) {
                sum+=i;
            }
//            System.out.println(sum);
            return sum;
        }else {
            //使用forkJoin 分而治之 计算
            //计算平均值
            long middle = (star+ end)/2;
            ForkJoinDemo forkJoinDemoTask1 = new ForkJoinDemo(star, middle);
            forkJoinDemoTask1.fork();  //拆分任务,把线程任务压入线程队列
            ForkJoinDemo forkJoinDemoTask2 = new ForkJoinDemo(middle, end);
            forkJoinDemoTask2.fork();  //拆分任务,把线程任务压入线程队列
            long taskSum = forkJoinDemoTask1.join() + forkJoinDemoTask2.join();
            return taskSum;
        }
    }
}

測試類

package com.ogj.forkjoin;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        test1();
        test2();
        test3();
    }

    /**
     * 普通计算
     */
    public static void test1(){
        long star = System.currentTimeMillis();
        long sum = 0L;
        for (long i = 1; i < 20_0000_0000; i++) {
            sum+=i;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+"时间:"+(end-star));
        System.out.println(sum);
    }

    /**
     * 使用ForkJoin
     */
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long star = System.currentTimeMillis();
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 20_0000_0000L);
        ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
        Long aLong = submit.get();
        System.out.println(aLong);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+"时间:"+(end-star));
    }


    /**
     * 使用Stream 并行流
     * parallel().reduce(0, Long::sum):使用一个并行流去计算整个计算,提高效率
     */
    public static void test3(){
        long star = System.currentTimeMillis();
        //Stream并行流()
        long sum = LongStream.range(0L, 20_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        System.out.println(sum);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+"时间:"+(end-star));
    }
}

在这里插入图片描述

15、异步回调

其实就是前端 --> 发送ajax异步请求给后端
在这里插入图片描述
平时一般都使用CompletableFuture

没有返回值的runAsync异步回调

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException 
{
        // 发起 一个 请求

        System.out.println(System.currentTimeMillis());
        System.out.println("---------------------");
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(()->{
            //发起一个异步任务
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....");
        });
        System.out.println(System.currentTimeMillis());
        System.out.println("------------------------------");
        //输出执行结果
        System.out.println(future.get());  //获取执行结果
 }

有返回值的异步回调supplyAsync

//有返回值的异步回调
CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        int i=1/0;
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return 1024;
});
System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
    //success 回调
    System.out.println("t=>" + t); //正常的返回结果
    System.out.println("u=>" + u); //抛出异常的 错误信息
}).exceptionally((e) -> {
    //error回调
    System.out.println(e.getMessage());
    return 404;
}).get());

whenComplete: 有两个参数,一个是t 一个是u

T:是代表的 正常返回的结果;

U:是代表的 抛出异常的错误信息;

如果发生了异常,get可以获取到exceptionally返回的值;

16.JMM

JMM:JAVA内存模型,不存在的东西,是一个概念,也是一个约定!

关于JMM的一些同步的约定:

  • 线程中分为 工作内存、主内存
  • 线程解锁前,必须把共享变量立刻刷回主存;
  • 线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中;
  • 加锁和解锁是同一把锁;

八种操作

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;

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;

在这里插入图片描述
问题?
在这里插入图片描述
JMM对这8种操作给了相应的规定:

  • 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。就是对变量实施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

17.Volatile

Volatile 是 Java 虚拟机提供的 轻量级的同步机制

  • 保证可见性
  • 不保证原子性
  • 禁止指令重排

保证可见性

public class JMMDemo01 {

    // 如果不加volatile 程序会死循环
    // 加了volatile是可以保证可见性的
    private volatile static Integer number = 0;

    public static void main(String[] args) {
        //main线程
        //子线程1
        new Thread(()->{
            while (number==0){
            }
        }).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //子线程2
        new Thread(()->{
            while (number==0){
            }

        }).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        number=1;
        System.out.println(number);
    }
}

不保证原子性(需要在方法上加synchronized或者对线程加lock锁)

package com.xxxx.server.test;

/**
 * 不保证原子性
 * number <=2w
 *
 */
public class demo1 {

    private static volatile int number = 0;

    public static void add(){
        number++;
        //++ 不是一个原子性操作,反编译后可以看到是两个~3个操作
        //1.get取到number的值
        //2.进行加一操作
        //3.put写回number的值
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上number  === 20000,但是到不了20000

        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }

        while (Thread.activeCount()>2){
            //main  gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
    }
}

如果不加lock和synchronized ,怎么样保证原子性?
解决方法:使用JUC下的原子包下的class;
在这里插入图片描述
代码如下:

public class VDemo02 {

    private static volatile AtomicInteger number = new AtomicInteger();

    public static void add(){
//        number++;
        number.incrementAndGet();  //底层是CAS保证的原子性
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上number  === 20000

        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }

        while (Thread.activeCount()>2){
            //main  gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
    }
}

禁止指令重排

我们写的程序,计算机并不是按照我们自己写的那样去执行的

源代码–>编译器优化重排–>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,会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

//我们期望的执行顺序是 1_2_3_4  但也可能执行的顺序会变成2134 1324
//可不可能是 4123? 不可能的

可能造成的影响结果:前提:a b x y这四个值 默认都是0
在这里插入图片描述
正常的结果: x = 0; y =0;
可能在线程A中会出现,先执行b=1,然后再执行x=a;
在B线程中可能会出现,先执行a=2,然后执行y=b;
那么就有可能结果如下:x=2; y=1.

volatile可以避免指令重排:
volatile中会加一道内存的屏障,这个内存屏障可以保证在这个屏障中的指令顺序。

内存屏障:CPU指令

  • 保证特定的操作的执行顺序;
  • 可以保证某些变量的内存可见性(利用这些特性,就可以保证volatile实现的可见性)
  • 在单例模式中使用的最多
    在这里插入图片描述

18、玩转单例模式

饿汉式

/**
 * 饿汉式单例
 */
public class Hungry {

    /**
     * 会全部初始化,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(双重检测锁模式)

//懒汉式单例模式
public class LazyMan {

    private static boolean key = false;

    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (key==false){
                key=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 volatile static LazyMan lazyMan;

    //双重检测锁模式 简称DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance(){
        //需要加锁
        if(lazyMan==null){
            synchronized (LazyMan.class){
                if(lazyMan==null){
                    lazyMan=new 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
                     *
                     *  就有可能出现指令重排问题
                     *  比如执行的顺序是1 3 2 等
                     *  我们就可以添加volatile保证指令重排问题
                     */
                }
            }
        }
        return lazyMan;
    }
    //单线程下 是ok的
    //但是如果是并发的
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        //Java中有反射
//        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Field key = LazyMan.class.getDeclaredField("key");
        key.setAccessible(true);
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        declaredConstructor.setAccessible(true); //无视了私有的构造器
        LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
        key.set(lazyMan1,false);
        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();

        System.out.println(instance);
        System.out.println(lazyMan1);
        System.out.println(instance == lazyMan1);
    }
}

由于反射,所以单例式不安全的,可以使用枚举

//enum 是什么? enum本身就是一个Class 类
public enum EnumSingle {
    INSTANCE;
    public EnumSingle getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

class Test{
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        //java.lang.NoSuchMethodException: com.ogj.single.EnumSingle.<init>()

        EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);
    }
}

使用枚举,我们就可以防止反射破坏了。
在这里插入图片描述

19、深入理解CAS

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class demo1 {
    //CAS : compareAndSet 比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);

        //boolean compareAndSet(int expect, int update)
        //期望值、更新值
        //如果实际值 和 我的期望值相同,那么就更新
        //如果实际值 和 我的期望值不同,那么就不更新
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        //因为期望值是2020  实际值却变成了2022  所以会修改失败
        //CAS 是CPU的并发原语
        atomicInteger.getAndIncrement(); //++操作
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

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,使用的是自旋锁。

缺点

  • 循环会耗时
  • 一次性只能保证一个共享变量的原子性
  • 它会存在ABA问题

CAS:ABA问题?(狸猫换太子)

在这里插入图片描述
线程1:期望值是1,要变成2;

线程2:两个操作:

1、期望值是1,变成3
2、期望是3,变成1

所以对于线程1来说,A的值还是1,所以就出现了问题,骗过了线程1;

public class casDemo {
    //CAS : compareAndSet 比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
        
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

20、各种锁的理解

公平锁、非公平锁

公平锁:非常公平;不能插队的,必须先来后到

/**
 * Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
 * This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
 */
public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}

非公平锁:非常不公平,允许插队的,可以改变顺序

/**
 * Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
 * given fairness policy.
 *
 * @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
 */
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

可重入锁

在这里插入图片描述

Synchronized锁

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();//这里也有一把锁
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");
    }
}

lock锁

//lock
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:这个是两把锁,两个钥匙
        //lock锁必须配对,否则就会死锁在里面
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> sms");
            call();//这里也有一把锁
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void call(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> call");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

lock锁必须配对,相当于lock和 unlock 必须数量相同;
在外面加的锁,也可以在里面解锁;在里面加的锁,在外面也可以解锁;

自旋锁

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
    return var5;
}

死锁

在这里插入图片描述
死锁测试,怎么排除死锁:

package com.ogj.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DeadLock {
    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);
            }
        }
    }
}

1.使用jps定位进程号,jdk的bin目录下: 有一个jps
命令:jps -l
在这里插入图片描述
2.使用jstack 进程进程号 找到死锁信息
在这里插入图片描述
一般情况信息在最后:
在这里插入图片描述
1、日志
2、堆栈信息