神学JUC并发编程"/>
跟着狂神学JUC并发编程
多线程进阶=>JUC并发编程
1 、什么是JUC
源码 + 官方文档 面试高频问!
java.util 工具包、包、分类
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!
2 、线程和进程
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 thenit will be passed up the call stack */}}}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
package com.kuang.demo01;
public class Test1 { public static void main(String[] args) { // 获取cpu的核数 // 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
所有的公司都很看重!
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 、使用的范围是不同的
wait
sleep 可以再任何地方睡
4 、是否需要捕获异常
wait 不需要捕获异常
sleep 必须要捕获异常
3 、Lock锁(重点)
传统 Synchronized
传统 Synchronized
package com.kuang.demo01;// 基本的卖票例子import java.time.OffsetDateTime;/*** 真正的多线程开发,公司中的开发,降低耦合性* 线程就是一个单独的资源类,没有任何附属的操作!* 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类, 把资源类丢入线程Ticket ticket = new Ticket();// @FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8 lambda表达式 (参数)->{ 代码 }new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) {ticket.sale();}},"A").start();new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) {ticket.sale();}},"B").start();new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) {ticket.sale();}},"C").start();}
}// 资源类 OOP
class Ticket {// 属性、方法private int number = 30;// 卖票的方式// synchronized 本质: 队列,锁public synchronized void sale(){if (number>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余:"+number);}}}
Lock 接口
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.kuang.demo01;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类, 把资源类丢入线程Ticket2 ticket = new Ticket2();// @FunctionalInterface 函数式接口,jdk1.8 lambda表达式 (参数)->{ 代码 }new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) ticket.sale();},"A").start();new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) ticket.sale();},"B").start();new Thread(()->{for (int i = 1; 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 = 30;Lock lock = new ReentrantLock();public void sale(){lock.lock(); // 加锁try {// 业务代码if (number>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余:"+number);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock(); // 解锁}}}
Synchronized 和 Lock 区别
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 必须要手动释放锁!如果不释放锁,死锁
4、Synchronized 线程 1(获得锁,阻塞)、线程2(等待,傻傻的等);Lock锁就不一定会等待下去;
5、Synchronized 可重入锁,不可以中断的,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!
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
生产者和消费者问题 Synchronized 版
package com.kuang.pc;/*** 线程之间的通信问题:生产者和消费者问题! 等待唤醒,通知唤醒* 线程交替执行 A B 操作同一个变量 num = 0* A num+1* B num-1*/
public class A {public static void main(String[] args) {Data data = new Data();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"A").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"B").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"C").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"D").start();}
}// 判断等待,业务,通知
class Data{ // 数字 资源类private int number = 0;//+1public synchronized void increment() throws InterruptedException {if(number!=0){ //0// 等待this.wait();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我+1完毕了this.notifyAll();}//-1public synchronized void decrement() throws InterruptedException {if(number==0){ // 1// 等待this.wait();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我-1完毕了this.notifyAll();}}
问题存在,A B C D 4 个线程! 虚假唤醒
问题存在,A B C D 4 个线程! 虚假唤醒
if 改为 while 判断
package com.kuang.pc;/*** 线程之间的通信问题:生产者和消费者问题! 等待唤醒,通知唤醒* 线程交替执行 A B 操作同一个变量 num = 0* A num+1* B num-1*/
public class A {public static void main(String[] args) {Data data = new Data();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"A").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"B").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"C").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"D").start();}
}// 判断等待,业务,通知
class Data{ // 数字 资源类private int number = 0;//+1public synchronized void increment() throws InterruptedException {while (number!=0){ //0// 等待this.wait();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我+1完毕了this.notifyAll();}//-1public synchronized void decrement() throws InterruptedException {while (number==0){ // 1// 等待this.wait();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我-1完毕了this.notifyAll();}}
JUC版的生产者和消费者问题
JUC版的生产者和消费者问题
通过Lock 找到 Condition
代码实现
package com.kuang.pc;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class B {public static void main(String[] args) {Data2 data = new Data2();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"A").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"B").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"C").start();new Thread(()->{for (int i = 0; i < 10; i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"D").start();}
}// 判断等待,业务,通知
class Data2{ // 数字 资源类private int number = 0;Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition = lock.newCondition();//condition.await(); // 等待//condition.signalAll(); // 唤醒全部//+1public void increment() throws InterruptedException {lock.lock();try {// 业务代码while (number!=0){ //0// 等待condition.await();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我+1完毕了condition.signalAll();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}//-1public synchronized void decrement() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (number==0){ // 1// 等待condition.await();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);// 通知其他线程,我-1完毕了condition.signalAll();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}}
任何一个新的技术,绝对不是仅仅只是覆盖了原来的技术,优势和补充!
Condition 精准的通知和唤醒线程
代码测试:
package com.kuang.pc;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** @author 狂神说Java 24736743@qq* 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 Lockprivate 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 3Cpublic void printA(){lock.lock();try {// 业务,判断-> 执行-> 通知while (number!=1){// 等待condition1.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");// 唤醒,唤醒指定的人,Bnumber = 2;condition2.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void printB(){lock.lock();try {// 业务,判断-> 执行-> 通知while (number!=2){condition2.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");// 唤醒,唤醒指定的人,cnumber = 3;condition3.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void printC(){lock.lock();try {// 业务,判断-> 执行-> 通知// 业务,判断-> 执行-> 通知while (number!=3){condition3.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");// 唤醒,唤醒指定的人,cnumber = 1;condition1.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}}
运行结果
A=>AAAAAAA
B=>BBBBBBBBB
C=>BBBBBBBBB
A=>AAAAAAA
B=>BBBBBBBBB
C=>BBBBBBBBB
...
5、8锁现象
如何判断锁的是谁!永远的知道什么锁,锁到底锁的是谁!
深刻理解我们的锁
Test1
Test1
package com.kuang.lock8;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 8锁,就是关于锁的8个问题* 1、标准情况下,两个线程先打印 发短信还是 打电话? 1/发短信 2/打电话* 1、sendSms延迟4秒,两个线程先打印 发短信还是 打电话? 1/发短信 2/打电话*/
public class Test1 {public static void main(String[] args) {Phone phone = new Phone();//锁的存在new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();// 捕获try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(()->{phone.call();},"B").start();}
}class Phone{// synchronized 锁的对象是方法的调用者!、// 两个方法用的是同一个锁,谁先拿到谁执行!public synchronized void sendSms(){try {TimeUnit.SECONDS.sleep(4);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("发短信");}public synchronized void call(){System.out.println("打电话");}}
运行结果
发短信
打电话
synchronized 锁的对象是方法的调用者!
两个方法用的是同一个锁,谁先拿到谁执行!
Test2
Test2
package com.kuang.lock8;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 3、 增加了一个普通方法后!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!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,不受锁的影响public void hello(){System.out.println("hello");}}
运行结果
// 这里没有锁!不是同步方法,不受锁的影响
public void hello(){System.out.println("hello");
}
hello
发短信
// 两个对象,两个调用者,两把锁!
Phone2 phone1 = new Phone2();
Phone2 phone2 = new Phone2();
打电话
发短信
Test3
Test3
package com.kuang.lock8;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 5、增加两个静态的同步方法,只有一个对象,先打印 发短信?打电话?* 6、两个对象!增加两个静态的同步方法, 先打印 发短信?打电话?*/
public class Test3 {public static void main(String[] args) {// 两个对象的Class类模板只有一个,static,锁的是ClassPhone3 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Classpublic 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");}}
运行结果
发短信
打电话
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
两个对象的Class类模板只有一个,static,锁的是Class
Test4
Test4
package com.kuang.lock8;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 1、1个静态的同步方法,1个普通的同步方法 ,一个对象,先打印 发短信?打电话?* 2、1个静态的同步方法,1个普通的同步方法 ,两个对象,先打印 发短信?打电话?*/
public class Test4 {public static void main(String[] args) {// 两个对象的Class类模板只有一个,static,锁的是ClassPhone4 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 锁的调用者public synchronized void call(){System.out.println("打电话");}}
运行结果
打电话
发短信
静态的同步方法 锁的是 Class 类模板
普通的同步方法 锁的调用者
一个类中同时存在这两把锁互不相干,即使只创建一个实例也互不影响
小结
new this 具体的一个手机
static Class 唯一的一个模板
一个对象里有多个synchronized用的肯定是同一个锁
6、集合类不安全
List 不安全
List 不安全
package com.kuang.unsafe;import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;// java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常!
public class ListTest {public static void main(String[] args) {// 并发下 ArrayList 不安全的吗,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优化策略;// 多个线程调用的时候,list,读取的时候,固定的,写入(覆盖)// 在写入的时候避免覆盖,造成数据问题!// 读写分离// CopyOnWriteArrayList 比 Vector Nb 在哪里?List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();for (int i = 1; i <= 10; i++) {new Thread(()->{list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));System.out.println(list);},String.valueOf(i)).start();}}
}
Vector使用的是synchronized效率相对相对较低,CopyOnWriteArrayList使用的是lock锁
小狂神的学习方法推荐:1、先会用、2、货比3家,寻找其他解决方案,3、分析源码!
Set 不安全
Set 不安全
package com.kuang.unsafe;import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;/*** 同理可证 : ConcurrentModificationException* //1、Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());* //2、*/
public class SetTest {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new HashSet<>();// hashmap// Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());// Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();for (int i = 1; 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(); // 不变得值!
Map 不安全
Map 不安全
回顾Map基本操作
package com.kuang.unsafe;import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;// ConcurrentModificationException
public class MapTest {public static void main(String[] args) {// map 是这样用的吗? 不是,工作中不用 HashMap// 默认等价于什么? new HashMap<>(16,0.75);// Map<String, String> map = new HashMap<>();// 唯一的一个家庭作业:研究ConcurrentHashMap的原理Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();for (int i = 1; i <=30; i++) {new Thread(()->{map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));System.out.println(map);},String.valueOf(i)).start();}}
}
7、Callable ( 简单 )
1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不同,run()/ call()
代码测试
代码测试
package com.kuang.callable;import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;/*** 1、探究原理* 2、觉自己会用*/
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(); // 怎么启动CallableMyThread thread = new MyThread();FutureTask futureTask = new FutureTask(thread); // 适配类new Thread(futureTask,"A").start();new Thread(futureTask,"B").start(); // 结果会被缓存,效率高Integer o = (Integer) futureTask.get(); //这个get 方法可能会产生阻塞!把他放到最后// 或者使用异步通信来处理!System.out.println(o);}
}class MyThread implements Callable<Integer> {@Overridepublic Integer call() {System.out.println("call()"); // 会打印几个call// 耗时的操作return 1024;}}
运行结果
call()
1024
细节
- 有缓存
- 结果可能需要等待,会阻塞!
8、常用的辅助类(必会)
8.1、CountDownLatch
package com.kuang.add;import java.util.concurrent.CountDownLatch;// 计数器
public class CountDownLatchDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 总数是6,必须要执行任务的时候,再使用!CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);for (int i = 1; i <=6 ; i++) {new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");countDownLatch.countDown(); // 数量-1},String.valueOf(i)).start();}countDownLatch.await(); // 等待计数器归零,然后再向下执行System.out.println("Close Door");}
}
原理
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
countDownLatch.await(); // 等待计数器归零,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
package com.kuang.add;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class CyclicBarrierDemo {public static void main(String[] args) {/*** 集齐7颗龙珠召唤神龙*/// 召唤龙珠的线程CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(8,()->{System.out.println("召唤神龙成功!");});for (int i = 1; i <=7 ; i++) {final int temp = i;// lambda能操作到 i 吗new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"个龙珠");try {cyclicBarrier.await(); // 等待} 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
package com.kuang.add;import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class SemaphoreDemo {public static void main(String[] args) {// 线程数量:停车位! 限流!Semaphore semaphore = new Semaphore(3);for (int i = 1; i <=6 ; i++) {new Thread(()->{// acquire() 得到try {semaphore.acquire();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车位");TimeUnit.SECONDS.sleep(2);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {semaphore.release(); // release() 释放}},String.valueOf(i)).start();}}
}
原理:
semaphore.acquire()
获得,假设如果已经满了,等待,等待被释放为止!
semaphore.release();
释放,会将当前的信号量释放 + 1,然后唤醒等待的线程!
作用: 多个共享资源互斥的使用!并发限流,控制最大的线程数!
9、读写锁
ReadWriteLock
package com.kuang.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;/*** 独占锁(写锁) 一次只能被一个线程占有* 共享锁(读锁) 多个线程可以同时占有* ReadWriteLock* 读-读 可以共存!* 读-写 不能共存!* 写-写 不能共存!*/
public class ReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyCache myCache = new MyCache();// 写入for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {final int temp = i;new Thread(()->{myCache.put(temp+"",temp+"");},String.valueOf(i)).start();}// 读取for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {final int temp = i;new Thread(()->{myCache.get(temp+"");},String.valueOf(i)).start();}}
}// 加锁的
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();private Lock lock = new ReentrantLock();// 存,写入的时候,只希望同时只有一个线程写public void put(String key,Object value){readWriteLock.writeLock().lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);map.put(key,value);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入OK");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {readWriteLock.writeLock().unlock();}}// 取,读,所有人都可以读!public void get(String key){readWriteLock.readLock().lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);Object o = map.get(key);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {readWriteLock.readLock().unlock();}}}/*** 自定义缓存*/
class MyCache{private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();// 存,写public void put(String key,Object value){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);map.put(key,value);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入OK");}// 取,读public void get(String key){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);Object o = map.get(key);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");} }
运行结果
1写入1
1写入OK
2写入2
2写入OK
3写入3
3写入OK
4写入4
4写入OK
5写入5
5写入OK
1读取1
1读取OK
3读取3
4读取4
4读取OK
3读取OK
5读取5
5读取OK
2读取2
2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() | offrt(,) |
移除 | remove | poll() | take() | poll(,) |
检测队首元素 | element | peek | - | - |
抛出异常
/*** 抛出异常*/
public static void test1(){// 队列的大小ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);System.out.println(blockingQueue.add("a"));System.out.println(blockingQueue.add("b"));System.out.println(blockingQueue.add("c"));// IllegalStateException: Queue full 抛出异常!// System.out.println(blockingQueue.add("d"));System.out.println("=-===========");System.out.println(blockingQueue.remove());System.out.println(blockingQueue.remove());System.out.println(blockingQueue.remove());// java.util.NoSuchElementException 抛出异常!// System.out.println(blockingQueue.remove());
}
有返回值,没有异常
/*** 有返回值,没有异常*/
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("============================");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)
/*** 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)
/*** 等待,阻塞(等待超时)*/
public static void test4() throws InterruptedException {// 队列的大小ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);blockingQueue.offer("a");blockingQueue.offer("b");blockingQueue.offer("c");// blockingQueue.offer("d",2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出System.out.println("===============");System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出
}
SynchronousQueue 同步队列
容量为1,
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
package com.kuang.bq;import java.sql.Time;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 同步队列* 和其他的BlockingQueue 不一样, SynchronousQueue 不存储元素* put了一个元素,必须从里面先take取出来,否则不能在put进去值!*/
public class SynchronousQueueDemo {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列new Thread(()->{try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 1");blockingQueue.put("1");System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 2");blockingQueue.put("2");System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 3");blockingQueue.put("3");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"T1").start();new Thread(()->{try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());TimeUnit.SECONDS.sleep(3);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());TimeUnit.SECONDS.sleep(3);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"T2").start();}
}
学了技术,不会用! 看的少!
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
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:
1、降低资源的消耗
2、提高响应的速度
3、方便管理。
线程复用、可以控制最大并发数、管理线程
线程池:三大方法
线程池:三大方法
package com.kuang.pool;
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,程序结束,关闭线程池threadPool.shutdown();}}
}
7大参数
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(5, 5,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,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 handle // 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
手动创建一个线程池
package com.kuang.pool;
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) {// 自定义线程池!工作 ThreadPoolExecutorExecutorService threadPool = 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 RejectedExecutionExceptionfor (int i = 1; i <= 9; i++) {// 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程threadPool.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {// 线程池用完,程序结束,关闭线程池threadPool.shutdown();}}
}
4种拒绝策略
4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
小结和拓展
池的最大的大小如何去设置!
了解:IO密集型,几核就是几,可以保持CPU的效率最高!
CPU密集型:> 判断你程序中十分耗IO的线程(调优)
package com.kuang.pool;
import java.util.concurrent.*;
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {// 自定义线程池!工作 ThreadPoolExecutor// 最大线程到底该如何定义// 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十分占用资源!// 获取CPU的核数System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());ExecutorService threadPool = 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 RejectedExecutionExceptionfor (int i = 1; i <= 9; i++) {// 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程threadPool.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {// 线程池用完,程序结束,关闭线程池threadPool.shutdown();}}
}
12、四大函数式接口(必需掌握)
新时代的程序员:lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
函数式接口: 只有一个方法的接口
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
Function函数式接口
package com.kuang.function;
import java.util.function.Function;
/*** Function 函数型接口, 有一个输入参数,有一个输出* 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化*/
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {//
// Function<String,String> function = new Function<String,String>() {
// @Override
// public String apply(String str) {
// return str;
// }
// };Function<String,String> function = (str)->{return str;};System.out.println(function.apply("asd"));}
}
断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!
package com.kuang.function;
import java.util.function.Predicate;
/*** 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!*/
public class Demo02 {public static void main(String[] args) {// 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.kuang.function;
import java.util.function.Consumer;
/*** Consumer 消费型接口: 只有输入,没有返回值*/
public class Demo03 {public static void main(String[] args) {
// Consumer<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("sdadasd");}
}
Supplier 供给型接口
package com.kuang.function;
import java.util.function.Supplier;
/*** Supplier 供给型接口 没有参数,只有返回值*/
public class Demo04 {public static void main(String[] args) {
// Supplier supplier = new Supplier<Integer>() {
// @Override
// public Integer get() {
// System.out.println("get()");
// return 1024;
// }
// };Supplier supplier = ()->{ return 1024; };System.out.println(supplier.get());}
}
13、Stream流式计算
- Stream流遍历集合,对集合中数据进行过滤
什么是Stream流式计算
什么是Stream流式计算
大数据:存储 + 计算
集合、MySQL 本质就是存储东西的;
计算都应该交给流来操作!
package com.kuang.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(6,"e",25);// 集合就是存储List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);// 计算交给Stream流// 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 uu2pareTo(uu1);}).limit(1).forEach(System.out::println);}
}
14、ForkJoin
什么是 ForkJoin
什么是 ForkJoin
ForkJoin 在 JDK 1.7 , 并行执行任务!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
ForkJoin 特点:工作窃取
这个里面维护的都是双端队列
ForkJoin
ForkJoin
package com.kuang.forkjoin;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/*** 求和计算的任务!* 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; // 1private Long end; // 1990900000// 临界值private Long temp = 10000L;public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {this.start = start;this.end = end;}// 计算方法@Overrideprotected Long compute() {if ((end-start)<temp){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.kuang.forkjoin;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.DoubleStream;
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.stream.LongStream;
/*** 同一个任务,别人效率高你几十倍!*/
public class Test {public static void main(String[] args) throws ExecutionException,
InterruptedException {// test1(); // 12224// test2(); // 10038// test3(); // 153}// 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));}// 会使用ForkJoinpublic static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {long start = System.currentTimeMillis();ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);// 提交任务Long sum = submit.get();long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("sum="+sum+" 时间:"+(end-start));}public static void test3(){long start = System.currentTimeMillis();// Stream并行流 () (]long sum = LongStream.rangeClosed(0L,
10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("sum="+"时间:"+(end-start));}
}
15、异步回调
Future 设计的初衷: 对将来的某个事件的结果进行建模
Future 设计的初衷: 对将来的某个事件的结果进行建模
package com.kuang.future;import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 异步调用: CompletableFuture* // 异步执行* // 成功回调* // 失败回调*/
public class Demo01 {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 没有返回值的 runAsync 异步回调
// CompletableFuture<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("1111");
//
// 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 = 10/0;return 1024;});System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {System.out.println("t=>" + t); // 正常的返回结果System.out.println("u=>" + u); // 错误信息:java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero}).exceptionally((e) -> {System.out.println(e.getMessage());return 233; // 可以获取到错误的返回结果}).get());/*** succee Code 200* error Code 404 500*/}
}
16、JMM
请你谈谈你对 Volatile 的理解
请你谈谈你对 Volatile 的理解
Volatile 是 Java 虚拟机提供轻量级的同步机制
1、保证可见性
2、不保证原子性
3、禁止指令重排
什么是JMM
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、保证可见性
1、保证可见性
package com.kuang.tvolatile;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) { // mainnew Thread(()->{ // 线程 1 对主内存的变化不知道的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。要么同时成功,要么同时失败。
package com.kuang.tvolatile;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;// volatile 不保证原子性
public class VDemo02 {// volatile 不保证原子性private volatile static int num = 0;public static void add(){num++;}public static void main(String[] args) {//理论上num结果应该为 2 万for (int i = 1; i <= 20; i++) {new Thread(()->{for (int j = 0; j < 1000 ; j++) {add();}}).start();}while (Thread.activeCount()>2){ // main gcThread.yield();//Thread.yield()是在主线程中执行的,意思只要还有除了GC和main线程之外的线程在跑,主线程就让出cpu不往下执行}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);}
}
如果不加 lock 和 synchronized ,怎么样保证原子性
使用原子类,解决 原子性问题
package com.kuang.tvolatile;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
// volatile 不保证原子性
public class VDemo02 {// volatile 不保证原子性// 原子类的 Integerprivate volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();public static void add(){// num++; // 不是一个原子性操作num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法, CAS}public static void main(String[] args) {//理论上num结果应该为 2 万for (int i = 1; i <= 20; i++) {new Thread(()->{for (int j = 0; j < 1000 ; j++) {add();}}).start();}while (Thread.activeCount()>2){ // main gcThread.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
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
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
饿汉式
package com.kuang.single;
// 饿汉式单例
public class Hungry {// 可能会浪费空间private byte[] data1 = new byte[1024*1024];private byte[] data2 = new byte[1024*1024];private byte[] data3 = new byte[1024*1024];private byte[] data4 = new byte[1024*1024];private Hungry(){}private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();public static Hungry getInstance(){return HUNGRY;}
}
DCL 懒汉式
DCL 懒汉式
package com.kuang.single;import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {private static boolean qinjiang = false;private LazyMan(){synchronized (LazyMan.class){if (qinjiang == false){qinjiang = true;}else {throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");}}}private volatile static LazyMan lazyMan;// 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*132A*B //此时LazyMan还没有完成构造*/}}}return lazyMan;}// 反射!public static void main(String[] args) throws Exception {
// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();Field qinjiang = LazyMan.class.getDeclaredField("qinjiang");qinjiang.setAccessible(true);Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);declaredConstructor.setAccessible(true);LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();qinjiang.set(instance,false);LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();System.out.println(instance);System.out.println(instance2);}}/*** 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还没有完成构造*/
静态内部类
静态内部类
package com.kuang.single;// 静态内部类
public class Holder {private Holder(){}public static Holder getInstace(){return InnerClass.HOLDER;}public static class InnerClass{private static final Holder HOLDER = new Holder();}}
单例不安全,反射
枚举
枚举
package com.kuang.single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
// enum 是一个什么? 本身也是一个Class类
public enum EnumSingle {INSTANCE;public EnumSingle getInstance(){return INSTANCE;}
}
class Test{public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException,
IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;Constructor<EnumSingle> declaredConstructor =
EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);declaredConstructor.setAccessible(true);EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();// NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.<init>()System.out.println(instance1);System.out.println(instance2);}
}
枚举类型的最终反编译源码:
// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: .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
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.kuang.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、更新// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)// 如果我期望的值达到了,那么就更新,否则,就不更新, CAS 是CPU的并发原语!System.out.println(atomicIntegerpareAndSet(2020, 2021));System.out.println(atomicInteger.get());atomicInteger.getAndIncrement()System.out.println(atomicIntegerpareAndSet(2020, 2021));System.out.println(atomicInteger.get());}
}
Unsafe 类
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)
CAS : ABA 问题(狸猫换太子)
package com.kuang.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、更新// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)// 如果我期望的值达到了,那么就更新,否则,就不更新, CAS 是CPU的并发原语!// ============== 捣乱的线程 ==================System.out.println(atomicIntegerpareAndSet(2020, 2021));System.out.println(atomicInteger.get());System.out.println(atomicIntegerpareAndSet(2021, 2020));System.out.println(atomicInteger.get());// ============== 期望的线程 ==================System.out.println(atomicIntegerpareAndSet(2020, 6666));System.out.println(atomicInteger.get());}
}
乐观锁,悲观锁
20、原子引用
解决ABA 问题,引入原子引用! 对应的思想:乐观锁!
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.kuang.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// 正常在业务操作,这里面比较的都是一个个对象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();}atomicStampedReferencepareAndSet(1, 2,atomicStampedReference.getStamp(),
atomicStampedReference.getStamp() + 1);System.out.println("a2=>"+atomicStampedReference.getStamp());System.out.println(atomicStampedReferencepareAndSet(2, 1,atomicStampedReference.getStamp(),
atomicStampedReference.getStamp() + 1));System.out.println("a3=>"+atomicStampedReference.getStamp());},"a").start();// 乐观锁的原理相同!new Thread(()->{int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号System.out.println("b1=>"+stamp);try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(atomicStampedReferencepareAndSet(1, 6,stamp, stamp + 1));System.out.println("b2=>"+atomicStampedReference.getStamp());},"b").start();}
}
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
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)
public ReentrantLock() {sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
2、可重入锁
可重入锁
可重入锁(递归锁)
Synchronized
Synchronized
package com.kuang.lock;
import javax.sound.midi.Soundbank;
// Synchronized
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {Phone phone = new Phone();new Thread(()->{phone.sms();},"A").start();new Thread(()->{phone.sms();},"B").start();}
}
class Phone{public synchronized void sms(){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");call(); // 这里也有锁}public synchronized void call(){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");}
}
Lock 版
Lock 版
package com.kuang.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
3、自旋锁
spinlock
我们来自定义一个锁测试
package com.kuang.lock;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
/*** 自旋锁*/
public class SpinlockDemo {// int 0// Thread nullAtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();// 加锁public void myLock(){Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> mylock");// 自旋锁while (!atomicReferencepareAndSet(null,thread)){}}// 解锁// 加锁public void myUnLock(){Thread thread = Thread.currentThread();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnlock");atomicReferencepareAndSet(thread,null);}
}
测试
package com.kuang.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestSpinLock {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
// reentrantLock.lock();
// reentrantLock.unlock();// 底层使用的自旋锁CASSpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();new Thread(()-> {lock.myLock();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.myUnLock();}},"T1").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()-> {lock.myLock();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.myUnLock();}},"T2").start();}
}
T1==> mylock T2==> mylock T2==> 正在自旋 T2==> 正在自旋 T2==> 正在自旋 T2==> 正在自旋 T1==> myUnlock T2==> myUnlock
4、死锁
死锁是什么
死锁是什么
死锁测试,怎么排除死锁:
package com.kuang.lock;
import com.sun.apache.xpath.internal.SourceTree;
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;}@Overridepublic void run() {synchronized (lockA){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:"+lockA+"=>get"+lockB);try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (lockB){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:"+lockB+"=>get"+lockA);}}}
}
解决问题
解决问题
1、使用 jps -l 定位进程号
2、使用 jstack 进程号 找到死锁问题
面试,工作中! 排查问题:
1、日志 9
2、堆栈 1
代码资源
- 码云
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