这或许是最详细的JUC多线程并发总结

多线程进阶---JUC并发编程

完整代码传送门，见文章末尾

1.Lock锁（重点）

传统 Synchronizd

package com.godfrey.demo01;

/**
 * description : 模拟卖票
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-14
 */
public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }, "A").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }, "B").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 60; i++) {
                ticket.sale();
            }
        }, "C").start();
    }
}

//资源类OOP
class Ticket {
    private int number = 50;

    public synchronized void sale() {
        if (number > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了第" + (50 - (number--)) + "票，剩余：" + number);
        }
    }
}

Synchronized(本质：队列+锁)和Lock区别

1. Synchronized 是内置关键字，Lock 是一个Java类

2. Synchronized 无法判断锁的状态，Lock 可以判断是否获取到了锁

3. Synchronized 会自动释放锁，Lock 必须手动释放！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（tryLock）

5. Synchronized 可重入锁，不可中断，非公平；Lock 可重入锁 ，可以判断锁，非公平（可以自己设置）；

6. Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock 适合锁大量的同步代码！

锁是什么，如何判断锁的是谁

2.线程之间通信问题：生成者消费者问题

Synchronized版生产者消费者问题

package proc;

/**
 * description : 生产者消费者问题
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-14
 */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "A").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "B").start();
    }
}

// 判断等待，业务，通知
class Data {
    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        if (number != 0) {
            //等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
        //通知其他线程，我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }

    //-1
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        if (number == 0) {
            //等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
        //通知其他线程，我-1完毕了
        this.notifyAll();
    }
}

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.godfrey.demo01;

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

/**
 * description : 模拟卖票
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-14
 */
public class SaleTicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();

        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
class Ticket2 {
    private int number = 30;

    Lock lock = new ReentrantLock();

    public synchronized void sale() {
        lock.lock();
        try {
            if (number > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了第" + (50 - (number--)) + "票，剩余：" + number);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

问题存在，ABCD四个线程！怎么解决？

if ==>while

package com.godfrey.proc;

/**
 * description : Synchronized版生成者消费者问题
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-14
 */
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.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "B").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } 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 {
    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        while (number != 0) {
            //等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
        //通知其他线程，我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }

    //-1
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        while (number == 0) {
            //等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
        //通知其他线程，我-1完毕了
        this.notifyAll();
    }
}

JUC版的生产者和消费者问题

通过Lock

package com.godfrey.proc;

/**
 * description : Lock版生产者消费者问题
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-14
 */

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.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "B").start();

        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } 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 {
    private int number = 0;

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

    //+1
    public void increment() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (number != 0) {
                //等待
                condition.await();
            }
            number++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
            //通知其他线程，我+1完毕了
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    //-1
    public void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (number == 0) {
                //等待
                condition.await();
            }
            number--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==>" + number);
            //通知其他线程，我-1完毕了
            condition.signalAll();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

Condition的优势：精准通知和唤醒线程

.

package com.godfrey.proc;

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

/**
 * description : 按顺序执行 A->B->C
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
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();
    }
}

//资源类
class Data3 {
    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();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>AAAAA");
            //通知指定的人，B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

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

    public void printC() {
        lock.lock();
        try {
            //业务，判断->执行->通知
            while (number != 3) {
                //等待
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>CCCCC");
            //通知指定的人，C
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3.八锁现象

package com.godfrey.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 8锁：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
 * 2.sendSms延时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
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        new Thread(() -> {
            phone.sendSms();
        }, "A").start();

        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！
    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");
    }
}

package com.godfrey.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 8锁：关于锁的8个问题
 * 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.创建两个对象，!先执行发短信还是打电话? 打电话
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
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();

        new Thread(() -> {
            phone1.sendSms();
        }, "A").start();

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

        new Thread(() -> {
            //phone1.hello();
            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");
    }
}

package com.godfrey.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 8锁：关于锁的8个问题
 * 5.增加两个静态的同步方法，只要一个对象，先打样发短信还是打电话？ 发短信
 * 6.两个对象，增加两个静态的同步方法，只要一个对象，先打样发短信还是打电话？ 发短信
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象，两个调用者，两把锁
        //static 静态方法
        //类一加载就有了！锁的是class
        //Phone3 phone = new Phone3();
        Phone3 phone1 = new Phone3();
        Phone3 phone2 = new Phone3();

        new Thread(() -> {
            //phone.sendSms();
            phone1.sendSms();
        }, "A").start();

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

        new Thread(() -> {
            phone2.call();
        }, "B").start();
    }
}

class Phone3 {
    //synchronized 锁的对象是方法的调用者！
    public static synchronized void sendSms() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

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

package com.godfrey.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 8锁：关于锁的8个问题
 * 7.一个静态同步方法一个普通方法，先打样发短信还是打电话？ 打电话
 * 8.一个静态同步方法一个普通方法，两个对象，先打样发短信还是打电话？ 打电话
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        //Phone4 phone = new Phone4();
        Phone4 phone1 = new Phone4();
        Phone4 phone2 = new Phone4();

        new Thread(() -> {
            //phone.sendSms();
            phone1.sendSms();
        }, "A").start();

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

        new Thread(() -> {
            phone2.call();
        }, "B").start();
    }
}

class Phone4 {
    //静态同步方法，锁的对象是Class模板！
    public static synchronized void sendSms() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    //普通同步方法，锁的是调用者
    public synchronized void call() {
        System.out.println("打电话");
    }
}

小结：看锁的是Class还是对象，看是否同一个调用者

4.集合类不安全

List不安全

package com.godfrey.unsafe;

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

/**
 * description : java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //并发下 ArrayList不安全的
        /**
         * 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 牛逼在哪里？CopyOnWriteArrayList用Lock，Vector用Synchronized

        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

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

Set不安全

package com.godfrey.unsafe;

import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

/**
 * description : java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
        //HashSet<String> set = new HashSet<>();
        //并发下 HashSet不安全的
        /**
         * 解决方案：
         * 1. Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
         * 2. Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
         */

        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(set);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

问：HashSet的底层是什么？

答：HashMap

public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}

//add set的本质是map key
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

private static final Object PRESENT = new Object();

Map不安全

package com.godfrey.unsafe;

import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * description : java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class MapTest {
    public static void main(String[] args) {
        // Map<String, String> map= new HashMap<>();
        // 等价于 Map<String, String> map = new HashMap<>(16,0.75f);//加载因子，初始化容量

        //并发下 HashMap不安全的
        /**
         * 解决方案：
         * 1.Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
         * 2.Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
         */
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            new Thread(() -> {
                map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
                System.out.println(map);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

5.Callable

1. 有返回值
2. 可以抛出异常
3. 方法不同，run()/call()

代码测试

.

package com.godfrey.callable;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * description : Callable测试
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
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();

        MyThread thread = new MyThread();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(thread);//适配类

        new Thread(futureTask, "A").start();
        new Thread(futureTask, "B").start();//结果会被缓存，提高效率，最后打印只有一份

        Integer integer = futureTask.get();//获取Callable的返回结果（get方法可能会产生阻塞【大数据等待返回结果慢】！把它放到最会，或者用异步通信）
        System.out.println(integer);
    }
}

class MyThread implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() {
        System.out.println("call()");
        return 1024;
    }
}

细节：

1. 有缓存
2. get()，结果可能会等待，会阻塞

6.常用辅助类（必会）

6.1 CountDownLatch

package com.godfrey.add;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * description : 减法计数器
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //总数是6
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tGo Out");
                countDownLatch.countDown();//-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!

6.2 CyclicBarrier

加法计数器

package com.godfrey.add;

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

/**
 * description : 加法计数器
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 集齐七颗龙珠召唤神龙
         * 集齐龙珠的线程
         */
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
            System.out.println("召唤神龙成功");
        });

        for (int i = 0; i < 7; i++) {
            final int temp = i;//lambda操作不到i
            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();
                }
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

6.3 Semaphore

Semaphore:信号量

抢车位！

package com.godfrey.add;

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

/**
 * description : 信号量
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
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 = 0; 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 {
                    //release() 释放
                    semaphore.release();
                }

            }).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 ,然后喚醒等待的线程!

作用:

1. 多个共享资源互斥的使用!
2. 并发限流,控制最大的线程数!

7.读写锁

ReadWriteLock

package com.godfrey.rw;

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

/**
 * description : 读写锁
 * 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！
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();

        //写入
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(temp + "", temp + "");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

        //读取
        for (int i = 0; i < 10; 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 ReentrantReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();

    // 存，写入的时候，只希望同时只有一个线程写
    public void put(String key, Object value) {
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }

    }

    // 取，读，所有人都可以
    public void get(String key) {
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读入" + key);
            Object o = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读入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() + "读入" + key);
        Object o = map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读入OK");
    }
}

8.阻塞队列

阻塞队列：

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
添加	add	offer	put	offer
移除	remove	poll	take	poll
判断队列的首部	element	peek	-	-

/**
 * 抛出异常
 */
public static void test1() {
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    System.out.println(blockingQueue.add("a"));
    System.out.println(blockingQueue.add("b"));
    System.out.println(blockingQueue.add("c"));

    //ava.lang.IllegalStateException: Queue full  抛出异常！队列已满
    //System.out.println(blockingQueue.add("d"));

    System.out.println(blockingQueue.element());//查看队首元素是谁
    System.out.println("===================");

    System.out.println(blockingQueue.remove());
    System.out.println(blockingQueue.remove());
    System.out.println(blockingQueue.remove());
    //java.lang.IllegalStateException: Queue full 抛出异常！队列为空
    //System.out.println(blockingQueue.remove());
}

/**
 * 有返回值，没有异常
 */
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"));

    //System.out.println(blockingQueue.offer("d"));// false 不抛出异常！

    System.out.println(blockingQueue.peek());//查看队首元素是谁
    System.out.println("===================");

    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    //System.out.println(blockingQueue.remove());// null 不抛出异常！
}

/**
 * 等待，阻塞（一直阻塞）
 */
public static void test3() throws InterruptedException {
    // 队列的大小
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

    // 一直阻塞
    blockingQueue.put("a");
    blockingQueue.put("b");
    blockingQueue.put("c");
    // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了，一直阻塞
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take()); // 没有这个元素，一直阻塞
}

/**
 * 等待，阻塞（等待超市）
 */
public static void test4() throws InterruptedException {
    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

没有容量，

进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素！

put、take

package com.godfrey.bq;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * description :
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */

/**
 * 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 {
                blockingQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 1");
                blockingQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put 2");
                blockingQueue.put("3");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 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();
    }
}

9.线程池（重点）

线程池：三大方法、7大参数、4种拒绝策略

池话技术

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

三大方法

package com.godfrey.pool;

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

/**
 * description : Executors 工具类、3大方法
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
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++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tOK");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

七大参数

源码分析：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

//本质ThreadPoolExecutor()

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程池大小
                          int maximumPoolSize, // 最大核心线程池大小
                          long keepAliveTime, // 超时了没有人调用就会释放
                          TimeUnit unit, // 超时单位
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 阻塞队列
                          ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂：创建线程的，一般不用动
                          RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

手写一个线程池

package com.godfrey.pool;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * description : 七大参数与四种拒绝策略
 * 四种拒绝策略：
 * AbortPolicy(默认)：队列满了，还有任务进来，不处理这个任务的，直接抛出 RejectedExecution异常！
 * CallerRunsPolicy：哪来的回哪里！
 * DiscardOldestPolicy：队列满了，抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加入队列中尝试再次提交
 * DiscardPolicy()：队列满了，直接丢弃任务,不予任何处理也不抛出异常.如果允许任务丢失,这是最好的拒绝策略！
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-15
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                //模拟银行业务办理
                2,   //常驻核心线程数     办理业务窗口初始数量
                5, //线程池能够容纳同时执行的最大线程数,此值大于等于1，  办理业务窗口最大数量
                3, //多余的空闲线程存活时间,当空间时间达到keepAliveTime值时,多余的线程会被销毁直到只剩下corePoolSize个线程为止    释放后窗口数量会变为常驻核心数
                TimeUnit.SECONDS, //超时单位
                new LinkedBlockingDeque<>(3), //任务队列,被提交但尚未被执行的任务.  候客区座位数量
                Executors.defaultThreadFactory(), //线程工厂：创建线程的，一般不用动
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //拒绝策略,表示当线程队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大显示 数(maxnumPoolSize)时如何来拒绝

        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                threadPool.execute(() -> {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tOK");
                });
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

四种拒绝策略

1. AbortPolicy(默认)：队列满了，还有任务进来，不处理这个任务的，直接抛出 RejectedExecution异常
2. CallerRunsPolicy：哪来的回哪里！
3. DiscardOldestPolicy：队列满了，抛弃队列中等待最久的任务,然后把当前任务加入队列中尝试再次提交
4. DiscardPolicy()：队列满了，直接丢弃任务,不予任何处理也不抛出异常.如果允许任务丢失,这是最好的拒绝策略！

小结和拓展

池的最大的大小如何去设置！

获取CPU核数System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors())

了解：用来（调优）

• CPU密集型：CPU核数+1
• IO密集型：
  • CPU核数*2
  • CPU核数/1.0-阻塞系数 阻塞系数在0.8~0.9之间

10.四大函数式接口（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

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

.

代码测试

函数式接口

。

package com.godfrey.function;

import java.util.function.Function;

/**
 * description : Function 函数式接口,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
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //Function function = new Function<String, String>(){
        //    @Override
        //    public String apply(String o) {
        //        return o;
        //    }
        //};

        Function function = str->{return str;};

        System.out.println(function.apply("123"));
    }
}

断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！

.

package com.godfrey.function;

import java.util.function.Predicate;

/**
 * description : 断定型接口,有一个输入参数，返回值只能是布尔值!
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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.godfrey.function;

import java.util.function.Consumer;

/**
 * description : Consumer 消费型接口,只有输入，没有返回值
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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("godfrey");
    }
}

Supplier 供给型接口

.

package com.godfrey.function;

import java.util.function.Supplier;

/**
 * description : Supplier 供给型接口,没有参数，只有返回值
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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());
    }
}

11.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.godfrey.stream;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * description ：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！
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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);

        //集合就算存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);

        //计算交给Stream流
        list.stream()
                .filter(u -> { return u.getId() % 2 == 0; })
                .filter(u->{return u.getAge()>23;})
                .map(u->{return u.getName().toUpperCase();})
                .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
                .limit(1)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

12.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

这个里面维护的都是双端队列

.

Forkjoin

.

package com.godfrey.forkjoin;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

/**
 * 求和计算的任务！
 * 如何使用 forkjoin
 * 1、forkjoinPool 通过它来执行
 * 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
 * 3、 计算类要继承 ForkJoinTask
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {
    private Long start;
    private Long end;

    //临界值
    private Long temp = 10000L;

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    //计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end - start) > 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.godfrey.forkjoin;

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

/**
 * description : 效率测试
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //test1();  //sum=499999999500000000 时间：7192
        //test2();  //sum=499999999500000000 时间：6949
        test3();    //sum=500000000500000000 时间：526
    }

    // 普通程序员
    public static void test1() {
        Long sum = 0L;
        Long start = System.currentTimeMillis();
        for (Long i = 0L; i < 10_0000_0000L; i++) {
            sum += i;
        }
        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum=" + sum + " 时间：" + (end - start));
    }

    //ForkJoin
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        Long start = System.currentTimeMillis();

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
        ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
        Long sum = submit.get();

        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum=" + sum + " 时间：" + (end - start));
    }

    //Stream并行流
    public static void test3() {
        Long start = System.currentTimeMillis();

        Long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum=" + sum + " 时间：" + (end - start));
    }
}

13.异步回调

Future 设计的初衷： 对将来的某个事件的结果进行建模

package com.godfrey.future;

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

/**
 * description : 异步回调
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //test1();
        test02();
    }

    // 没有返回值的 runAsync 异步回调
    public static void test1() throws InterruptedException, ExecutionException {

        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；
    public static void test02() throws InterruptedException, ExecutionException {

        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
         */}
}

14.JMM

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

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，不可再分的（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

15.Volatile

1.保证可见性

package com.godfrey.tvolatile;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : volatile 保证可见性
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class JMMDemo {
    // 不加 volatile 程序就会死循环！
    // 加 volatile 可以保证可见性
    private volatile static int num = 0;

    public static void main(String[] args) { // main
        new Thread(() -> { // 线程 1 对主内存的变化不知道的
            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.godfrey.tvolatile;

/**
 * description : volatile 不保证原子性
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class JMMDemo {
    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 = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) { // main gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

如果不加 lock 和 synchronized ，怎么样保证原子性

使用原子类，解决原子性问题

.

package com.godfrey.tvolatile;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * description : volatile 不保证原子性
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class VDemo02 {
    // volatile 不保证原子性
    // 原子类的 Integer
    private 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 = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) { // main gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

这些类的底层都直接和操作系统挂钩！在内存中修改值！Unsafe类是一个很特殊的存在！

指令重排

什么是 指令重排：你写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的

源代码-->编译器优化的重排--> 指令并行也可能会重排--> 内存系统也会重排---> 执行

处理器在进行指令重排的时候，考虑：数据之间的依赖性！

int x = 1; // 1
int y = 2; // 2
x = x + 5; // 3
y = x * x; // 4
我们所期望的：1234 但是可能执行的时候回变成 2134 1324
可不可能是 4123！

可能造成影响的结果： a b x y 这四个值默认都是 0；

线程A	线程B
x=a	y=b
b=1	a=2

正常的结果： x = 0；y = 0；但是可能由于指令重排

线程A	线程B
b=1	a=2
x=a	y=b

指令重排导致的诡异结果： x = 2；y = 1；

禁止指令重排

volatile可以禁止指令重排：

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！

16.彻底玩转单例模式

饿汉式 DCL懒汉式，深究！

饿汉式

package com.godfrey.single;

/**
 * description : 饿汉式单例
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class Hungry {
    private Hungry() {

    }

    public final static Hungry HUNGRY = new Hungry();

    public static Hungry getInstance() {
        return HUNGRY;
    }
}

静态内部类

package com.godfrey.single;

/**
 * description : 静态内部类单例
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class Holder {
    private Holder() {

    }

    private static class InnerClass {
        private final static Holder HOLDER = new Holder();
    }

    public static Holder getInstance() {
        return InnerClass.HOLDER;
    }
}

单例不安全，反射

枚举

package com.godfrey.single;

/**
 * description : 枚举单例
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public enum EnumSingle {
    INSTANCE;
}

通过class文件反编译得到Java文件：

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
// Decompiler options: packimports(3)
// Source File Name:   EnumSingle.java

package com.godfrey.single;

import java.io.PrintStream;

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/godfrey/single/EnumSingle, name);
    }

    private EnumSingle(String s, int i)
    {
        super(s, i);
    }

    public static void main(String args[])
    {
        System.out.println(INSTANCE);
    }

    public static final EnumSingle INSTANCE;
    private static final EnumSingle $VALUES[];

    static
    {
        INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);
        $VALUES = (new EnumSingle[] {
            INSTANCE
        });
    }
}

可以发现枚举的单例构造器是有参的

17.深入理解CAS

什么是 CAS

package com.godfrey.cas;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * description : CAS compareAndSet : 比较并交换
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class CASDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);

        // 期望、更新
        // public final boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue)
        // 如果我期望的值达到了，那么就更新，否则，就不更新, CAS 是CPU的并发原语！

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

Unsafe 类

CAS ： 比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值是期望的，那么则执行操作！如果不是就一直循环！

缺点：

1. 循环会耗时
2. 一次性只能保证一个共享变量的原子性
3. ABA问题

CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）

package com.godfrey.cas;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * description : CAS问题：ABA（狸猫换太子）
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class ABADemo {
    // 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(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
        System.out.println(atomicInteger.get());
        // ============== 期望的线程 ==================
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 6666));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

18.原子引用

解决ABA 问题，引入原子引用！ 对应的思想：乐观锁

带版本号 的原子操作！

package com.godfrey.cas;

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

/**
 * description : 原子引用解决ABA问题
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class AtomicStampedReferenceDemo {
    //AtomicStampedReference 注意，如果泛型是一个包装类，注意对象的引用问题
    static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1);

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
            System.out.println("a1=>" + stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1);
            System.out.println("a2=>" + atomicStampedReference.getStamp());

            System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2, 1, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));
            System.out.println("a3=>" + atomicStampedReference.getStamp());
        }, "a").start();

        // 乐观锁的原理相同！
        new Thread(() -> {
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
            System.out.println("b1=>" + stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(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；

19.各种锁的理解

1.公平锁、非公平锁

公平锁： 非常公平， 不能够插队，必须先来后到！

非公平锁：非常不公平，可以插队 （默认都是非公平）

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

2.可重入锁

可重入锁（递归锁）

Synchronized

package com.godfrey.lock;

/**
 * description : Synchronized
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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

package com.godfrey.lock;

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

/**
 * description :
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
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();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
            call(); // 这里也有锁
        } 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();
        }
    }
}

3.自旋锁

spinlock

我们来自定义一个锁测试

package com.godfrey.lock;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * description : 自旋锁
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class SpinlockDemo {

    AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();

    // 加锁
    public void myLock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> mylock");

        // 自旋锁
        while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
        }
    }

    // 解锁
    public void myUnLock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnlock");
        atomicReference.compareAndSet(thread, null);
    }
}

测试

package com.godfrey.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 测试自定义CAS实现的自旋锁
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class TestSpinLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 底层使用的自旋锁CAS
        SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();

        new Thread(() -> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }
        }, "T1").start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        new Thread(() -> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.myUnLock();
            }
        }, "T2").start();
    }
}

.

4.死锁

死锁是什么

死锁测试，怎么排除死锁：

package com.godfrey.lock;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * description : 死锁Demo
 *
 * @author godfrey
 * @since 2020-05-16
 */
public class DeadLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String lockA = "lockA";
        String lockB = "lockB";
        new Thread(new MyThread(lockA, lockB), "T1").start();
        new Thread(new MyThread(lockB, lockA), "T2").start();
    }
}

class MyThread implements Runnable {
    private String lockA;
    private String lockB;

    public MyThread(String lockA, String lockB) {
        this.lockA = lockA;
        this.lockB = lockB;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lockA) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                    "lock:" + lockA + "=>get" + lockB);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (lockB) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                        "lock:" + lockB + "=>get" + lockA);
            }
        }
    }
}

解决问题

1. 使用 jps -l 定位进程号

1. 使用jstack 进程号找到死锁问题

代码传送门：

• gitee
• github