2022.8.21 JUC
1、什么是JUC
1、什么是juc（学习方法：官方文档+源码）
JUC —— （java.util.concurrent）是一个包名的缩写，java工具类下的一个并发功能的包。 该包下存放的均为多线程相关类，
Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable相对较低，但callable可以返回结果，也可以抛出异常，两者都属于juc里面，Callable接口类似于Rurnable。然而,Runnable不返回结果，也不能抛出被检查的异常。
所以比起runable来说，callable有以下特点： 1、有返回值 2、可以抛出异常 3、方法不同，run（），call（）
2、进程和线程回顾
进程:一个程序，QQ.exe Music.exe程序的线程的集合;
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?最少2个，mian、GC
举例说明：开了一个进程Typora（开启进程），写字（一个线程），自动保存（又一个线程线程)
对于Java而言调用多线程的方法:Thread、Runnable（静态代理）、Callable（静态代理）
java真的可以开启线程嘛？(面试题)
不行，因为开启线程需要调用start0()，这是个本地方法，使用的是底层c++,java无法操作硬件
并发、并行：
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并发(多线程操作同一个资源)
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CPU一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破，快速交替
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并行(多个人一起行走)
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CPU多核，多个线程可以同时执行，线程池
-
新建一个maven项目
package com.xing.demo01;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//获取cpu核数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
}
}
并发编程的本质:充分利用CPU的资源
线程有几个状态：
java有6个状态，操作系统有5个
public enum State {
//新生
NEW,
//运行
RUNNABLE,
//阻塞
BLOCKED,
//无限期等待
WAITING,
//限时等待
TIMED_WAITING,
//结束
TERMINATED;
}
java的Thread.State源码中操作系统的五个状态：初始状态（NEW) ，可运行状态（READY），运行状态（RUNNING) ，等待状态（WAITING) ，终止状态（TERMINATED）。
区别： 当线程调用阻塞式 API时，进程(线程)进入等待状态，这里指的是操作系统层面的。从 JVM层面来说，Java线程仍然处于 RUNNABLE 状态。JVM 并不关心操作系统线程的实际状态，从 JVM 看来，等待CPU使用权（操作系统状态为可运行态）与等待 I/O（操作系统处于等待状态）没有区别，都是在等待某种资源，所以都归入RUNNABLE 状态
wait/sleep区别：
1、来自不同的类
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wait=>object
-
sleep=>Thread
常用的休眠方法：使用java.util.concurrent里的TimeUnit
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TimeUnit.SECONDS.sleep(1);//睡1秒
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TimeUnit.DAYS.sleep(2);//睡2天
2、关于锁的释放
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wait 会释放锁
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sleep睡觉了，抱着锁睡觉，不会释放!
3、使用的范围不同
-
wait：必须在同步代码块。
-
sleep：可在任何地方睡。
#即有synchronized修饰符修饰的语句块，被该关键词修饰的语句块，将加上内置锁。实现同步。 例：synchronized(Object o ){}
4、是否需要捕获异常，两者都需要捕获异常
-
wait：不需要捕获异常
-
sleep：必须要捕获异常
线程都会有中断异常
3、Lock锁
1、传统的Synchronized
没有使用Synchronized前：
package com.xing.demo01;
/**
* @Description:
* 线程就是一个资源类,没有任何附属的操作,包括属性、方法
**/
public class SaleTicket {
public static void main(String[] args) {
//并发：多个线程操作同一个资源类
Ticket1 ticket =new Ticket1();
/* new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});*/
// 删掉了new Runnable() {
// @Override
// public void run 还有一个 } 然后加上->
/* new Thread((写方法的参数)->{写代码});*/
//线程1 A为线程名
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"A").start();
//线程2
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"B").start();
//线程3
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"C").start();
}
}
//资源类
class Ticket1 {
private int ticket=500;
private int leftTicket=1;
public void sellTicket(){
if (ticket>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+(leftTicket++)+"张票"+"剩下:"+(ticket--)+"张票");
}
}
会造成数据紊乱
使用Synchronized：
package com.xing.demo01;
/**
* @Description:
* 线程就是一个资源类,没有任何附属的操作,包括属性、方法
**/
public class SaleTicket {
public static void main(String[] args) {
//并发：多个线程操作同一个资源类
Ticket1 ticket =new Ticket1();
/* new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});*/
// 删掉了new Runnable() {
// @Override
// public void run 还有一个 } 然后加上->
/* new Thread((写方法的参数)->{写代码});*/
//线程1 A为线程名
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"A").start();
//线程2
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"B").start();
//线程3
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"C").start();
}
}
//资源类
class Ticket1 {
private int ticket=500;
private int leftTicket=1;
//加上synchronized 本质排队 线程每次执行前会得到一把锁，本次执行完释放锁
public synchronized void sellTicket(){
if (ticket>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+(leftTicket++)+"张票"+"剩下:"+(ticket--)+"张票");
}
}
2、Lock锁
属于JUC包下，是一个接口，实现类有读、写锁和可重入锁（reentrantlock）
package com.xing.demo01;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @Description: 与使用synchronized的效果一样
* 线程就是一个资源类,没有任何附属的操作,包括属性、方法
**/
public class SaleTicket {
public static void main(String[] args) {
//并发：多个线程操作同一个资源类
Ticket1 ticket = new Ticket1();
//线程1 A为线程名
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"A").start();
//线程2
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"B").start();
//线程3
new Thread(()->{
for (int i=1;i<60;i++)
ticket.sellTicket();
},"C").start();
}
}
//资源类
class Ticket1 {
private int ticket = 50;
private int leftTicket = 1;
// 1、Lock下的实现类ReentrantLock
Lock lock = new ReentrantLock();
public void sellTicket() {
//2、加锁
lock.lock();
//业务代码放入try catch中
try {
if (ticket > 0) {
ticket--;
leftTicket++;
System.out.println(Thread.currentThread() + "卖出了第" + (leftTicket) + "张票" + "剩下:" + ticket + "张票");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//3、解锁
lock.unlock();
}
}
}
公平锁：十分公平，可以先来后到，必须排队
非公平锁：十分不公平，可以插队（默认）
3、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，可判断锁，默认非公平(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!
4、生产者和消费者
Synchronized 版生产者和消费者问题
package com.xing.demo02;
import sun.awt.windows.ThemeReader;
/**
线程之间的通信问题：生产者和消费者问题
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 SYProducers {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
//执行+1
new Thread(()->{
for (int i =0; i<10;i++){
try {
date.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
//执行-1
new Thread(()->{
for (int i =0;i<10;i++){
try {
date.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
}
}
//判断等待，业务，通知
class Date{//数字 资源类
private int number = 0;
//+1 生产者
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
if (number !=0){
//等待
this.wait();
}
number++;
//通知其他线程，我+1完毕
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"=>" + number);
this.notifyAll();
}
//-1 消费者
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
if (number == 0){
//等待
this.wait();
}
number --;
//通知其他线程，我-1完毕
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"=>" + number);
this.notifyAll();
}
}
问题存在，A B C D 4 个线程！ 虚假唤醒
解决方法：用while代替if
if判断改为while判断
package com.xing.demo02;
import sun.awt.windows.ThemeReader;
/**
线程之间的通信问题：生产者和消费者问题
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 SYProducers {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
//执行+1
new Thread(()->{
for (int i =0; i<10;i++){
try {
date.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
//执行-1
new Thread(()->{
for (int i =0;i<10;i++){
try {
date.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i =0; i<10;i++){
try {
date.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i =0; i<10;i++){
try {
date.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
//判断等待，业务，通知
class Date{//数字 资源类
private int number = 0;
//+1
/*
假设 number此时等于1，即已经被生产了产品
如果这里用的是if判断，如果此时A,C两个生产者线程争夺increment()方法执行权
假设A拿到执行权，经过判断number!=0成立，则A.wait()开始等待（wait()会释放锁），然后C试图去执行生产方法，
但依然判断number!=0成立，则C.wait()开始等待（wait()会释放锁）
碰巧这时候消费者线程B/D去消费了一个产品，使number=0然后，B/D消费完后调用this.notifyAll();
这时候2个等待中的生产者线程继续生产产品，而此时number++ 执行了2次
同理，重复上述过程，生产者线程继续wait()等待，消费者调用this.notifyAll();
然后生产者继续超前生产，最终导致‘产能过剩’，即number大于1
if(number != 0){
// 等待
this.wait();
}*/
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
while (number !=0){
//等待
this.wait();
}
number++;
//通知其他线程，我+1完毕