JUC并发编程
1. 什么是JUC
JUC就是java.util.concurrent下面的类包，专门用于多线程的开发。
2. 线程和进程
进程是操作系统中的应用程序、是资源分配的基本单位，线程是用来执行具体的任务和功能，是CPU调度和分派的最小单位
一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个
1）进程
一个程序，QQ.EXE Music.EXE；数据+代码+pcb
一个进程可以包含多个线程，至少包含一个线程！
Java默认有几个线程？2个线程！ main线程、GC线程
2）线程
开了一个进程Typora，写字，等待几分钟会进行自动保存(线程负责的)
对于Java而言：Thread、Runable、Callable进行开启线程的。
提问？JAVA真的可以开启线程吗？ 开不了的！
Java是没有权限去开启线程、操作硬件的，这是一个native的一个本地方法，它调用的底层的C++代码。
public synchronized void start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/* Notify the group that this thread is about to be started
* so that it can be added to the group's list of threads
* and the group's unstarted count can be decremented. */
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
//这是一个C++底层，Java是没有权限操作底层硬件的
private native void start0();
3）并发
多线程操作同一个资源。
-
CPU 只有一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破。那么我们就可以使用CPU快速交替，来模拟多线程。
-
并发编程的本质：充分利用CPU的资源！
4）并行
并行： 多个人一起行走
-
CPU多核，多个线程可以同时执行。 我们可以使用线程池！
获取cpu的核数
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//获取cpu的核数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
}
}
5）线程的状态
public enum State {
//运行
NEW,
//运行
RUNNABLE,
//阻塞
BLOCKED,
//等待
WAITING,
//超时等待
TIMED_WAITING,
//终止
TERMINATED;
}
6）wait/sleep
1、来自不同的类
wait => Object
sleep => Thread
一般情况企业中使用休眠是：
TimeUnit.DAYS.sleep(1); //休眠1天
TimeUnit.SECONDS.sleep(1); //休眠1s
2、关于锁的释放
wait 会释放锁；
sleep睡觉了，不会释放锁；
3、使用的范围是不同的
wait 必须在同步代码块中；
sleep 可以在任何地方睡；
4、是否需要捕获异常
wait是不需要捕获异常；
sleep必须要捕获异常；
3.Lock
1）传统的 synchronized
package com.marchsoft.juctest;
import lombok.Synchronized;
/**
* Description：synchronized
*
* @author jiaoqianjin
* Date: 2020/8/10 21:36
**/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
final 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();
}
}
// 资源类 OOP 属性、方法
class Ticket {
private int number = 30;
//卖票的方式
public synchronized void sale() {
if (number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了第" + (number--) + "张票剩余" + number + "张票");
}
}
}
2）Lock
公平锁： 十分公平，必须先来后到~；
非公平锁： 十分不公平，可以插队；(默认为非公平锁)
package main.java.com.aly;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author aly
* @version 1.0
* @date 2020/11/7 14:59
*/
public class SaleTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
final Ticket2 ticket = new Ticket2();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "B").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 40; i++) {
ticket.sale();
}
}, "C").start();
}
}
//lock三部曲
//1、 Lock lock=new ReentrantLock();
//2、 lock.lock() 加锁
//3、 finally=> 解锁：lock.unlock();
class Ticket2 {
private int number = 30;
// 创建锁
Lock lock = new ReentrantLock();
//卖票的方式
public void sale() {
lock.lock(); // 开启锁
try {
if (number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了第" + (number--) + "张票剩余" + number + "张票");
}
} finally {
lock.unlock(); // 关闭锁
}
}
}
3）Synchronized 与Lock 的区别
1、Synchronized 内置的Java关键字，Lock是一个Java类
2、Synchronized 无法判断获取锁的状态，Lock可以判断
3、Synchronized 会自动释放锁，lock必须要手动加锁和手动释放锁！可能会遇到死锁
4、Synchronized 线程1(获得锁->阻塞)、线程2(等待)；lock就不一定会一直等待下去，lock会有一个trylock去尝试获取锁，不会造成长久的等待。
5、Synchronized 是可重入锁，不可以中断的，非公平的；Lock，可重入的，可以判断锁，可以自己设置公平锁和非公平锁；
6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock适合锁大量的同步代码；
| 类别 | synchronized | Lock |
|---|---|---|
| 存在层次 | Java的关键字，在jvm层面上 | 是一个类 |
| 锁的释放 | 1、以获取锁的线程执行完同步代码，释放锁 2、线程执行发生异常，jvm会让线程释放锁 | 在finally中必须释放锁，不然容易造成线程死锁 |
| 锁的获取 | 假设A线程获得锁，B线程等待。如果A线程阻塞，B线程会一直等待 | 分情况而定，Lock有多个锁获取的方式，具体下面会说道，大致就是可以尝试获得锁，线程可以不用一直等待 |
| 锁状态 | 无法判断 | 可以判断 |
| 锁类型 | 可重入 不可中断 非公平 | 可重入 可判断 可公平（两者皆可） |
| 性能 | 少量同步 | 大量同步 |
4. 生产者和消费者的关系
1）Synchronzied 版本
package main.java.com.aly.pc;
/**
* @author aly
* @version 1.0
* @date 2020/11/7 15:21
*/
public class ConsumeAndProduct {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
}
}
class Data {
private int num = 0;
// +1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
// 判断等待
if (num != 0) {
this.wait();
}
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 +1 执行完毕
this.notifyAll();
}
// -1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
// 判断等待
if (num == 0) {
this.wait();
}
num--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 -1 执行完毕
this.notifyAll();
}
}
2）存在问题（虚假唤醒）
问题，如果有四个线程，会出现虚假唤醒
解决方式 ，if 改为while即可，防止虚假唤醒
结论：就是用if判断的话，唤醒后线程会从wait之后的代码开始运行，但是不会重新判断if条件，直接继续运行if代码块之后的代码，而如果使用while的话，也会从wait之后的代码运行，但是唤醒后会重新判断循环条件，如果不成立再执行while代码块之后的代码块，成立的话继续wait。
这也就是为什么用while而不用if的原因了，因为线程被唤醒后，执行开始的地方是wait之后
package main.java.com.aly.pc;
/**
* @author aly
* @version 1.0
* @date 2020/11/7 15:21
*/
public class ConsumeAndProduct {
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();
}
}
class Data {
private int num = 0;
// +1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
// 判断等待
while (num != 0) {
this.wait();
}
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 +1 执行完毕
this.notifyAll();
}
// -1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
// 判断等待
while (num == 0) {
this.wait();
}