JUC由简入深学习

JUC学习

1.什么是JUC

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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！

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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？ 答：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 then
​
                  it will be passed up the call stack */
        }
    }
​
}
​
// 本地方法，底层的C++ ，Java 无法直接操作硬件
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
public class Test01 {
    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

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 不需要捕获异常

sleep 必须要捕获异常

3.Lock锁(重点)

传统 Synchronized

package com.jihu;
// 基本的卖票例子

/**
 * 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 = 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
class Ticket{
    //属性、方法
    private  int number = 10;

    //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

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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.jihu;

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();
        new Thread(()->{ for (int i = 0; i < 20; i++) { ticket.sale();}},"A").start();
        new Thread(()->{ for (int i = 0; i < 20; i++) { ticket.sale();}},"B").start();
        new Thread(()->{ for (int i = 0; i < 20; 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  synchronized void  sale(){
        lock.lock(); //加锁
        lock.tryLock(); //加入后不会一直等下去，其他线程阻塞的话
        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

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必须手动释放锁，如果不释放锁，会导致死锁

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锁适合锁大量的同步代码

4.生产者和消费者问题

面试常考点的：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

package com.jihu.productor;
/**
 * 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) {
        Date date = new Date();

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

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

//可以将生产消费者模式分为 ( 判断等待，业务，通知 ) 三个步骤
class Date{ //数字  资源类
    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.notify();
    }
    //-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.notify();
    }
}

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问题存在，A B C D 4 个线程！ 虚假唤醒

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if 改为 while 判断

就可以改变此问题的发生

JUC版的生产者和消费者问题

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通过Lock 找到 Condition

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package com.jihu.productor;

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) {
        Date2 date = new Date2();

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

        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();

    }
}

//可以将生产消费者模式分为 ( 判断等待，业务，通知 ) 三个步骤
class Date2{ //数字  资源类
    private int number = 0;

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

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


    }
    //-1
    public  synchronized  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 (InterruptedException 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

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package com.jihu.productor;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//A 执行完调用B，B执行完调用C，C执行完调用A
public class C {
    public static void main(String[] args) {
        Data3 data3 = new Data3();

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

    }
}

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

    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()+"=>AAAAAAA");
            //唤醒，唤醒指定的人， B
            number = 2;
            condition2.signal(); //唤醒2

        } catch (Exception exception) {
            exception.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }
    public void  printB(){
        lock.lock();
        try {
            while (number != 2){
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBB");
            //唤醒 ，唤醒指定的人，C
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }
    public void  printC(){
        lock.lock();
        try {
            while (number != 3){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>CCCCCCC");
            //唤醒 ，唤醒指定的人，A
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

测试

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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

测试1

package com.jihu.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
 2、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 Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        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()  {
//        TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        System.out.println("发短信");
    }
    public synchronized void  call(){
        System.out.println("打电话");
    }
}

测试2

package com.jihu.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*
    3. 增加了一个普通方法后  是先执行发短信还是hello?  答案是： 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 Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象，两个调用者，两把锁
        Phone2 phone = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();

        new Thread(()->{
            try {
                phone.sendSms();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"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() throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        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");
    }
}

测试3

package com.jihu.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*
    5. 增加两个静态的同步方法，只有一个对象，是先打印 发短信还是打电话? 答：发短信
    6.两个对象！ 增加两个静态的同步方法，先打印 发短信还是打电话？   答：发短信
 */
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象的Classlei 模板 只有一个 ，static ，锁的是Class
        Phone3 phone = new Phone3();
        Phone3 phone2 = new Phone3();

        new Thread(()->{
            try {
                phone.sendSms();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"A").start();

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

        new Thread(()->{
//            phone.call();
            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Class
    public static synchronized void  sendSms() throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        System.out.println("发短信");
    }
    public static synchronized void  call(){
        System.out.println("打电话");
    }
}

//测试：
发短信
打电话

测试4

package com.jihu.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*
    7. 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 发短信还是打电话？ 答：打电话
    8. 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 发短信还是打电话？ 答： 打电话
 */
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        //两个对象的Classlei 模板 只有一个 ，static ，锁的是Class
        Phone4 phone = new Phone4();
        Phone4 phone2 = new Phone4();

        new Thread(()->{
            try {
                phone.sendSms();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"A").start();

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

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

    }
}

class Phone4{
    //静态的同步方法，锁的是Class类模板
    public static synchronized void  sendSms() throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        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");
    }
}
//测试：
打电话
发短信

小结

new this 具体的一个手机

static Class 唯一的一个模板

6. 集合类不安全

List 不安全

package com.jihu.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)
        //在写如的时候避免覆盖，造成数据问题
        //读写分离
        //CopyOnWriteArrayList比Vector NB在哪里？

//        List<String> list = new ArrayList<>(); //会出现ConcurrentModificationException 异常
//        List<String> list = new Vector<>();
//        List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        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();
        }

    }


   /* public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3");
        list.forEach(System.out::println);
    }*/

}

Set 不安全

package com.jihu.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java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
/*
    解决方法：
        1.Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        2.  Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
 */
public class SetTest {

    public static void main(String[] args) {
//        Set<String> set = new HashSet<>(); //会导入出现并发修改异常
//        Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
        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();
        }

    }
}

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();  //不变的值

Map 不安全

回顾Map基本操作

image-20220420115821208

package com.jihu.unsafe;

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

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
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<>();  //出现并发修改异常

        //研究ConcurrentHashMap底层原理 在jdk帮助文档中查看
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();


        for (int i = 0; i < 100; 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)

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1、可以有返回值

2、可以抛出异常

3、方法不同，run()/ call()

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image-20220420133619903

image-20220420133634051

package com.jihu.callable;

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

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask()).start();
        // new Thread(new FutureTask( Callable )).start();
        new Thread().start(); // 怎么启动Callable

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

        new Thread(futureTask,"A").start();
        new Thread(futureTask,"B").start(); //就会出现一次call，因为结果会被缓存

        Integer o = 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>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("call");
        return 1024;
    }
}
//展示结果
call
1024

细节：

1、有缓存

2、结果可能需要等待，会阻塞！

8.常用的辅助类(必会)

8.1 CountDownLatch

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//CountDownLatch   相当于减法计数器
package com.jihu.add;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

//计数器
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //总数是6 ， 在一些必须要执行任务的时候再使用。
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 0; 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");
    }
}
//测试结果
0 go out
1 go out
4 go out
3 go out
5 go out
2 go out
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

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//CyclicBarrier 想当于加法计数器
package com.jihu.add;

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

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{
            System.out.println("集齐7颗龙珠，召唤神龙");
        });

        for (int i = 1; i <= 7; i++) {
            final int temp = i;  //在lambda中不能直接使用本地i，作用域不同，所以需要转为final类型
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集了"+temp+"颗龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await(); //没收集7颗龙珠则等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();

        }
    }
}
//测试
Thread-5收集了6颗龙珠
Thread-1收集了2颗龙珠
Thread-3收集了4颗龙珠
Thread-6收集了7颗龙珠
Thread-4收集了5颗龙珠
Thread-2收集了3颗龙珠
Thread-0收集了1颗龙珠
集齐7颗龙珠，召唤神龙

8.3 Semaphore

Semaphore：信号量

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抢车位！

6车---3个停车位置

package com.jihu.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 , 限流中都会用到
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    //acquire 得到
                    semaphore.acquire(); //得到
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 离开了车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //release();  释放
                    semaphore.release(); // 释放车位
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}
//测试结果
1 抢到了车位
5 抢到了车位
0 抢到了车位
1 离开了车位
5 离开了车位
0 离开了车位
2 抢到了车位
3 抢到了车位
4 抢到了车位
2 离开了车位
3 离开了车位
4 离开了车位

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

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package com.jihu.rw;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
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();
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();

        //写入
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp+"");
            },String.valueOf(temp)).start();
        }
        //读取
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },String.valueOf(temp)).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();

    //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();//写加锁
        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 exception) {
            exception.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock(); //写解锁
        }
    }
    //取 ，读时 所有人都可以读
    public void get(String key){
        readWriteLock.readLock().lock(); //读加锁
        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 exception) {
            exception.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock(); //读解锁
        }
    }

}
//测试结果
   /*     4写入4
        4写入OK
        3写入3
        3写入OK
        0读取0
        0读取OK
        1读取1
        1读取OK*/

//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");
    }

}
//出现的问题
      /*  9写入9
        7读取7
        6写入6
        3写入3
        4读取4
        0读取0
        8读取8
        8写入8*/

10.阻塞队列

image-20220420224344227

阻塞队列：image-20220420224422299

image-20220420224431219

BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西

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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（重要）

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() offer(..)
移除 remove poll() take() poll(..)
检测队首元素 element peak() - - 
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//        test1();
//        test2();
//        test3();
        test4();
    } 

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

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        
        System.out.println(blockingQueue.element()); //查看队首元素是谁

        //java.lang.IllegalStateException: Queue full 跑出异常
//        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，不抛出异常
     */
    public  static void  test2(){
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a2"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b2"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c2"));
        System.out.println(blockingQueue.peek());  //检查队首元素
        
        //blockingQueue.offer("d2")   返回false  不抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.offer("d2"));

        System.out.println("--------------");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        //不会抛出异常  返回 null
        System.out.println(blockingQueue.poll());

    }

  /*
        阻塞 等待（一直阻塞）
     */
    public  static void  test3() throws InterruptedException {
        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，就会一直阻塞

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
//        System.out.println(blockingQueue.take()); //没有这个元素后，就会一直阻塞
        
    }

    /*
        阻塞 等待（等待超时）
     */
    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2秒 超时后就会退出
        System.out.println("------------");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); //等待超时2秒后就退出

    }

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.jihu.bq;

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) {
//        SynchronousQueue<Object> objects = new SynchronousQueue<>();//同步队列
       BlockingQueue 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(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
       

    }

}
//测试
T1 put 1
T1 put 2
T2=>1
T1 put 3
T2=>2
T2=>3

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

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

1.三大方法

线程池：三大方法

image-20220421161238887

package com.jihu.bq;

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 < 10; 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 exception) {
            exception.printStackTrace();
        } finally {
            // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }

    }

}

newSingleThreadExecutor测试结果：

image-20220421162140669

newFixedThreadPool(5)测试结果：

image-20220421162207174

newCachedThreadPool测试结果：

image-20220421161953209

2、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()));

}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

    return new ThreadPoolExecutor(5, 5,

                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

                                  new LinkedBlockingQueue());

}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {

    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

                                  60L, TimeUnit.SECONDS,

                                  new SynchronousQueue());
}


// 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;
    }

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手动创建一个线程池

package com.jihu.bq02;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * 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   main来的就main方法执行
 *  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，如果最早的快要结束了就可能等会，要不然就会离开，不会抛出异常
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池！  工作工需要自己自定义
        ExecutorService 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，如果最早的快要结束了就可能等会，要不然就会离开，不会抛出异常
        try {
            // 最大承载：Deque + max
            // 超过 最大承载后 抛出： java.util.concurrent.RejectedExecutionException
            for (int i = 0; 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 {
            threadPool.shutdown();// 线程池用完，程序结束，关闭线程池
        }
    }

}

3、四种拒绝策略

四种拒绝策略

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/**
 * 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   main来的就main方法执行
 *  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，如果最早的快要结束了就可能等会，要不然就会离开，不会抛出异常
 */

小结和拓展

池的最大的大小如何去设置！（下面代码即是）

了解：IO密集型，CPU密集型：（调优用到的）

package com.jihu.bq02;

import java.util.concurrent.*;

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池！  工作工需要自己自定义

        // 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！(io密集型要定义大于15才行，才有其他的线程去执行别的任务)

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

        ExecutorService 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，如果最早的快要结束了就可能等会，要不然就会离开，不会抛出异常
        try {
            // 最大承载：Deque + max
            // 超过 最大承载后 抛出： java.util.concurrent.RejectedExecutionException
            for (int i = 0; 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 {
            threadPool.shutdown();// 线程池用完，程序结束，关闭线程池
        }
    }

}

12、四大函数式接口（必需掌握）

新时代的程序员必会：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();
}

//超多 @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)
//

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Function函数式接口

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代码测试

package com.jihu.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 Demofunction01 {
    public static void main(String[] args) {
//        Function<String, String> function = new Function<>(){
//
//            @Override
//            public String apply(String str) {
//                return str;
//            }
//        };
        //（str） 为传入的参数
        //{return str;}  里面为具体的代码
        Function<String, String> function =(str)->{return str;}; //lambada表达式对上面式子的简化
        System.out.println(function.apply("aaa1"));
    }
}

断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！

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package com.jihu.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 Demofunction02 {
    public static void main(String[] args) {
        //判断字符串是否为空
       /* Predicate<String> predicate = new Predicate<>(){
            @Override
            public boolean test(String str) {
                return str.isEmpty();
            }
        };*/

        Predicate<String> predicate =(str)->{return  str.isEmpty();};
        System.out.println(predicate.test("1as")); //返回false
//        System.out.println(predicate.test("")); //返回true

    }
}

Consumer 消费型接口

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package com.jihu.function;

import java.util.function.Consumer;
/**

 * Consumer 消费型接口: 只有输入，没有返回值
 */
public class Demofunction03 {
    public static void main(String[] args) {
      /*  Consumer<String> consumer = new Consumer<>() {
            @Override
            public void accept(String str) {
                System.out.println(str);
            }
        };*/

        Consumer<String> consumer =(str)->{
            System.out.println(str);
        };
        consumer.accept("asad");

    }
}

Supplier 供给型接口

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package com.jihu.function;

import java.util.function.Supplier;
/**
 * Supplier 供给型接口 没有参数，只有返回值
 */
public class Demofunction04 {
    public static void main(String[] args) {
        /*Supplier<String> supplier = new Supplier<>(){
            @Override
            public String get() {
                return "stras";
            }
        };*/

        Supplier<String> supplier =()->{return "adas";};
        System.out.println(supplier.get());

    }
}

13、Stream流式运算

什么是Stream流式运算

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！

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@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User {
    private Integer id;
    private String name;
    private Integer age;
}

package com.jihu.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 Trst {
    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(5, "e", 25);
        User u6 = new User(6, "f", 26);
        //集合就是存储   把上述user存入集合中
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5,u6);

        //计算交给stream流
        // lambda表达式、下面叫 链式编程、函数式接口、Stream流式计算
        list.stream()
                .filter(u->{return  u.getId()%2==0;})  //ID 必须是偶数
                .filter(u->{return  u.getAge()>23;})  //年龄必须大于23岁
                .map(u->{return  u.getName().toUpperCase();})   //用户名转为大写字母   D F
                .sorted((uu1,uu2)->{return  uu2.compareTo(uu1);})  //   用户名字母倒着排序   F D
                .limit(1)   //  只输出一个用户！  F 
                .forEach(System.out::println);
        
    }

}

14、ForkJoin

什么是 ForkJoin

ForkJoin 在 JDK 1.7 ， 并行执行任务！提高效率。大数据量 才使用它！

大数据：Map Reduce （把大任务拆分为小任务）

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ForkJoin 特点：工作窃取

这个里面维护的都是双端队列(B执行完后开始执行A的任务，这叫工作窃取，但可能会出现同时都抢一个资源的现象。)

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ForkJoin

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package com.jihu.forkjoin;

import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
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;
    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 = (end+start)/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.jihu.forkjoin;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//        test1(); //11583
//        test2();   //9751
        test3(); //899
    }
    // 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ForkJoin
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {

        long start = System.currentTimeMillis();
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask task = new ForkJoinDemo(0L,10_0000_0000L);
        ForkJoinTask submit = forkJoinPool.submit(task); //提交任务
        Long sum = (Long) 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    parallel:表示并行
        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));
    }

}

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

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package com.jihu.future;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
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
        //Void跟void不同，Void是包装类，和Integer类似
      /*  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     */
        
        //输出结果为
//        1111
//        ForkJoinPool.commonPool-worker-3runAsync=>Void


        //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());

        //输出结果为 正常的话
        /*ForkJoinPool.commonPool-worker-3supplyAsync => Integer
        t=>1024
        u=>null
        1024*/

        //输出结果为 不正常的话
        /*ForkJoinPool.commonPool-worker-3supplyAsync => Integer
        t=>null
        u=>java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
        java.lang.ArithmeticException: / by zero
        233*/
    }

}

16、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：

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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

image-20220501155246444

17、Volatile

1.保证可见性

1、保证可见性

package com.jihu.volatilet;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JMMDemo {
    //不加 volatile 程序就会出现死循环。 (没有可见性)
    //加了 volatile 可以保证可见性
    private volatile static  int num = 0;

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(()->{ //线程 1   对主内存的变化是不知道的
            while (num==0){

            }
        }).start();

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

    }

}

//输出结果
1

2.不保证原子性

2、不保证原子性

package com.jihu.volatilet;

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 = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int i1 = 0; i1 < 1000; i1++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }

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

}

//输出结果
main 16599

如果不加 lock 和 synchronized ，怎么样保证原子性

image-20220501161955003

使用原子类，解决 原子性问题

image-20220501162013713

package com.jihu.volatilet;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class VDemo02 {
    // volatile 不保证原子性
//    private volatile static int num = 0;
     // 原子类的 Integer
    private 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 i1 = 0; i1 < 1000; i1++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }

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

}
//输出结果
main 20000

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！

3.指令重排

3.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

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）

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Volatile 是可以保证 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！

19、深入理解CAS

20、原子引用

21、各种锁的理解

posted @ 2022-05-01 16:49  爲誰心殇  阅读(81)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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