JUC并发编程详细深入学习

    技术2022-07-10  93

    JUC并发编程(java.util.concurrent)

    一、学习资料:

    源码+官方文档(面试高频)!

    视频资料:b站狂神–JUC并发编程篇

    二、回顾多线程知识

    2.1、线程和进程

    **程序:**是指令和数据的有序集合,其本身没有任何的运行的含义,是一个静态的概念。

    **进程:**是执行程序的一次执行过程,是一个动态概念。是系统分配资源的单位

    **线程:**是操作系统能够执行调度的最小单位,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。

    **java能开启线程吗?**开不了,java调用了本地方法(底层的C++),Java无法直接操作硬件

    并发:多个线程交替执行

    并行:多个线程一起执行

    2.2、线程有几个状态

    public enum State { /** * Thread state for a thread which has not yet started. */ //新建状态 NEW, /** * Thread state for a runnable thread. A thread in the runnable * state is executing in the Java virtual machine but it may * be waiting for other resources from the operating system * such as processor. */ //运行状态 RUNNABLE, /** * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock. * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock * to enter a synchronized block/method or * reenter a synchronized block/method after calling * {@link Object#wait() Object.wait}. */ //阻塞状态 BLOCKED, /** * Thread state for a waiting thread. * A thread is in the waiting state due to calling one of the * following methods: * <ul> * <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li> * <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li> * <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li> * </ul> * * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to * perform a particular action. * * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt> * on an object is waiting for another thread to call * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt> * is waiting for a specified thread to terminate. */ //等待状态 WAITING, /** * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time. * A thread is in the timed waiting state due to calling one of * the following methods with a specified positive waiting time: * <ul> * <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li> * <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li> * <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li> * <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li> * <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li> * </ul> */ //超时等待 TIMED_WAITING, /** * Thread state for a terminated thread. * The thread has completed execution. */ //死亡状态 TERMINATED; }

    2.3、wait/sleep区别

    1.来自不同类

    wait->java.lang.Object

    sleep->java.lang.Thread

    TimeUnit->java.util.concurrent.TimeUnit

    2.关于锁的释放

    wait会释放锁

    sleep抱着锁睡觉,不会释放!

    3.使用的范围是不同的

    wait: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和sleep都需要捕获InterruptedException异常

    2.4、Lock锁(重点)

    传统:Synchronized

    package com.lxf.demo01; /** * 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,多个线程操作同一个资源类 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 class Ticket{ //属性、方法 private int number=50; //卖票的方式 //synchronized:本质:队列,锁 public synchronized void sale(){ if(number>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+number--+"票,剩余:"+number); } } }

    Lock锁

    使用方法:

    Lock l = ...; l.lock(); try { // access the resource protected by this lock } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } finally { l.unlock(); } //当在不同范围内发生锁定和解锁时,必须注意确保在锁定时执行的所有代码由try-finally或try-catch保护,以确保在必要时释放锁定。

    锁的类型:

    公平锁:十分公平,先来后到

    非公平锁:不公平,可以插队(默认)

    代码实例:

    package com.lxf.demo01; import sun.security.krb5.internal.Ticket; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 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 SaleTicketDemo02 { public static void main(String[] args) { //并发,多个线程操作同一个资源类 Ticket02 ticket=new Ticket02(); 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 class Ticket02{ //属性、方法 private int number=50; //新建ReentrantLock可重入锁对象 Lock lock=new ReentrantLock(); //卖票的方式 public synchronized void sale(){ //上锁 lock.lock(); try { //业务代码 if(number>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+number--+"票,剩余:"+number); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } }

    Synchronized和Lock的区别

    Synchronized是内置的java的关键字,lock是一个java类Synchronized无法判断获取锁的状态,lock可以判断是否获取到了锁Synchronized会自动释放锁。lock必须手动释放锁,如果不释放锁->死锁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;Synchronized 可重入锁,不可以中断的,非公平。lock,可重入锁,可判断锁,可以自己设置为公平或非公平锁Synchronized适合锁少量的代码同步问题,Lock适合锁大量的同步代码!

    2.5、生产者和消费者问题( Synchronized版)

    面试题:单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁

    package com.lxf.pc; /** * 线程之间的通信问题:生产者与消费者问题 ,等待唤醒,通知唤醒 * 线程交替执行 A B操作同一个变量 num=0 * A num=1 * B num=-1 */ public class A { public static void main(String[] args) { Data data = new Data(); //+1线程 new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { try { data.increment(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "A").start(); //-1线程 new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { try { data.decrement(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "B").start(); } } //数字,资源类 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); //通知其它线程,我+1完毕了 this.notifyAll(); } // public synchronized void decrement() throws InterruptedException { if (number == 0) { //等待 this.wait(); } number--; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number); //通知其它线程,我-1完毕了 this.notifyAll(); } }

    问题存在,假如四个线程:A,B,C,D呢(if改成while就能解决问题)

    三、JUC生产者与消费者问题以及锁的深刻理解

    3.1、生产者与消费者问题(JUC版)

    通过Lock类找到Condition类:

    代码实现:

    package com.lxf.pc; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 线程之间的通信问题:生产者与消费者问题 ,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 B { public static void main(String[] args) { Data2 data = new Data2(); //+1线程 new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { try { data.increment(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "A").start(); //-1线程 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(); } } //数字,资源类 class Data2{ private int number = 0; //new一个lock对象 Lock lock=new ReentrantLock(); Condition condition = lock.newCondition(); // condition.await(); // condition.signalAll(); //+1 public void increment() throws InterruptedException { //上锁 lock.lock(); try { while (number != 0) { //等待 condition.await(); } number++; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number); //通知其它线程,我+1完毕了 condition.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } // public void decrement() throws InterruptedException { //上锁 lock.lock(); try { while (number == 0) { //等待 condition.await(); } number--; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number); //通知其它线程,我-1完毕了 condition.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } }

    如此一看,好像和Synchronized版没什么区别,但是任何一个新的技术,绝对不是仅仅覆盖了原来的技术,肯定有优势和补充!

    精准通知和唤醒线程:

    package com.lxf.pc; 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) { //新建一个资源类对象 Data3 data3 = new Data3(); //执行三个线程(顺序执行) 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(); } } //资源类 class Data3 { //lock对象 private Lock lock = new ReentrantLock(); //同步监视器 Condition condition1 = lock.newCondition(); Condition condition2 = lock.newCondition(); Condition condition3 = lock.newCondition(); private int number = 1;//1->A执行 2->B执行 3->C执行 public void printA() { //加锁 lock.lock(); try { //业务代码,判断->执行->通知 while (number != 1) { //等待 condition1.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>AAAAAAAAAA"); //执行代码 number = 2; //精确唤醒:B condition2.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } public void printB() { //加锁 lock.lock(); try { //业务代码 while (number != 2) { //等待 condition2.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>BBBBBBBBB"); //执行代码 number = 3; //精确唤醒C condition3.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } public void printC() { //加锁 lock.lock(); try { //业务代码 while (number != 3) { //等待 condition3.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>CCCCCCCCC"); //执行代码 number = 1; //精确通知A condition1.signal(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } } }

    3.2、八锁问题(深刻理解锁)

    学习要点及解释:

    如何判断锁的是谁!永远知道什么是锁,锁的到底是谁8锁就是关于锁的8个问题
    1.标准情况下,一个对象两个线程调用两个同步方法
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 1.标准情况下,两个线程先打印 发短息还是打电话? */ public class Test1 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //新建一个phone对象 Phone phone=new Phone(); //发信息线程 new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); //打电话线程 new Th打电话线程read(()->{phone.call();},"B").start(); } } class Phone{ public synchronized void sendSms(){ System.out.println("发短信"); } public synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.发短信 2.打电话

    2.一个对象,一个线程调用的方法会休息四秒,另一个方法调用的方法不休息
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 2.sendSms延迟4秒,两个线程先打印 发短息还是打电话?1.发短信 2.打电话 */ public class Test1 { public static void main(String[] args) { //新建一个phone对象 Phone phone=new Phone(); //发信息线程 new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone.call();},"B").start(); } } class Phone{ public synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } public synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.发短信 2.打电话

    思考:按照cpu调度算法,在等待的线程肯定会让出给就绪的线程执行,为什么上述两个问题和这相反呢?

    解释:synchornized 锁的对象是方法的调用者:phone对象,两个方法用的是同一把锁。谁先拿到谁执行

    3.一个对象一个线程调用同步方法,另一个线程调用一个普通方法
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 3.增加了一个普通方法,实现发短信还是hello? */ public class Test2 { public static void main(String[] args) { //新建一个phone对象 Phone2 phone=new Phone2(); //发信息线程 new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //hello线程 new Thread(()->{phone.hello();},"B").start(); } } class Phone2{ public synchronized void sendSms(){ //休息一秒 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"); } //无锁,不是同步方法,不受锁的影响 public void hello(){ System.out.println("hello"); } }

    答案:1.hello2.发短信。因为hello方法无锁,不是同步方法,不受锁的影响

    4.两个对象,两个同步方法
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 4.两个对象,两个同步方法,发短信先还是打电话先? */ public class Test2 { public static void main(String[] args) { //新建phone对象 Phone2 phone1=new Phone2(); Phone2 phone2=new Phone2(); //发信息线程 new Thread(()->{phone1.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone2.call();},"B").start(); } } class Phone2{ public synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } public synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.打电话 2.发短信。因为两个对象拿到的锁不一样

    5.两个静态的同步方法,只有一个对象
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 5.两个静态的同步方法,只有一个对象,先打印发短信还是打电话? */ public class Test3 { public static void main(String[] args) { //新建phone对象 Phone3 phone=new Phone3(); //发信息线程 new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone.call();},"B").start(); } } class Phone3{ public static synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } public static synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.发短信 2.打电话。static静态方法类一加载就有了:锁的是Class

    6.两个静态的同步方法,两个对象
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 5.两个静态的同步方法,两个对象,先打印发短信还是打电话? */ public class Test3 { public static void main(String[] args) { //新建phone对象 Phone3 phone1=new Phone3(); Phone3 phone2=new Phone3(); //发信息线程 new Thread(()->{phone1.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone2.call();},"B").start(); } } class Phone3{ public static synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } public static synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.发短信 2.打电话。原因也是static静态方法类一加载就有了:锁的是Class

    7.一个静态的同步方法和一个普通方法,一个对象
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 7.一个静态的同步方法和一个普通方法,一个对象,先打印发短信还是打电话? */ public class Test4 { public static void main(String[] args) { //新建phone对象 Phone4 phone=new Phone4(); //发信息线程 new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone.call();},"B").start(); } } class Phone4{ //静态同步方法 public static synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } //普通的同步方法 public synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.打电话 2发短信。对象不一样,不是抢占式,而是先来后到式

    8.一个静态的同步方法和一个普通方法,两个对象
    package com.lxf.lock8; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 8.一个静态的同步方法和一个普通方法,两个对象,先打印发短信还是打电话? */ public class Test4 { public static void main(String[] args) { //新建phone对象 Phone4 phone1=new Phone4(); Phone4 phone2=new Phone4(); //发信息线程 new Thread(()->{phone1.sendSms();},"A").start(); //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //打电话线程 new Thread(()->{phone2.call();},"B").start(); } } class Phone4{ //静态同步方法 public static synchronized void sendSms(){ //休息一秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("发短信"); } //普通的同步方法 public synchronized void call(){ System.out.println("打电话"); } }

    运行结果顺序:1.打电话 2发短信。锁的对象不一样,不相关

    四、多线程下的集合

    4.1、List集合并发错误和解决方法

    测试:
    package com.lxf.unSafeList; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.UUID; //可能报错:Exception in thread "6" java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常 public class ListTest { public static void main(String[] args) { List<String> list=new ArrayList<>(); for (int i = 1; i <= 10; i++) { new Thread(()->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); System.out.println(list); },String.valueOf(i)).start(); } } }
    解决方式一:
    List<String> list=new ArrayList<>();换为List<String> list=new Vector<>();//可扩容的对象数组

    java集合系列——List集合之Vector介绍

    解决方式二:
    List<String> list=new ArrayList<>();换为List<String> list= Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
    解决方式三:
    List<String> list=new ArrayList<>();换为List<String> list= new CopyOnWriteArrayList<>(); //CopyOnWrite:写入时复制,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,造成数据丢失问题。读写分离 //CopyOnWriteArrayList比Vector效率高 //原因:Vector的add方法是直接加了synchronized关键字 //CopyOnWriteArrayList是在方法内部加了lock锁,并且是复制一份list添加完数据后再设置给原集合
    拓展(集合新方法):
    package com.lxf.unSafeList; import java.util.Arrays; import java.util.List; public class ListTest { public static void main(String[] args) { List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3"); list.forEach(System.out::println); } }

    4.2、Set集合并发错误和解决方法

    补充:Set和List以及BlockingQueue(阻塞队列)是同一级的

    测试:
    package com.lxf.unSafeList; import java.util.HashSet; import java.util.Set; import java.util.UUID; /** * Exception in thread "9" java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常 * */ public class SetTest { public static void main(String[] args) { Set<String> set=new HashSet<>(); for (int i = 0; i < 30; i++) { new Thread(()->{ set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); System.out.println(set); },String.valueOf(i)).start(); } } }

    和List的解决方式差不多:

    解决方式一:
    Set<String> set=new HashSet<>();换成Set<String> set=new CopyOnWriteArraySet<>();
    解决方式二:
    Set<String> set=new HashSet<>();换成Set<String> set= Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

    扩展:HashSet的底层是什么?

    //新建HashSet集合的源码: public HashSet() { map = new HashMap<>(); } //HashSet的add方法源码 //map的key是无序且不重复的所以HashSet存储的值也不能重复且无序 //PRESENT:不变的值 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; }

    4.3、HashMap集合并发错误和解决方法

    package com.lxf.unSafeList; import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class MapTest { //map 是这么用的吗?不是,工作中不用HashMap // 默认等价是什么new HashMap<>(16,0.75); Map<String,String> map=new HashMap<>(); //加载因子,初始化容量 }

    测试:
    package com.lxf.unSafeList; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.UUID; //Exception in thread "2" java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常 public class MapTest { public static void main(String[] args) { //map 是这么用的吗?不是,工作中不用HashMap // 默认等价是什么new HashMap<>(16,0.75); Map<String, String> map = new HashMap<>(); 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(); } } }
    解决方法一:
    Map<String, String> map = new HashMap<>();换成Map<String, String> map= Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
    解决方法二:
    Map<String, String> map = new HashMap<>();换成Map<String, String> map=new ConcurrentHashMap<>();

    五、Callable

    特点:

    可以有返回值

    可以抛出异常

    方法不同,run()/call()

    测试:

    package com.lxf.unSafeList; 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 { MyThread myThread=new MyThread(); FutureTask futureTask=new FutureTask(myThread);//适配类 new Thread(futureTask,"A").start(); //new Thread(futureTask,"B").start();两个线程但只打印一次,因为:结果会被缓存,效率高 String result = (String) futureTask.get();//获取Callable的返回结果 System.out.println("result = " + result); } } class MyThread implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { System.out.println("call()"); return "123456"; } }

    六、常用的辅助类

    6.1、CountDownLatch

    举例(学校关门):

    package com.lxf.add; import java.util.concurrent.CountDownLatch; //计数器 public class CountDownLatchDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //总数是6,必须要执行的任务的时候,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();//数量减一 },String.valueOf(i)).start(); } countDownLatch.await();//等待计数器归零,然后再向下进行 System.out.println("Close Door!还有的线程数:"+countDownLatch.getCount()); } }

    原理(减法计数器):

    countDownLatch.countDown():数量减一

    countDownLatch.await():等待计数器归零,然后再向下进行

    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

    举例(集齐七颗龙珠召唤神龙):

    package com.lxf.add; import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; public class CyclicBarrierDemo { public static void main(String[] args) { /** * 集齐7颗龙珠召唤神龙 */ //召唤龙珠的线程 CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(7,()->{ System.out.println("召唤神龙成功!"); }); for (int i = 1; i <= 7; i++) { //中间值,Lambda表达式中i不可以直接用 int finalI = i; new Thread(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+ finalI +"个龙珠"); try { cyclicBarrier.await();//等待 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } }

    原理(减法计数器):

    cyclicBarrier.await():等待计数器计数为7(每执行一个线程会+1),然后再召唤神龙

    每次有线程cyclicBarrier计数器计数+1,假设计数器变为7,线程:()->{ System.out.println(“召唤神龙成功!”);执行,召唤神龙!

    6.3、Semaphore

    举例(抢车位6车->3个停车位置):

    package com.lxf.add; import java.util.concurrent.Semaphore; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class SemaphoreDemo { public static void main(String[] args) { //线程数量:停车位,限流 Semaphore semaphore=new Semaphore(3); //semaphore.acquire();得到 //semaphore.release();释放 for (int i = 0; i < 6; i++) { new Thread(()->{ try { //抢车位 semaphore.acquire(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车位"); TimeUnit.SECONDS.sleep(2);//线程休眠2秒 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位"); //离开车位 semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } }

    原理(信号量法):

    semaphore.acquire():得到,假设已经满了,等待进去的出来

    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:多个互斥资源的使用!并发限流,控制最大的线程数!

    七、读写锁(ReadWriteLock)

    代码测试:

    package com.lxf.rw; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock; /** * 共享锁(写锁)一次只能被一个线程占有 * 排它锁(读锁)多个线程可以同时占有 * ReadWriteLock * 读-写 不能共存 * 读-读 可以共存 * 写-写 不能共存 */ public class ReadWriteLockDemo { public static void main(String[] args) { //MyCache myCache = new MyCache();无锁 //读写锁 MyCacheLock myCacheLock=new MyCacheLock(); //5个写入线程 for (int i = 1; i <= 5; i++) { int finalI = i; new Thread(() -> { myCacheLock.put(finalI + "", finalI + ""); }, String.valueOf(i)).start(); } //5个读取线程 for (int i = 1; i <= 5; i++) { int finalI = i; new Thread(() -> { myCacheLock.get(finalI + ""); }, 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,读锁:可多线程访问。写锁:只可以单线程访问 private ReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock(); //private Lock lock=new ReentrantLock();只是可重入锁,不细分,只可以保证一个区间内只允许一个线程访问 //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 e) { e.printStackTrace(); } finally { readWriteLock.writeLock().unlock();//解锁 } } //取,读 public void get(String key) { readWriteLock.readLock().lock();//读锁 try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + key); map.get(key); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { readWriteLock.readLock().unlock();//解锁 } } } /** * 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); map.get(key); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK"); } }

    八、阻塞队列(BlockingQueue)

    8.1、图解队列:

    8.2、阻塞队列接口的信息:

    8.3、BlockingQueue的“地位”:

    8.4、关系图:

    使用场景:多线程并发处理,线程池

    8.5、阻塞队列重点:
    学会使用队列 添加和删除 四组API 方式抛出异常有返回值阻塞等待超时等待添加addoffer()putoffer(E e,long times,TimeUnit)移除removepoll()takepoll(long times,TimeUnit)判断队列首elementpeekpeek

    8.5.1、抛出异常

    package com.lxf.bq; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; public class Test { public static void main(String[] args) { test1(); } /** * 抛出异常 */ public static void test1(){ //队列的大小 ArrayBlockingQueue blockingQueue1 = new ArrayBlockingQueue<>(3); //增加三个元素:会成功打印三个true System.out.println(blockingQueue1.add('a')); System.out.println(blockingQueue1.add('b')); System.out.println(blockingQueue1.add('c')); //超出队列容量添加:java.lang.IllegalStateException: Queue full 抛出队列已满异常 //System.out.println(blockingQueue.add('d')); System.out.println(blockingQueue1.element());//打印队首元素 System.out.println("======================================"); //移除三个元素:会成功打印三个数a,b,c System.out.println(blockingQueue1.remove()); System.out.println(blockingQueue1.remove()); System.out.println(blockingQueue1.remove()); //空队列移除:java.util.NoSuchElementException 抛出没有元素异常 System.out.println(blockingQueue1.remove()); } }

    8.5.2、有返回值

    /** * 有返回值 */ public static void test2(){ //队列大小 ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue2 = new ArrayBlockingQueue<>(3); //增加三个元素:会成功打印三个true System.out.println(blockingQueue2.offer('1')); System.out.println(blockingQueue2.offer('2')); System.out.println(blockingQueue2.offer('3')); //超出队列容量添加:返回false System.out.println(blockingQueue2.offer('4')); System.out.println(blockingQueue2.peek());//打印队首元素 System.out.println("======================================"); //移除三个元素:会成功打印三个数1,2,3 System.out.println(blockingQueue2.poll()); System.out.println(blockingQueue2.poll()); System.out.println(blockingQueue2.poll()); //队列为空时移除元素,返回null System.out.println(blockingQueue2.poll()); } }

    8.5.3、阻塞等待

    /** * 阻塞等待 */ public static void test3() throws InterruptedException { ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue3 = new ArrayBlockingQueue<>(3); //正常存 blockingQueue3.put("one"); blockingQueue3.put("two"); blockingQueue3.put("three"); //blockingQueue3.put("four");//队列没有位置了,一直阻塞 System.out.println("====================================="); //正常取 System.out.println(blockingQueue3.take()); System.out.println(blockingQueue3.take()); System.out.println(blockingQueue3.take()); //System.out.println(blockingQueue3.take());//队列中没有元素了,一直阻塞 }

    8.5.4、超时等待

    /** * 超时等待 */ public static void test4() throws InterruptedException { ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue4 = new ArrayBlockingQueue<>(3); //正常存 System.out.println(blockingQueue4.offer("一起")); System.out.println(blockingQueue4.offer("尼")); System.out.println(blockingQueue4.offer("桑")); System.out.println(blockingQueue4.offer("用", 2, TimeUnit.SECONDS));//超时两秒等待存,两秒内还没有位置,就打印false直接退出 System.out.println("==========================================="); //正常取 System.out.println(blockingQueue4.poll()); System.out.println(blockingQueue4.poll()); System.out.println(blockingQueue4.poll()); System.out.println(blockingQueue4.poll(2,TimeUnit.SECONDS));//超时两秒等待取,两秒内队列还是空的,就打印null直接退出 }
    8.6、同步队列(SynchronousQueue)

    特点: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!

    package com.lxf.bq; import java.util.concurrent.SynchronousQueue; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 同步队列 */ public class SynchronizedQueueDemo { public static void main(String[] args) { SynchronousQueue<Object> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>(); //存线程 new Thread(()->{ try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 1"); synchronousQueue.put("1"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 2"); synchronousQueue.put("2"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"put 3"); synchronousQueue.put("3"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } },"T1").start(); //取线程 new Thread(()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3);//等待3秒钟 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取出:"+synchronousQueue.take()); TimeUnit.SECONDS.sleep(3);//等待3秒钟 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取出:"+synchronousQueue.take()); TimeUnit.SECONDS.sleep(3);//等待3秒钟 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取出:"+synchronousQueue.take()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } },"T2").start(); } }

    结果:

    T1put 1 T2取出:1 T1put 2 T2取出:2 T1put 3 T2取出:3

    九、线程池(重点)

    9.1、概述线程池

    池化技术:事先准备好一些资源,有人要用,就来我这里拿,用完还给我。如果要用再new就会十分浪费资源

    例如:线程池、连接池、内存池、对象池…

    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

    线程池的好处:

    降低资源的消耗提高响应的速度方便管理

    简单来说:线程复用、可以控制最大并发数,管理线程

    学习重点:三大方法和七大参数

    9.2、三大方法:

    package com.lxf.pool; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; //Executors:工具类,三大方法 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++) { //使用线程池之后,使用线程池来创建线程 threadPool.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok"); }); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //线程池用完,程序结束,关闭线程池 threadPool.shutdown(); } } }

    9.3、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:上面三个调用了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 有四种{ if (corePoolSize < 0 || maximumPoolSize <= 0 || maximumPoolSize < corePoolSize || keepAliveTime < 0) throw new IllegalArgumentException(); if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null) throw new NullPointerException(); this.acc = System.getSecurityManager() == null ? null : AccessController.getContext(); this.corePoolSize = corePoolSize; this.maximumPoolSize = maximumPoolSize; this.workQueue = workQueue; this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime); this.threadFactory = threadFactory; this.handler = handler; }

    9.4、四种拒绝策略:

    package com.lxf.pool; import java.util.concurrent.*; /** * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//拒绝策略1:银行满了,还有人准备进来,不处理这个人,抛出异常 * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()//拒绝策略2:哪来的去哪里, * new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()//队列满了,丢掉任务,不会抛出异常 * new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()//队列满了,尝试和最早的竞争,竞争失败直接丢掉,不会抛出异常 */ public class Demo01 { public static void main(String[] args) { //自定义线程 ExecutorService threadPool =new ThreadPoolExecutor(2,//核心线程数 5,//最大核心线程池大小 3,//在队列中的线程存活时间,没有调用就会释放 TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(3),//链式队列 Executors.defaultThreadFactory(),//默认线程工厂 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()//队列满了,尝试和最早的竞争,竞争失败直接丢掉,不会抛出异常 ); try { //最大承载:LinkedBlockingQueue的capacity+maximumPoolSize for (int i = 1; i <= 9; i++) { //使用线程池之后,使用线程池来创建线程 threadPool.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok"); }); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //线程池用完,程序结束,关闭线程池 threadPool.shutdown(); } } }

    9.5、最佳设定最大线程方法

    9.5.1、CPU密集型,几核就是几个,可以保持CPU的效率最高!

    通过代码去获取电脑核数:Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    //自定义线程 ExecutorService threadPool =new ThreadPoolExecutor(2,//核心线程数 Runtime.getRuntime().availableProcessors(),//最大核心线程池大小 3,//超时了,没有调用就会释放 TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(3),//链式队列 Executors.defaultThreadFactory(),//默认线程工厂 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()//队列满了,尝试和最早的竞争,竞争失败直接丢掉,不会抛出异常 );
    9.5.2、IO密集型,判断程序中十分耗IO的线程数,大于这个数就可以,一般两倍

    十、四大函数式接口(必须掌握)

    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

    //例如Runnable接口: @FunctionalInterface public interface Runnable { /** * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used * to create a thread, starting the thread causes the object's * <code>run</code> method to be called in that separately executing * thread. * <p> * The general contract of the method <code>run</code> is that it may * take any action whatsoever. * * @see java.lang.Thread#run() */ public abstract void run(); } //@FunctionalInterface超级多 //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)

    10.1、函数式接口

    package com.lxf.function; import java.util.function.Function; /** * Function 函数式接口,有一个输入参数,有一个输出参数 * 只要是函数式接口,就可以用Lambda表达式简化 */ public class Demo01 { public static void main(String[] args) { //工具类:输出输入的值 // Function function = new Function<String,String>() { // @Override // public String apply(String str) { // return str; // } // }; //Lambda表达式简化 Function function=(str)->{return str;}; System.out.println(function.apply("Hello World!")); } }

    10.2、断定型接口

    package com.lxf.function; import java.util.function.Predicate; /** * 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是布尔值! */ public class Demo02 { public static void main(String[] args) { //判断字符串是否为空 // Predicate predicate = new Predicate<String>() { // @Override // public boolean test(String str) { // return str.isEmpty(); // } // }; Predicate<String> predicate=str->{return str.isEmpty();};//Lambda表达式简化 System.out.println(predicate.test("")); } }

    10.3、消费型接口

    package com.lxf.function; import java.util.function.Consumer; /** * Consumer 消费型接口:只有输入,没有返回值 */ public class Demo03 { public static void main(String[] args) { // Consumer consumer = new Consumer<String>() { // @Override // public void accept(String str) { // System.out.println(str); // } // }; Consumer<String> consumer=str-> System.out.println(str); consumer.accept("爱在黎明破晓前"); } }

    10.4、供给型接口

    package com.lxf.function; import java.util.function.Supplier; public class Demo04 { public static void main(String[] args) { // Supplier<String> supplier=new Supplier() { // @Override // public Object get() { // return "海街日记"; // } // }; Supplier<String> supplier=()->{return "海街日记";}; System.out.println(supplier.get()); } }

    十一、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.lxf.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 * 4.用户名字母倒着排序 * 5.只输出一个用户! */ public class Test { public static void main(String[] args) { User u1=new User(1,"a",21); User u2=new User(2,"b",22); User u3=new User(3,"c",23); User u4=new User(4,"d",24); User u5=new User(5,"e",25); //集合就是存储 List<User> users = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5); //计算交给stream流 //1.ID 必须是偶数 users.stream().filter(u->{return u.getId()%2==0;}).forEach(System.out::println); System.out.println("===================================================="); //2.年龄必须大于23岁 users.stream().filter(u->{return u.getAge()>23;}).forEach(System.out::println); System.out.println("===================================================="); //3.用户名转为大写 users.stream().map(u->{return u.getName().toUpperCase();}).forEach(System.out::println); System.out.println("===================================================="); //4.用户名字母倒着排序 users.stream() .map(u->{return u.getName().toUpperCase();}) .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);}) .forEach(System.out::println); System.out.println("=================================================="); //5.只输出一个用户! users.stream() .map(u->{return u.getName().toUpperCase();}) .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);}) .limit(1) .forEach(System.out::println); } }

    十二、ForkJoin

    什么是ForkJoin :在JDK1.7出来,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(两个工作A、B同时开始,然后B执行快全部运行完了,此时B就会窃取A的工作,提高效率)

    12.1、求和计算的任务!三等 (普通方法)、 六等(ForkJoin)、九等(Stream并行流)

    三等 (普通方法):

    package com.lxf.forkjoin; /** * 求和计算的任务! * 三等(普通方法) * */ public class ForkJoinDemo { public static void main(String[] args) { long sum=0L; //获取开始时间 long startTime=System.currentTimeMillis(); for (int i = 1; i <= 10_0000_0000L; i++) { sum+=i; } //获取结束时间 long endTime=System.currentTimeMillis(); //打印结果 System.out.println("结果:"+sum+",所花时间:"+(endTime-startTime)); } }

    结果:500000000500000000,所花时间:2367

    六等(ForkJoin):

    ForkJoinDemo类:

    package com.lxf.forkjoin; import java.util.concurrent.RecursiveTask; /** * 求和计算的任务! * 六等(ForkJoin) * 继承RecursiveTask<Long> */ public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> { private Long start;//1 private Long end;//1990900000 //临界值 private Long temp=10000L; public ForkJoinDemo(Long start, Long end) { this.start = start; this.end = end; } //计算方法 @Override protected Long compute() { if((end-start)<temp){ //10000以下不使用Forkjoin方法,用普通方法 Long sum=0L; for (Long i = start; i < end; i++) { sum+=i; } return sum; }else{//分支合并计算 //中间值 long middle = (start + end) / 2; 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(); //合并结果 return task1.join()+task2.join(); } } }

    测试方法:

    //forkjoin方法 public static void test2(){ //获取ForkJoinPool对象 ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(); //获取ForkJoinTask<Long>对象 ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(1L, 10_0000_0000L); //获取开始时间 long startTime = System.currentTimeMillis(); //提交任务 ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task); //结果值 Long sum = null; try { sum = submit.get(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } //获取结束时间 long endTime = System.currentTimeMillis(); //打印结果 System.out.println("结果:" + sum + ",所花时间:" + (endTime - startTime)); }

    结果:500000000500000000,所花时间:17231//可能因为我的电脑cpu核数太低了,哈哈哈,一般要比第一种快几倍

    九等(ForkJoin):

    //LongStream流式计算方法 private static void test3() { //获取开始时间 long startTime = System.currentTimeMillis(); long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum); //获取结束时间 long endTime = System.currentTimeMillis(); //打印结果 System.out.println("结果:" + sum + ",所花时间:" + (endTime - startTime)); }

    结果:500000000500000000,所花时间:2049

    注意:我用的电脑cpu才4核,所以结果感觉有点不符合预期。预期:流式计算是ForkJoin方法的几十倍速度,而ForkJoin方法是普通方法的几倍速度(跟电脑核数有关)

    十三、异步回调

    package com.lxf.future; import java.util.concurrent.CompletableFuture; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 异步回调 * 异步执行 * 成功回调 * 失败回调 */ public class Demo01 { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { //发起一个请求,没有返回值的异步回调 // CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(()->{ // try { // TimeUnit.SECONDS.sleep(2); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } // System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ruunAsync=>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 //成功:获得返回值 //失败:返回错误信息 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,如果线程失败返回null System.out.println("u = " + u);//错误信息,如果线程成功打印null }).exceptionally((e) -> { e.getMessage(); return 2333;//可以获取到错误的返回结果 }).get()); } }

    个人见解:callable接口和这个接口很类似,而callable是同步的,CompletableFuture是异步的。在我看来他们的区别在于:callable接口提交一个线程执行的时候会阻塞等待结果的返回,而且它返回结果的时间不可预知,线程内部发生错误无法有效返回,对结果的操作也没有。CompletableFutur接口不会阻塞等待结果的返回,有方法可以预知结果返回的时间,线程回调可以分为正确和错误回调,而且可以对结果处理。

    十四、JMM

    14.1、请你谈谈对Volatile的理解

    Volatile是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制

    保证可见性不保证原子性禁止指令重排
    14.2、什么是JMM

    JMM:java内存模型,不存在的东西,概念!约定!

    14.3、关于JMM的一些同步的约定:
    线程解锁前:必须把共享变量立刻刷新主存线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中!加锁和解锁是同一把锁
    14.4、JMM的一些详细解释:[java内存模型JMM理解整理]

    线程的内存交互操作:

    14.5.volatile 可见性

    代码测试:

    package com.lxf.volatileT; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class JMMDemo { private static int num=0; public static void main(String[] args) { new Thread(()->{//线程1 while (num==0){ } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } num=1; System.out.println(num); } }

    结果打印1,但是线程1一直运行。

    private static volatile int num=0;加上volatile 关键字之后结果:打印1,并且程序成功结束

    14.6、volatile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.lxf.volatileT; //不保证原子性 public class VDemo02 { private volatile static int num=0; public static void add(){ num++; } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 20; i++) { new Thread(()->{ for (int j = 0; j < 1000; j++) { add(); } }).start(); } //如果还有除main和gc之外的其它线程,说明还没结束 while (Thread.activeCount()>2){//main gc Thread.yield(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",结果:"+num); } }

    分析:

    private static int num=0;如果不加volatile ,结果可能会不符合预期,而加了volatile 之后:private static volatile int num=0;

    结果还是可能不符合预期,因为多个线程存在并发操作,虽然volatile 可以保证num可以被各个线程所见,但是每个线程内的操作是一组操作,可能这个线程有一组操作如num++(num起始值为100),它在读取到num的值后被阻塞,另一个线程已经在用了这个变量了更新num值为101,然后阻塞的线程再运行值刷新到主存后num还是101。

    参考博文:volatile为什么不能保证原子性

    解释:

    上面说的num++不是一个原子操作,它有三个子操作(子操作是原子的):

    读取num值

    num+1

    写回内存

    问题:因为num++不是原子操作所以造成了结果不符合预期,那么如何解决?(在不使用lock和synchronized情况下)

    解决方法:java.util.concurrent.atomic包下就有对应的解决类(这些类底层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)

    测试类:

    package com.lxf.volatileT; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; //不保证原子性 public class VDemo02 { private volatile static AtomicInteger num=new AtomicInteger(); public static void add(){ // num++; num.getAndIncrement();//AtomicInteger + 1方法,CAS } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 20; i++) { new Thread(()->{ for (int j = 0; j < 1000; j++) { add(); } }).start(); } //如果还有除main和gc之外的其它线程,说明还没结束 while (Thread.activeCount()>2){//main gc Thread.yield(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",结果:"+num); } }
    14.7、volatile禁止指令重排

    指令重排

    什么是指令重排:指令重排是指在程序执行过程中, 为了性能考虑, 编译器和CPU可能会对指令重新排序.

    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 x=2;//2 x=x+5;//3 y=x+x;//4 //我们所期望的:1234 //而1234、2134、1324执行的结果都是一样的

    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Bx=ay=bb=1a=2

    正常的结果:x=0;y=0;

    但是可能指令重排:

    线程A线程Bb=1a=2x=ay=b

    指令重排可能导致的结果:x=2,y=1

    volatile关键字可以避免指令重排:

    内存屏障、CPU指令。作用:

    保证特定操作的执行顺序!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)

    十五、单例模式

    15.1、饿汉式:
    package com.lxf.single; /* 饿汉式单例 */ public class Hungry { //可能会浪费空间 private byte[] data1=new byte[1024*1024]; private byte[] data2=new byte[1024*1024]; private byte[] data3=new byte[1024*1024]; private byte[] data4=new byte[1024*1024]; private static final Hungry HUNGRY=new Hungry(); public static Hungry getInstance(){ return HUNGRY; } }
    15.2、懒汉式(多线程不安全):
    package com.lxf.single; public class LazyMan { private LazyMan(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok"); } private static LazyMan lazyMan; public static LazyMan getLazyMan(){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan(); } return lazyMan; } //多线程并发 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(()->{LazyMan.getLazyMan();}).start(); } } }
    15.2、懒汉式(多线程安全):
    package com.lxf.single; public class LazyMan { private LazyMan(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok"); } private static volatile LazyMan lazyMan; public static LazyMan getLazyMan(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 正常:123 * 有可能出现指令重排: * A线程:123 * B线程:132 */ } } } return lazyMan; } //多线程并发 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(()->{LazyMan.getLazyMan();}).start(); } } }
    15.3、静态内部类
    package com.lxf.single; //静态内部类 public class Holder { private Holder(){ } public static Holder getInstance(){ return InnerClass.HOLDER; } public static class InnerClass{ private static final Holder HOLDER=new Holder(); } }
    15.4、扩展:

    通过反射打破线程安全:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //饿汉式单例 //禁止指令重排序优化模式 public class LazyMan { private LazyMan(){ //System.out.println("当前线程:"+Thread.currentThread().getName()+"ok"); } //volatile防止指令重排 private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检测锁模式的饿汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 可能会出现指令重排: * 期望:123 * 可能:132 假如这个线程是A,132为A线程的对象创建过程 * 3的时候此时还没有初始化对象,如果此时B线程也在创建,B就会发生错误 */ } } } return lazyMan; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过类的静态方法获取LazyMan对象 LazyMan lazyMan1=LazyMan.getInstance(); //通过反射获取LazyMan对象 Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //打破访问安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的LazyMan对象 LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println("lazyMan1="+lazyMan1.hashCode()); System.out.println("lazyMan2="+lazyMan2.hashCode()); // 结果(明显不一样): // lazyMan1=356573597 // lazyMan2=1735600054 } }

    构造函数再加锁检测:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //饿汉式单例 //禁止指令重排序优化模式 public class LazyMan { private LazyMan(){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan!=null){ throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏安全机制"); } } } //volatile防止指令重排 private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检测锁模式的饿汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 可能会出现指令重排: * 期望:123 * 可能:132 假如这个线程是A,132为A线程的对象创建过程 * 3的时候此时还没有初始化对象,如果此时B线程也在创建,B就会发生错误 */ } } } return lazyMan; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过类的静态方法获取LazyMan对象 LazyMan lazyMan1=LazyMan.getInstance(); //通过反射获取LazyMan对象 Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //打破访问安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的LazyMan对象 LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println("lazyMan1="+lazyMan1.hashCode()); System.out.println("lazyMan2="+lazyMan2.hashCode()); // 结果(报错): // Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException // at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method) // at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62) // at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45) // at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423) // at com.lxf.factory.single.LazyMan.main(LazyMan.java:49) //Caused by: java.lang.RuntimeException: 不要试图使用反射破坏安全机制 // at com.lxf.factory.single.LazyMan.<init>(LazyMan.java:12) // ... 5 more } }

    获取对象都用反射(再次打破安全机制):

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //饿汉式单例 //禁止指令重排序优化模式 public class LazyMan { private LazyMan(){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan!=null){ throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏安全机制"); } } } //volatile防止指令重排 private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检测锁模式的饿汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 可能会出现指令重排: * 期望:123 * 可能:132 假如这个线程是A,132为A线程的对象创建过程 * 3的时候此时还没有初始化对象,如果此时B线程也在创建,B就会发生错误 */ } } } return lazyMan; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过反射获取LazyMan对象 Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //打破访问安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的LazyMan1对象 LazyMan lazyMan1=declaredConstructor.newInstance(); //通过反射获取的LazyMan2对象 LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println("lazyMan1="+lazyMan1.hashCode()); System.out.println("lazyMan2="+lazyMan2.hashCode()); // 结果(对象不一样): // lazyMan1=356573597 // lazyMan2=1735600054 } }

    再次添加标志(或密钥等)拦截:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //饿汉式单例 //禁止指令重排序优化模式 public class LazyMan { //标志位 private static boolean flag=false; private LazyMan(){ synchronized (LazyMan.class){ //第一次进来就把标志位换了 if(flag==false){ flag=true; }else{ throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏安全机制"); } } } //volatile防止指令重排 private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检测锁模式的饿汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 可能会出现指令重排: * 期望:123 * 可能:132 假如这个线程是A,132为A线程的对象创建过程 * 3的时候此时还没有初始化对象,如果此时B线程也在创建,B就会发生错误 */ } } } return lazyMan; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过反射获取LazyMan对象 Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //打破访问安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的LazyMan1对象 LazyMan lazyMan1=declaredConstructor.newInstance(); //通过反射获取的LazyMan2对象 LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println("lazyMan1="+lazyMan1.hashCode()); System.out.println("lazyMan2="+lazyMan2.hashCode()); // 结果(报错): // Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException // at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method) // at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62) // at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45) // at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423) // at com.lxf.factory.single.LazyMan.main(LazyMan.java:54) //Caused by: java.lang.RuntimeException: 不要试图使用反射破坏安全机制 // at com.lxf.factory.single.LazyMan.<init>(LazyMan.java:17) // ... 5 more } }

    修改标志位再破解安全机制:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //饿汉式单例 //禁止指令重排序优化模式 public class LazyMan { //标志位 private static boolean flag=false; private LazyMan(){ synchronized (LazyMan.class){ //第一次进来就把标志位换了 if(flag==false){ flag=true; }else{ throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏安全机制"); } } } //volatile防止指令重排 private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检测锁模式的饿汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if(lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if(lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan();//不是一个原子性操作 /** * 1.分配内存空间 * 2.执行构造方法,初始化对象 * 3.把这个对象指向这个空间 * * 可能会出现指令重排: * 期望:123 * 可能:132 假如这个线程是A,132为A线程的对象创建过程 * 3的时候此时还没有初始化对象,如果此时B线程也在创建,B就会发生错误 */ } } } return lazyMan; } public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException { //通过反射获取LazyMan对象 Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //打破访问安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取flag标志字段 Field flag = LazyMan.class.getDeclaredField("flag"); //将flag标志字段打破安全机制 flag.setAccessible(true); //通过反射获取的LazyMan1对象 LazyMan lazyMan1=declaredConstructor.newInstance(); //通过反射获取的LazyMan2对象 flag.set(lazyMan1,false);//将flag再设置为false LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println("lazyMan1="+lazyMan1.hashCode()); System.out.println("lazyMan2="+lazyMan2.hashCode()); // 结果(获得两个对象,且不一样): // lazyMan1=1735600054 // lazyMan2=21685669 } }

    思考:有没有一种方法能完全解决这个问题呢?答案是有,我们知道枚举类里的方法和字段都是static final类型的,所以当我们直接获取的时候得到的结果肯定是一致的,我也都知道,枚举也是类,那么通过反射来取呢:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //enum 本身也是一个Class类 public enum EnumSingle { INSTANCE; public EnumSingle getInstance(){ return INSTANCE; } } class Test{ public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过类的静态方法获取实例: EnumSingle instance1=EnumSingle.INSTANCE; //反射获取构造函数 Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(null); //打破安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的实例: EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance(); //打印 System.out.println(instance1.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); //结果(报错) //Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.lxf.factory.single.EnumSingle.<init>() // at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082) // at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178) // at com.lxf.factory.single.Test.main(EnumSingle.java:21) } }

    反编译一下这个类:

    C:\Users\dell\IdeaProjects\20200624-GoF23\out\production\20200624-GoF23\com\lxf\factory\single>javap -p EnumSingle.class Compiled from "EnumSingle.java" public final class com.lxf.factory.single.EnumSingle extends java.lang.Enum<com.lxf.factory.single.EnumSingle> { public static final com.lxf.factory.single.EnumSingle INSTANCE; private static final com.lxf.factory.single.EnumSingle[] $VALUES; public static com.lxf.factory.single.EnumSingle[] values(); public static com.lxf.factory.single.EnumSingle valueOf(java.lang.String); private com.lxf.factory.single.EnumSingle(); public com.lxf.factory.single.EnumSingle getInstance(); static {}; }

    可以看出这个类就是普通类继承类枚举类 我们还可以看到自己写的字段和方法,当然还有空参构造

    当然系统编译出来当然没有专业工具厉害,我们再用jad反编译工具反编译出java文件:

    C:\Users\dell\IdeaProjects\20200624-GoF23\out\production\20200624-GoF23\com\lxf\factory\single>jad -sjava EnumSingle.class Parsing EnumSingle.class... Generating EnumSingle.java C:\Users\dell\IdeaProjects\20200624-GoF23\out\production\20200624-GoF23\com\lxf\factory\single>

    反编译出的EnumSingle.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.lxf.factory.single; public final class EnumSingle extends Enum { public static EnumSingle[] values() { return (EnumSingle[])$VALUES.clone(); } public static EnumSingle valueOf(String name) { return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/lxf/factory/single/EnumSingle, name); } private EnumSingle(String s, int i) { super(s, i); } public EnumSingle getInstance() { return INSTANCE; } public static final EnumSingle INSTANCE; private static final EnumSingle $VALUES[]; static { INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0); $VALUES = (new EnumSingle[] { INSTANCE }); } }

    终于知道了,EnumSingle带的不是无参构造,而是有构造,我们再尝试下:

    package com.lxf.factory.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; //enum 本身也是一个Class类 public enum EnumSingle { INSTANCE; public EnumSingle getInstance(){ return INSTANCE; } } class Test{ public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException { //通过类的静态方法获取实例: EnumSingle instance1=EnumSingle.INSTANCE; //反射获取构造函数 Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class); //打破安全机制 declaredConstructor.setAccessible(true); //通过反射获取的实例: EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance(); //打印 System.out.println(instance1.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); //结果(报错) //Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects // at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417) // at com.lxf.factory.single.Test.main(EnumSingle.java:25) } }
    终于得到我们的结论:反射无法破坏枚举类的单例

    十六、深入理解CAS

    什么是CAS

    大厂你必须要深入研究底层!有所突破! 修内功:操作系统、计算机网路原理

    16.1、Unsafe类

    16.2、CAS代码演示:
    package com.lxf.cas; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CASDemo { //CAS public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(2020); //期望、更新 //public final boolean compareAndSet(int expect, int update) //如果我期望的值达到了,那么就更新,否则,就不更新 CAS 是CPU的并发原语 System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021)); System.out.println(atomicInteger.get()); // atomicInteger.getAndIncrement(); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021)); System.out.println(atomicInteger.get()); } }
    16.3、AtomicInteger类的getAndIncrement()方法以及它调用的方法getAndAddInt方法:

    16.4、CAS总结:
    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,那么执行操作!如果不是就一直循环循环会耗时一次性只能保证一个共享变量的原子性ABA问题
    16.5、CAS的ABA问题(狸猫换太子):
    图形示意:

    代码演示:
    package com.lxf.cas; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class CASDemo { //CAS 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()); //==============================捣乱的线程============================== //==============================期望的线程============================== System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 6666)); System.out.println(atomicInteger.get()); } }

    结果:

    true 2021 true 2020 true 6666

    解决方法:原子引用

    (带版本的原子操作)

    package com.lxf.cas; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; public class CASDemo { //CAS public static void main(String[] args) { //原子引用 //包装类Integer使用了对象缓存机制,默认范围是-128~127,推荐使用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 //如果你在下面例子中将期望值和更新值传入的不在-128~127范围,会得到不一样的结果 AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(7,1); //a线程 new Thread(()->{ int stamp = atomicStampedReference.getStamp();//获得版本号 System.out.println("a1=>"+stamp); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(7, 6, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp()+1)); System.out.println("a2=>"+atomicStampedReference.getStamp()); System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(6, 7, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1)); System.out.println("a2=>"+atomicStampedReference.getStamp()); },"a").start(); //b线程 new Thread(()->{ int stamp = atomicStampedReference.getStamp();//获得版本号 System.out.println("b1=>"+stamp); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(4); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(7, 5, stamp, stamp + 1)); System.out.println("b2=>"+atomicStampedReference.getStamp()); },"b").start(); } }

    结果:

    a1=>1 b1=>1 true a2=>2 true a2=>3 false b2=>3

    注意点:

    十七、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)

    2.可重入锁

    又名递归锁:下面例子中sms方法调用了call方法,两个方法都是加了可重入锁的,锁的是对象。A和B线程都调用sms方法,又因为sms方法调用了call方法,这就是可重入,什么是 “可重入”,可重入就是说某个线程已经获得某个锁,可以再次获取锁而不会出现死锁。

    package com.lxf.lock; 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"); } }
    3.自旋锁(spinlock)

    自定义锁测试:

    SpinlockDemo(自己写的锁类):

    package com.lxf.lock; import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; /** * 自旋锁 */ public class SpinlockDemo { //int 0 //Thread null 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"); //CAS将值改为null atomicReference.compareAndSet(thread,null); } }

    测试类:

    package com.lxf.lock; import java.util.concurrent.TimeUnit; 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(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock.myUnLock(); } },"T1").start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); new Thread(()->{ lock.myLock(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { lock.myUnLock(); } },"T2").start(); } }
    4.死锁

    package com.lxf.lock; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class DeadLockDemo { public static void main(String[] args) { String lockA="lockA"; String lockB="lockB"; //两个线程拿两个互斥资源,他们首先拿到了是不同的,后请求自己所没有的 new Thread(new MyThread(lockA,lockB),"T1").start(); new Thread(new MyThread(lockB,lockA),"T2").start(); } } class MyThread implements Runnable{ //定义两个资源 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+",want:"+lockB); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (lockB){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"lock:"+lockB+",want:"+lockA); } } } }

    结果:

    T1lock:lockA,want:lockB T2lock:lockB,want:lockA

    出现死锁,无法执行

    解决方法:

    在终端使用jps -l定位进程号命令(26024)

    2.在终端使用==jstack 进程号(26024)==找到死锁问题

    //抓取重要信息: "T2": at com.lxf.lock.MyThread.run(DeadLockDemo.java:36) - waiting to lock <0x00000000ebb36b90> (a java.lang.String) - locked <0x00000000ebb36bc8> (a java.lang.String) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) "T1": at com.lxf.lock.MyThread.run(DeadLockDemo.java:36) - waiting to lock <0x00000000ebb36bc8> (a java.lang.String) - locked <0x00000000ebb36b90> (a java.lang.String) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Found 1 deadlock.
    Processed: 0.023, SQL: 9