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源码 + 官方文档 面试高频问!
java.util 工具包、包、分类
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值、效率相比于Callable相对较低
进程是操作系统中的应用程序、是资源分配的基本单位,线程是用来执行具体的任务和功能,是CPU调度和分派的最小单位
一个进程往往可以包含多个线程,至少包含一个
一个程序,QQ.EXE Music.EXE;程序的集合 一个进程可以包含多个线程,至少包含一个线程! Java默认有几个线程?2个线程! main线程、GC线程
开了一个进程Typora,写字,等待几分钟会进行自动保存(线程负责的) 对于Java而言:Thread、Runable、Callable进行开启线程的。
提问?JAVA真的可以开启线程吗? 开不了的!
Java是没有权限去开启线程、操作硬件的,这是一个native的一个本地方法,它调用的底层的C++代码。
public synchronized void start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/* Notify the group that this thread is about to be started
* so that it can be added to the group's list of threads
* and the group's unstarted count can be decremented. */
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
//这是一个C++底层,Java是没有权限操作底层硬件的
private native void start0();
多线程操作同一个资源。
并行: 多个人一起行走
获取cpu的核数
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//获取cpu的核数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
}
}
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
WAITING,
//等待 死死地等
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
传统Synchronized
package com.ptb.demo01;
// 基本的卖票例子
/**
* 真正的多线程开发,公司中的开发
* 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 < 60; i++) {
ticket.sale();
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 60; i++) {
ticket.sale();
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 60; i++) {
ticket.sale();
}
},"C").start();
}
}
// 资源类 OOP
class Ticket {
//属性、方法
private int number = 30;
//卖票的方式
public synchronized void sale(){
if(number > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了" + (number--) + "票,剩余:" + number);
}
}
}
Lock接口
公平锁:十分公平:先来后到
非公平锁:十分不公平:可以插队(默认)
package com.ptb.demo01;
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
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 < 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();
}
}
// Lock
class Ticket2 {
//属性、方法
private int number = 30;
Lock lock = new ReentrantLock();
//卖票的方式
public void sale(){
lock.lock();//加锁
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必须要手动释放锁!如果不释放锁,死锁
4、synchronized 线程1(获得锁,阻塞)、线程2(等待,傻傻的等);lock锁就不一定会等待下去;
5、synchronized 可重入锁,不可以中断的,非公平;Lock,可重入锁,可以判断锁,非公平(可以自己设置)
6、synchronized 适合锁少量的代码同步问题,lock适合锁大量的同步代码!
生产者和消费者问题 Synchronized 版
/**
* 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 ConsumeAndProduct {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
}
}
// 判断等待,业务,通知
class Data {
private int num = 0;
// +1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
// 判断等待
if (num != 0) {
this.wait();
}
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 +1 执行完毕
this.notifyAll();
}
// -1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
// 判断等待
if (num == 0) {
this.wait();
}
num--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 -1 执行完毕
this.notifyAll();
}
}
问题存在,A B C D 4 个线程! 虚假唤醒
解决方式 ,if 改为while即可,防止虚假唤醒
public class ConsumeAndProduct {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "C").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "D").start();
}
}
class Data {
private int num = 0;
// +1
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
// 判断等待
while (num != 0) {
this.wait();
}
num++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 +1 执行完毕
this.notifyAll();
}
// -1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
// 判断等待
while (num == 0) {
this.wait();
}
num--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
// 通知其他线程 -1 执行完毕
this.notifyAll();
}
}
JUC版的生产者和消费者问题
通过Lock找到Condition
代码实现:
package com.ptb.pc;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class B {
public static void main(String[] args) {
Data2 data = new Data2();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.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.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"D").start();
}
}
//判断等待、业务、通知
class Data2{ // 数字 资源类
private int number = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
// condition.await();//等待
//condition.signalAll();//唤醒全部
//+1
public void increment() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
//业务代码
while(number != 0){
//等待
condition.await();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
//通知其他线程,我+1完毕了
condition.signalAll();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
//-1
public void decrement() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
//业务代码
while(number == 0){
//等待
condition.await();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
//通知其他线程,我+1完毕了
condition.signalAll();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
任何一个新的技术,绝对不是仅仅只是覆盖了原来的技术,一定会有优势和补充!
Condition 精准的通知和唤醒线程
代码实现
package com.ptb.pc;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
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
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition1 = lock.newCondition();
private Condition condition2 = lock.newCondition();
private Condition condition3 = lock.newCondition();
private int number = 1; //number=1 A执行 number=2 B执行 number=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() + "=>AAAAAA");
//唤醒指定的人
number = 2;
condition2.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public void printB(){
lock.lock();
try{
//业务,判断->执行->通知
while(number != 2){
//等待
condition2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>BBBBBBB");
number = 3;
condition3.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public void printC(){
lock.lock();
try{
//业务,判断->执行->通知
while(number != 3){
//等待
condition3.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>CCCCCCC");
number = 1;
condition1.signal();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
如何判断锁的是谁!锁到底锁的是谁?
锁会锁住:对象、Class
深刻理解我们的锁
问题1
两个同步方法,先执行发短信还是打电话
public class dome01 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> { phone.sendMs(); }).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone.call(); }).start();
}
}
class Phone {
public synchronized void sendMs() {
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
}
输出结果为
发短信
打电话
为什么? 如果你认为是顺序在前? 这个答案是错误的!
问题2:
我们再来看:我们让发短信 延迟4s
public class dome01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
try {
phone.sendMs();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone.call(); }).start();
}
}
class Phone {
public synchronized void sendMs() throws InterruptedException {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
}
TimeUnit
现在结果是什么呢?
结果:还是先发短信,然后再打电话!
why?
原因:并不是顺序执行,而是synchronized 锁住的对象是方法的调用!对于两个方法用的是同一个锁,谁先拿到谁先执行,另外一个等待
问题三
加一个普通方法
public class dome01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
try {
phone.sendMs();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone.hello(); }).start();
}
}
class Phone {
public synchronized void sendMs() throws InterruptedException {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
public void hello() {
System.out.println("hello");
}
}
输出结果为
hello
发短信
原因:hello是一个普通方法,不受synchronized锁的影响,不用等待锁的释放
问题四
如果我们使用的是两个对象,一个调用发短信,一个调用打电话,那么整个顺序是怎么样的呢?
public class dome01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
try {
phone1.sendMs();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone2.call(); }).start();
}
}
class Phone {
public synchronized void sendMs() throws InterruptedException {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
public void hello() {
System.out.println("hello");
}
}
输出结果
打电话
发短信
原因:两个对象两把锁,不会出现等待的情况,发短信睡了4s,所以先执行打电话
问题五、六
如果我们把synchronized的方法加上static变成静态方法!那么顺序又是怎么样的呢?
(1)我们先来使用一个对象调用两个方法!
答案是:先发短信,后打电话
(2)如果我们使用两个对象调用两个方法!
答案是:还是先发短信,后打电话
原因是什么呢? 为什么加了static就始终前面一个对象先执行呢!为什么后面会等待呢?
原因是:对于static静态方法来说,对于整个类Class来说只有一份,对于不同的对象使用的是同一份方法,相当于这个方法是属于这个类的,如果静态static方法使用synchronized锁定,那么这个synchronized锁会锁住整个对象!不管多少个对象,对于静态的锁都只有一把锁,谁先拿到这个锁就先执行,其他的进程都需要等待!
问题七
如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、一个对象调用顺序是什么?
public class dome01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Phone phone1 = new Phone();
// Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
try {
phone1.sendMs();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone1.call(); }).start();
}
}
class Phone {
public static synchronized void sendMs() throws InterruptedException {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
public void hello() {
System.out.println("hello");
}
}
输出结果
打电话
发短信
原因:因为一个锁的是Class类的模板,一个锁的是对象的调用者。所以不存在等待,直接运行。
问题八
如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、两个对象调用顺序是什么?
public class dome01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Phone phone1 = new Phone();
Phone phone2 = new Phone();
new Thread(() -> {
try {
phone1.sendMs();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(() -> { phone2.call(); }).start();
}
}
class Phone {
public static synchronized void sendMs() throws InterruptedException {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
public void hello() {
System.out.println("hello");
}
}
输出结果
打电话
发短信
原因:两把锁锁的不是同一个东西
小结
list不安全
package com.ptb.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
/**
* 解决方案:
* 1、List<String> list = new Vector<>();
* 2、List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
* 3、List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
*/
// CopyOnWrite 写入时复制 COW 计算机程序设计领域的一种优化策略
// 多个线程调用的时候,list,读取的时候固定的,写入(覆盖)
// 在写入的时候避免覆盖,造成数据问题!
// 读写分离
// CopyOnWriteArrayList 比Vector NB 在哪里?(看源码)
// vector底层运用大量的synchronized关键字,而CopyOnWriteArrayList底层运用的是ReentrantLock锁
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
for (int i = 0; i < 2000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5));
System.out.println(list);
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
set不安全
package com.ptb.unsafe;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
/**
* 同理可证:ConcurrentModificationException
* 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<>();
// Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
// Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
for (int i = 1; i <= 30; 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<>();
}
// set本质就是map key是无法重复的
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
Map不安全
回顾map基本操作
1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不同,run()/call()
代码测试
package com.ptb.callable;
import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.NEW;
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().start();// 怎么启动Callable
MyThread thread = new MyThread();
FutureTask futureTask = new FutureTask(thread);// 适配类
new Thread(futureTask,"A").start();
new Thread(futureTask,"B").start(); //结果会被缓存,效率高
String o = (String)futureTask.get(); //获取Callable的返回结果; 这个get方法可能会产生阻塞!把它放在最后
// FutureTask.get()是一个阻塞调用,它会等待直到任务完成才能返回结果。这就是为什么在多线程编程中,我们通常使用FutureTask或者类似的任务,以便在后台线程上执行长时间运行的任务,而不会阻塞主线程。
//或者使用异步通信来处理!
System.out.println(o);
}
}
class MyThread implements Callable<String> {
@Override
public String call(){
System.out.println("call()");
return "fsaf";
}
}
细节:
1、有缓存
2、结果可能需要等待,会阻塞!
package com.ptb.add;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
//计数器
public class CountDownLatchDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//总数是6,必须要执行任务的时候,再使用!
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
for (int i = 1; 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");
}
}
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!
加法计数器
package com.ptb.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++) {
final int temp = i;
//lambda能操作到i吗
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集" + temp + "个龙珠");
try {
cyclicBarrier.await();//等待
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
Semaphore: 信号量
package com.ptb.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
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 1; i <= 6; i++) {
new Thread(()->{
//acquire() 得到
try {
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到车位");
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "离开 车位");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//release() 释放
semaphore.release();
}
}).start();
}
}
}
原理:
semaphore.acquire();
获得,假设如果已经满了,等待,等待被释放为止!
semaphore.release();
释放,会将当前的信号量释放+1,然后唤醒等待的线程!
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!
ReadWriteLock
package com.ptb.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) {
MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();
//写入
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(()->{
myCache.put(temp + "", temp + "");
},String.valueOf(i)).start();
}
//读取
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
final int temp = i;
new Thread(()->{
myCache.get(temp + "");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
//加锁的
class MyCacheLock{
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
// 读写锁:更加细粒度的控制
private 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();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
readWriteLock.writeLock().unlock();
}
}
//取,读,所有人都可以读
public void get(String key){
readWriteLock.readLock().lock();
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 e) {
e.printStackTrace();
} finally {
readWriteLock.readLock().unlock();
}
}
}
/**
*
* 自定义缓存
*/
class MyCache{
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
//存,写
public void put(String key,Object value){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
map.put(key, value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
}
//取,读
public void get(String key){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + key);
Object o = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK");
}
}
阻塞队列:
BlockingQueue 不是新的东西
什么情况下会使用阻塞队列:多线程并发处理;线程池
**学会使用队列:**添加、移除
四组API
方式 | 抛出异常 | 有返回值,不抛出异常 | 阻塞等待 | 超时等待 |
---|---|---|---|---|
添加 | add | offer | put | offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) |
移除 | remove | poll | take | poll(long timeout, TimeUnit unit) |
检测队首元素 | element | peek | - | - |
/**
* 拋出异常
*/
public static void test1(){
// 队列的大小
ArrayBlockingQueue 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("============");
//IllegalStateException: Queue full 抛出异常!
// System.out.println(blockingQueue.add("d"));
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(){
//队列的大小
ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
// false 不抛出异常
System.out.println(blockingQueue.offer("d"));
System.out.println("================");
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
}
/**
* 等待,阻塞(一直阻塞)
*/
public static void test3() throws InterruptedException {
//队列的大小
ArrayBlockingQueue<Object> 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,一直等待
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
}
/**
* 等待,阻塞(等待超时)
*/
public static void test4() throws InterruptedException {
//队列的大小
ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
blockingQueue.offer("a");
blockingQueue.offer("b");
blockingQueue.offer("c");
blockingQueue.offer("d", 2, TimeUnit.SECONDS); //等待超过2秒就退出
System.out.println("=========");
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);
}
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!
package com.ptb.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) {
BlockingQueue<String> 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(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + blockingQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + blockingQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + blockingQueue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "T2").start();
}
}
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!为了这个需求演化出来=>池化技术
线程池、连接池、内存池、对象池…
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
线程池:三大方法
package com.ptb.pool;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* Executors 工具类、三大方法
* 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
*/
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 e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//线程池用完,程序结束,关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
7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,//21亿
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
//本质: ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程池大小
int maximumPoolSize,//最大核心线程池大小
long keepAliveTime,//超时了没有人调用就会释放
TimeUnit unit,//超时单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞队列
ThreadFactory threadFactory,//线程工厂
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.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;
}
手动创建一个线程池
package com.ptb.pool;
import java.util.concurrent.*;
/**
* Executors 工具类、三大方法
* 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
*
* AbortPolicy() //银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常
* CallerRunsPolicy() //哪儿来的去哪里
* DiscardPolicy() //队列满了,丢掉任务,不会抛出异常
* DiscardOldestPolicy() //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//自定义线程池!
// ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,5,3, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(3),
// Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); //银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,5,3, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常
try {
// 最大承载:Deque + max
// 超过 RejectedExecutionException
for (int i = 1; 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 {
//线程池用完,程序结束,关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
四种拒绝策略
/**
* AbortPolicy() //银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常
* CallerRunsPolicy() //哪儿来的去哪里
* DiscardPolicy() //队列满了,丢掉任务,不会抛出异常
* DiscardOldestPolicy() //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常
*/
小结和拓展
池的最大大小如何去设置
了解:IO密集型,CPU密集型:(调优)
package com.ptb.pool;
import java.util.concurrent.*;
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//自定义线程池!
// 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
// 获取CPU的核数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,5,3, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(3),
Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常
try {
// 最大承载:Deque + max
// 超过 RejectedExecutionException
for (int i = 1; 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 {
//线程池用完,程序结束,关闭线程池
threadPool.shutdown();
}
}
}
新时代的程序员:lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
函数式接口:只有一个方法的接口
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
//超级多FunctionalInterface
//简化编程模型,在新版本的框架底层大量应用
代码测试:
Function 函数式接口
package com.ptb.function;
import java.util.function.Function;
/**
* Function 函数式接口,有一个输入参数,有一个输出
* 只要是函数式接口 可以用lambda表达式简化
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
// Function function = new Function<String, String>(){
// @Override
// public String apply(String o) {
// return null;
// }
// };
Function<String, String> function = (str)->{return str;};
System.out.println(function.apply("asd"));
}
}
断定型接口: 有一个输入参数,返回值只能是布尔值!
package com.ptb.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<String> predicate = new Predicate<String>() {
// @Override
// public boolean test(String str) {
// return str.isEmpty();
// }
// };
Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty();};
System.out.println(predicate.test("asd"));
}
}
Consumer 消费型接口
package com.ptb.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<String> consumer = new Consumer<String>(){
// @Override
// public void accept(String str){
// System.out.println(str);
// }
// };
Consumer<String> consumer = (str)->{
System.out.println(str);
};
consumer.accept("sadfsf");
}
}
Supplier 供给型接口
package com.ptb.function;
import java.util.function.Supplier;
/**
* Supplier 供给型接口 没有参数 只有返回值
*/
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
// Supplier supplier = new Supplier<Integer>(){
// @Override
// public Integer get(){
// System.out.println("get()");
// return 1024;
// }
// };
Supplier supplier = ()->{return 1024;};
System.out.println("get()");
}
}
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.ptb.stream;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Locale;
/**
* 题目要求: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 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> list = Arrays.asList(u1,u2,u3,u4,u5);
//计算交给Stream流
// 链式编程
list.stream().filter(u->{return u.getId()%2 == 0;})
.filter(u->{return u.getAge()>23;})
.map(u->{return u.getName().toUpperCase();})
.sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
.limit(1)
.forEach(System.out::println);
}
}
什么是ForkJoin
ForkJoin在JDK1.7,并行执行任务!提高效率。大数据量!
大数据:Map Reduce(把大任务拆分为小任务)
ForkJoin 特点:工作窃取
这个里面维护的都是双端队列
B线程先执行完会去偷A线程的任务进行执行,提高效率
ForkJoin
package com.ptb.forkjoin;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
* 求和计算的任务
* //如何使用forkjoin
* //1、forkjoinPool 通过它来执行
* //2、计算任务forkjoinPool.execute(ForkJoinTask<?> task)
* //3、计算类要继承forkjoinTask
*/
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;
}
public void test(){
if((end-start) > temp){
//分支合并计算
} else {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 10_0000_0000; i++) {
sum += i;
}
System.out.println(sum);
}
}
//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
long middle = (start + end) / 2; //中间值
ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle);
task1.fork(); // 拆分任务,把任务压入线程队列
ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle + 1, end);
task2.fork(); // 拆分任务,把任务压入线程队列
return task1.join() + task2.join();
}
}
}
测试:
package com.ptb.forkjoin;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// test1(); //时间:3816
// test2(); //时间:10345
test3(); //时间:773
}
//普通程序员
public static void test1(){
Long sum = 0L;
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; 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<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);//提交任务
Long sum = submit.get();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + "时间:" + (end - start));
}
//会使用Stream并行流
public static void test3(){
long start = System.currentTimeMillis();
//Stream并行流
//Stream 接口的 parallel() 方法用于将一个顺序流转换为并行流。这意味着在该流上执行的操作将并行执行,而不是按顺序一个接一个地执行。
//Stream流的reduce()方法是一种聚合操作,它可以将Stream中的元素逐一处理,并最终得到一个单一的结果。
//Stream 流的 rangeClosed() 方法用于创建一个包含指定范围内所有整数的流。这个方法可以接受两个参数,这两个参数表示的是闭区间,也就是包括开始和结束的整数。
long sum = LongStream.rangeClosed(0L,10_0000_0000L).parallel().reduce(0,Long::sum);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("sum=" + "时间:" + (end - start));
}
}
Future 设计的初衷:对将来的某个事件的结果进行建模
ackage com.ptb.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() + "runAsync=>void");
// });
//
// System.out.println("1111");
// completableFuture.get();//获取阻塞执行结果
// 有返回值的supplyAsync 异步回调
// ajax,成功和失败的回调
// 返回的是错误信息
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());
}
}
请你谈谈对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,相当于一个概念、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:
关于主内存与工作内存之间的具体交互协议,即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步到主内存之间的实现细节,Java内存模型定义了以下八种操作来完成:
lock(锁定):作用于主内存的变量,把一个变量标识为一条线程独占状态。
unlock(解锁):作用于主内存变量,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,把一个变量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操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
use(使用):作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎,每当虚拟机遇到一个需要使用变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。
assign(赋值):作用于工作内存的变量,它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量,每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
store(存储):作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中,以便随后的write的操作。
write(写入):作用于主内存的变量,它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中。
Java内存模型还规定了在执行上述八种基本操作时,必须满足如下规则:
如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存,就需要按顺寻地执行read和load操作, 如果把变量从工作内存中同步回主内存中,就要按顺序地执行store和write操作。但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行,而没有保证必须是连续执行。
不允许read和load、store和write操作之一单独出现
不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作,即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。
不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从工作内存同步回主内存中。
一个新的变量只能在主内存中诞生,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前,必须先执行过了assign和load操作。
一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作,但lock操作可以被同一条线程重复执行多次,多次执行lock后,只有执行相同次数的unlock操作,变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现
如果对一个变量执行lock操作,将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量事先没有被lock操作锁定,则不允许对它执行unlock操作;也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。
对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步到主内存中(执行store和write操作)。
问题: 程序不知道主内存的值已经被修改过了
1、保证可见性
package com.ptb.tvolatile;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class JMMDemo {
// 不加volatile 程序就会死循环!
// 加 volatile可以保证可见性
private volatile static int num = 0;
public static void main(String[] args) { //main
new Thread(()->{ //线程1
while(num == 0){
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
num = 1;
System.out.println(num);
}
}
2、不保证原子性
原子性:不可分割
线程A在执行任务的时候,不能被打扰的,也不能被分割。要么同时成功,要么同时失败!
package com.ptb.tvolatile;
// 不保证原子性
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 = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount() > 2) {
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
}
}
如果不加lock和synchronized,怎么样保证原子性?
使用原子类,解决原子性问题
原子类为什么这么高级
package com.ptb.tvolatile;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
// 不保证原子性
public class VDemo02 {
//volatile不保证原子性
// 原子类的Integer
private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();
public static void add(){
// num++;//不是一个原子性操作
num.getAndIncrement(); //AtomicInteger +1方法 CAS
}
public static void main(String[] args) {
//理论上num结果应该为2万
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount() > 2) {
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
}
}
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
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会变成 2134 1324
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 ;
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)
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!
为什么枚举可以避免单例模式被破坏?
饿汉式 DCL懒汉式,深究!
package com.zzy.single;
//饿汉式单例
public class Hungry {
//一上来就实例化,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];
//私有化构造器
private Hungry() {
}
private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
public Hungry getInstance() {
return HUNGRY;
}
}
package com.zzy.single;
// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
//私有化构造器
private LazyMan() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"OK");
}
private static LazyMan lazyMan;
public static LazyMan getInstance() {
if (lazyMan == null) {
lazyMan = new LazyMan();
}
return lazyMan;
}
//多线程并,会有隐患!
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(()->{
lazyMan.getInstance();
}).start();
}
}
}
双重检测锁模式的懒汉式单例(DCL懒汉式)
package com.zzy.single;
// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
//私有化构造器
private LazyMan() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
}
private static LazyMan lazyMan;
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
public static LazyMan getInstance() {
if (lazyMan == null) {
synchronized (LazyMan.class) {
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.getInstance();
}).start();
}
}
}
加volatile,防止指令重排
package com.zzy.single;
// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
//私有化构造器
private LazyMan() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 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
* 执行顺序123,132都有可能
* A:123
* B:132
* B把这个对象指向这个空间,发现不为空执行return
* // 但是此时在线程A中,lazyMan还没有完成构造,lazyMan要加volatile,防止指令重排
*/
}
}
}
return lazyMan;
}
//多线程并发
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
lazyMan.getInstance();
}).start();
}
}
}
静态内部类
package com.zzy.single;
public class Holder {
private Holder() {
}
private static Holder getInstance() {
return InnerClass.HOLDER;
}
public static class InnerClass {
private static final Holder HOLDER = new Holder();
}
}
以上都不安全,可以通过反射破坏!
package com.zzy.single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
//私有化构造器
private LazyMan() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 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
}
}
}
return lazyMan;
}
//多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception {
LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);//无视私有
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance2);
}
}
防止反射破坏异常
package com.zzy.single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
// 懒汉式单例
// 道高一尺,魔高一丈!
public class LazyMan {
//私有化构造器
private LazyMan() {
synchronized (LazyMan.class) {
if (lazyMan != null) {
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 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
}
}
}
return lazyMan;
}
//多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception {
LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);//无视私有
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance2);
}
}
但是仍然可以通过如下方式破坏:
//多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception {
// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);//无视私有
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
设置一个别人不知道的变量
package com.zzy.single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
// 懒汉式单例
public class LazyMan {
//定义一个别人不知道的变量
private static boolean hello = false;
//私有化构造器
private LazyMan() {
synchronized (LazyMan.class) {
if (hello == false) {
hello = true;
} else {
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "OK");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 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
}
}
}
return lazyMan;
}
//多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception {
// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);//无视私有
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
}
继续破坏,道高一尺,魔高一丈!
//多线程并发
public static void main(String[] args) throws Exception {
// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Field hello = LazyMan.class.getDeclaredField("hello");
hello.setAccessible(true);
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);//无视私有
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
hello.set(instance1,false);
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
//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();
}
}
单例不安全, 因为反射
使用枚举,我们就可以防止反射破坏了。
package com.zzy.single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
// enum 是一个什么? 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 Exception {
EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);
//java.lang.NoSuchMethodException: com.zzy.single.EnumSingle.<init>() 没有空参构造方法
EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
}
反编译
使用jad工具反编译为java
枚举类型的最终反编译源码:
// 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
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/kuang/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
});
}
}
源码骗了我们,用了一个有参构造器
class Test{
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
//java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
}
抛出异常: java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
。
什么是CAS
Unsafe 类
CAS : 比较当前工作内存中的值和主内存中的值,如果这个值是期望的,那么则执行操作!如果不是就一直循环!
缺点:
1、循环会耗时
2、一次性只能保证一个共享变量的原子性
3、ABA问题
CAS : ABA问题(狸猫换太子)
package com.ptb.cas;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class CASDemo {
// CAS compareAndSet : 比较并交换!
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// 期望、更新
// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
// 如果我期望的值达到了,那么就更新,否则就不更新
// ========== 捣乱的线程 =============
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
System.out.println(atomicInteger.get());
// ========== 期望的线程 =============
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020,6666));
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
解决ABA问题,引入原子引用;乐观锁原理相同
带版本号的原子操作
package com.ptb.cas;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
public class CASDemo {
// CAS compareAndSet : 比较并交换!
public static void main(String[] args) {
// AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// AtomicStampedReference 注意,如果泛型是一个包装类,注意对象的引用问题
AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1,1);
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(1, 2, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("a2=>" + atomicStampedReference.getStamp());
System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2, 1, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("a3=>" + atomicStampedReference.getStamp());
},"a").start();
// 乐观锁的原理相同
new Thread(()->{
int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
System.out.println("b1=>" + stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 6, stamp, stamp + 1));
System.out.println("b2=>"+atomicStampedReference.getStamp());
},"b").start();
}
}
Integer使用了对象缓存机制,默认范围是-128~127,推荐使用静态工厂方法valueof获取对象实例,而不是new,因为valueof使用缓存,而new一定会创建新的对象分配新的内存空间;
公平锁:非常公平,不能够插队,必须先来后到!
非公平锁:非常不公平,可以插队(默认都是非公平)
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
可重入锁(递归锁)
synchronized版
package com.ptb.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();
}
public synchronized void call(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
}
}
lock版
package com.ptb.lock;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Demo02 {
public static void main(String[] args) {
Phone2 phone2 = new Phone2();
new Thread(()->{
phone2.sms();
},"A").start();
new Thread(()->{
phone2.sms();
},"B").start();
}
}
class Phone2{
Lock lock = new ReentrantLock();
public void sms(){
lock.lock(); // 细节问题:lock锁必须配对,否则就会死在里面
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
call();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public synchronized void call(){
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
spinlock
我们自定义一个锁测试
package com.ptb.lock;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
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
// 加锁
public void myUnLock(){
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnLock");
atomicReference.compareAndSet(thread,null);
}
}
测试
package com.ptb.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestSpinLock {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
// reentrantLock.lock();
// reentrantLock.unlock();
// 底层使用的自旋锁CAS
SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
new Thread(()->{
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
},"T1").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(()->{
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
},"T2").start();
}
}
死锁是什么
package com.ptb.lock;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class DeadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
String lockA = "lockA";
String lockB = "lockB";
new Thread(new MyThread(lockA,lockB),"T1").start();
new Thread(new MyThread(lockB,lockA),"T2").start();
}
}
class MyThread implements Runnable{
private String lockA;
private String lockB;
public MyThread(String lockA, String lockB) {
this.lockA = lockA;
this.lockB = lockB;
}
@Override
public void run(){
synchronized (lockA) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:" + lockA + "=>get" + lockB);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:" + lockB + "=>get" + lockA);
}
}
}
}
解决问题
1、使用jps -l
定位进程号
2、使用jstack 进程号
找到死锁问题
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