JUC并发多线程进阶

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JUC并发多线程进阶

1、什么是JUC

源码+官方文档

JUC是 java util concurrent

面试高频问JUC~！

java.util 是Java的一个工具包~

业务：不会通过普通的线程代码 Thread 来实现

Runnable： 没有返回值、效率相比于Callable 相对较低！

2、线程和进程

进程：一个程序，QQ.exe Music.exe；数据+代码+pcb

一个进程可以包含多个线程，至少包含一个线程！

Java默认有几个线程？2个线程！ main线程、GC线程

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，我们之前。

提问？JAVA真的可以开启线程吗？ 开不了的！

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 thenit 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();

Java是没有权限去开启线程、操作硬件的(因为java运行在jvm上的)，这是一个native的一个本地方法，它调用的底层的C++代码。

并发、并行

并发： 多线程操作同一个资源。

CPU 只有一核，模拟出来多条线程。那么我们就可以使用CPU快速交替，来模拟多线程。

并行： 多个人一起行走

CPU多核，多个线程可以同时执行。我们可以使用线程池！

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？

线程的状态：6个状态

public enum State {NEW,              //新生RUNNABLE,           //运行BLOCKED,            //阻塞WAITING,            //等待 死死的等TIMED_WAITING,     //超时等待 TERMINATED;          //终止}

wait/sleep的区别

1、来自不同的类

wait => Object

sleep => Thread

一般情况企业中使用休眠是：

TimeUnit.DAYS.sleep(1);          //休眠1天
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);      //休眠1s

2、关于锁的释放

wait 会释放锁；

sleep睡觉了，不会释放锁；

3、使用的范围是不同的

wait 必须在同步代码块中；

sleep 可以在任何地方睡；

3、Lock锁（重点）

传统的Synchronized

/*** 真正的多线程开发,公司开发降低耦合性* 线程就是一个单独的资源类，没有任何的附属操作！*/
public class SaleTicketDemo01 {public static void main(String[] args) {//多线程操作//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之后 lambda表达式 (参数)->{代码}new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"A").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"B").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"C").start();}
}//资源类
//属性+方法
//oop 面向对象 不在是继承或者是实现什么接口 类变得很纯粹 降低耦合性
class Ticket{private int number=50;//卖票的方式// synchronized 本质：队列 排队，锁public synchronized void sale(){if(number>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出了第"+number+" 张票,剩余："+--number+" 张票");}}
}

Lock接口

公平锁： 十分公平，必须先来后到~；

非公平锁： 十分不公平，可以插队；(默认为非公平锁)

package com.liu;import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class SaleTicketDemo02 {public static void main(String[] args) {Ticket2 ticket = new Ticket2();new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"A").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"B").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<40;i++){ticket.sale();}},"C").start();}
}//lock三部曲
//1、    Lock lock=new ReentrantLock();
//2、    lock.lock() 加锁
//3、    finally=> 解锁：lock.unlock();
class Ticket2{private int number=50;Lock lock=new ReentrantLock();//卖票的方式// 使用Lock 锁public void sale(){//加锁lock.lock();try {//业务代码if(number>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出了第"+number+" 张票,剩余："+--number+" 张票");}}catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {//解锁lock.unlock();}}}

Synchronized 和 Lock区别

1、Synchronized 内置的Java关键字，Lock是一个Java类
2、Synchronized(自动的) 无法判断获取锁的状态，Lock可以判断
3、Synchronized 会自动释放锁，Lock必须要手动加锁和手动释放锁！可能会遇到死锁
4、Synchronized 线程1(获得锁–>阻塞)、线程2(等待)；

Lock 就不一定会一直等待下去，Lock会有一个trylock去尝试获取锁，不会造成长久的等待。
5、Synchronized 可重入锁，不可以中断的，非公平的；

Lock 可重入锁，可以判断锁，可以自己设置公平锁和非公平锁；

6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题

  Lock                 适合锁大量的同步代码；

锁到底是什么？如何判断锁的是谁？

4、生产者和消费者问题！

面试高频：单例模式、八大排序算法、生产者和消费者、死锁

Synchronized wait notify可以实现，该方法是传统版本；

Synchronized版本

public class A {public static void main(String[] args) {Data data = new Data();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {try {data.increment();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"A").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {try {data.decrement();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}},"B").start();}
}
class Data{//数字  资源类private int number = 0;//+1public synchronized void increment() throws InterruptedException {if(number!=0){//等待操作this.wait();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);//通知其他线程 我+1完毕了this.notifyAll();}//-1public synchronized void decrement() throws InterruptedException {if(number==0){//等待操作this.wait();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);//通知其他线程  我-1完毕了this.notifyAll();}}

问题存在，A线程B线程，现在如果我有四个线程A B C D！

解决方案： if 改为while即可，防止虚假唤醒

这样就不存在问题了

什么是虚假唤醒

假如被阻塞的多个线程都被唤醒，但实际情况是被唤醒的线程中有一部分线程是不应该被唤醒的，那么对于这些不应该被唤醒的线程而言就是虚假唤醒

为什么会存在虚假唤醒

Object.wait会自动释放锁，并请求操作系统挂起当前线程，从而使得其他线程能够获取这个锁并修改对象的状态

因为if判断在值发生改变的时候，它不会停，只判断一次而 while 在值发生改变的时候  会进行等待  不会出现两个线程同时去操作我们的属性值

if和while的区别

while是用来做循环的，也就是说只要条件满足，就会执行一次循环体，执行完以后会再判断一次条件，如果满足条件，还会再执行一次，终而复始，除非你在循环中对条件进行了改变才会从循环中跳出来。
if只做一次判断，条件不满足就不执行，满足就执行一次，执行完就往下执行，不会再回过头来继续执行。

JUC版本的生产者和消费者问题

await、signal 替换 wait、notify

通过Lock找到Condition

package com.liu;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++) {data.increment();}},"A").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {data.decrement();}},"B").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {data.increment();}},"C").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {data.decrement();}},"D").start();}
}
class Data2{//数字  资源类private int number = 0;//lock锁Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition = lock.newCondition();//+1public void increment()  {lock.lock();try{//业务while (number!=0){//等待操作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();}}//-1public void decrement()  {lock.lock();try{//业务while (number==0){//等待操作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();}}
}

Condition的优势：精准的通知和唤醒的线程！

如果我们要指定通知的下一个进行顺序怎么办呢？我们可以使用Condition来指定通知进程~

package com.liu;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** A 执行完 调用B* B 执行完 调用C* C 执行完 调用A*/public class C {public static void main(String[] args) {Data3 data3 = new Data3();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++){data3.printA();}},"A").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++){data3.printB();}},"B").start();new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++){data3.printC();}},"C").start();}
}class Data3{//资源类private Lock lock=new ReentrantLock();private Condition condition1 = lock.newCondition();private Condition condition2 = lock.newCondition();private Condition condition3 = lock.newCondition();private int number = 1; //1A 2B 3Cpublic void printA(){lock.lock();try {//业务 判断 -> 执行 -> 通知while(number!=1){//等待condition1.await();}//操作System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",AAAAA");//唤醒指定的线程number=2;condition2.signal(); // 唤醒2} 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){condition2.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",BBBBB");//唤醒3number=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){condition3.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",CCCCC");//唤醒1number=1;condition1.signal();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}
}

5、八锁现象

八锁就是关于锁的八个问题

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：

package com.liu;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*
* 八锁 就是关于锁的八个问题*/
public class Test1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Phone phone = new Phone();new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{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");}
}

结果是：先发短信，如何再打电话！

为什么？是因为顺序在前吗？不，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 synchronized void sendSms(){try {TimeUnit.SECONDS.sleep(4);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("发短信");
}

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！是因为synchronized 锁的对象是方法的调用者！对于两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁先执行！另外一个则等待！

问题3：

如果我们添加一个普通方法，那么先执行哪一个呢？

package com.liu;import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Phone phone = new Phone();new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{phone.hello();},"B").start();}}
class Phone{public synchronized void sendSms(){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");}public void hello(){System.out.println("hello");}
}

答案是：先执行hello，然后再执行发短信！原因是hello是一个普通方法，不受synchronized锁的影响，但是我发现，如果我把发短信里面的延迟4秒去掉，那么就会顺序执行，先执行发短信然后再执行hello，原因应该是顺序执行的原因吧,不是太理解。

问题4：

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？

package com.liu;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Test1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Phone phone = new Phone();Phone phone1 = new Phone();new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{phone1.call();},"B").start();}}class Phone{public synchronized void sendSms(){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");}
}

答案是：先打电话，后发短信。原因：在发短信方法中延迟了4s，又因为synchronized锁的是对象，但是我们这使用的是两个对象，所以每个对象都有一把锁，所以不会造成锁的等待。正常执行

问题5，6：

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，类一加载就有了,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Class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7：

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？

package com.liu;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Test2 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Phone1 phone = new Phone1();new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{phone.call();},"B").start();}}class Phone1{public static synchronized void sendSms(){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");}
}

明显答案是：先打电话，后发短信了。

因为一个锁的是Class类模板，一个锁的是对象调用者。后面那个打电话不需要等待发短信，直接运行就可以了。

问题8：

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呢？

package com.liu;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Test2 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Phone1 phone = new Phone1();Phone1 phone1 = new Phone1();new Thread(()->{phone.sendSms();},"A").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{phone1.call();},"B").start();}}
class Phone1{public static synchronized void sendSms(){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");}
}

当然答案是：先打电话、后发短信！

因为两个对象，一样的原因：两把锁锁的不是同一个东西，所以后面的第二个对象不需要等待第一个对象的执行。

小结

new 出来的 this 是具体的一个对象
static Class 是唯一的一个模板

6、集合类不安全

List不安全

我们来看一下List这个集合类：

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！
public class ListTest {public static void main(String[] args) {List<Object> arrayList = new ArrayList<>();for(int i=1;i<=100;i++){new Thread(()->{arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));System.out.println(arrayList);},String.valueOf(i)).start();}}
}

会造成 java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！

ArrayList 在并发情况下是不安全的！

解决方案：

1、切换成Vector就是线程安全的啦！

public class ListTest {public static void main(String[] args) {List<Object> arrayList = new Vector<>();}
}

Vector的add方法，Vector比ArrayList更早出现，所以Vector只是其中一种解决办法

2、使用工具类 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

public class ListTest {public static void main(String[] args) {List<Object> arrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());}
}

3、使JUC中的包：List arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();

public class ListTest {public static void main(String[] args) {List<Object> arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();}
}

CopyOnWriteArrayList：写入时复制！ COW 计算机程序设计领域的一种优化策略，提高效率

多个线程调用的时候，list，读取的时候，是固定的，写入（存在覆盖操作）；在写入的时候避免覆盖，造成数据错乱的问题；

CopyOnWriteArrayList比Vector厉害在哪里？

Vector 底层是使用synchronized关键字来实现的：效率特别低下。

CopyOnWriteArrayList 使用的是Lock锁，效率会更加高效！

Set不安全

和List、Set同级的还有一个BlockingQueue 阻塞队列；

Set和List同理可得: 多线程情况下，普通的Set集合是线程不安全的；

解决方案还是两种：

使用Collections工具类的synchronized包装的Set类
使用 new CopyOnWriteArraySet() 写入复制的JUC解决方案

public class SetTest {public static void main(String[] args) {//      Set<String> hashSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());    //解决方案1Set<String> hashSet = new CopyOnWriteArraySet<>();                      //解决方案2for (int i = 1; i < 100; i++) {new Thread(()->{hashSet.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));System.out.println(hashSet);},String.valueOf(i)).start();}}
}

HashSet底层是什么？

hashSet底层就是一个HashMap；

public HashSet() {map = new HashMap<>();
}//add      本质其实就是一个map的key，map的key是无法重复的，所以使用的就是map存储
//hashSet   就是使用了hashmap key不能重复的原理
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;
}
//PRESENT是什么？ 是一个常量  不会改变的常量  无用的占位
private static final Object PRESENT = new Object();

Map不安全

回顾map的基本操作：

//map 是这样用的吗？   不是，工作中不使用这个
//默认等价什么？        new HashMap<>(16,0.75);
Map<String, String> map = new HashMap<>();
//public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
//初始化容量、加载因子

同样的HashMap基础类也存在并发修改异常！

public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();for (int i = 1; i < 100; i++) {new Thread(()->{map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));System.out.println(map);},String.valueOf(i)).start();}
}

解决方案：

使用Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());处理；
使用new ConcurrentHashMap进行并发处理

研究ConcurrentHashMap底层原理：

这里我们可以直接去研究一下，这个也是相当重要的。参考：https://blog.csdn.net/weixin_43185598/article/details/87938882

7、Callable(简单)

结论：Callable

1、可以有返回值；
2、可以抛出异常；
3、方法不同，run()/call()

传统使用线程方式：

public class CallableTest {public static void main(String[] args) {for (int i = 1; i < 10; i++) {new Thread(new MyThread()).start();}}
}class MyThread implements Runnable{     //不建议使用@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}

使用Callable进行多线程操作：

但是如何使用呢？

Callable怎么放入到Thread里面呢？

看JDK api文档：

在Runnable里面有一个叫做FutureTask的实现类，我们进去看一下。

这样我们就可以先把Callable 放入到FutureTask中，然后再把FutureTask (因为它继承了Runnable)放入到Thread就可以了。

public class CallableTest {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {for (int i = 1; i < 10; i++) {//            new Thread(new Runnable()).start();
//            new Thread(new FutureTask<>( Callable)).start();MyThread thread= new MyThread();//适配类：FutureTaskFutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(thread);//放入Thread使用new Thread(futureTask,String.valueOf(i)).start();//获取Callable的返回值 就是我们 return 的值String s = futureTask.get();System.out.println("返回值："+ s);}}
}class MyThread implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {System.out.println("Call:"+Thread.currentThread().getName());return "String"+Thread.currentThread().getName();}
}

这样我们就可以使用Callable来进行多线程编程了，并且我们发现可以有返回值，并且可以抛出异常

注意两个重点：

8、常用的辅助类(必会！)

8.1 CountDownLatch

//这是一个计数器  减法
public class CountDownLatchDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//总数是6 倒计时CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);for (int i = 1; i <= 6 ; i++) {new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");countDownLatch.countDown();     //线程的数量-1},String.valueOf(i)).start();}countDownLatch.await();                 //等待计数器归零  然后向下执行System.out.println("close door");}
}

主要方法：

countDown 减一操作；
await 等待计数器归零。
await 等待计数器为0，就唤醒，再继续向下运行。

8.2 CyclickBarrier

其实就是一个加法计数器；

public class CyclicBarrierDemo {public static void main(String[] args) {//主线程 ，最后要执行的线程，计数器达到7，就会执行此线程CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{System.out.println("召唤神龙~");});for (int i = 1; i <= 7; i++) {//子线程int finalI = i;  //我们在lambda表达式中不能使用到i ，所以采用final，jdk1.8之后就不用加final了new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 收集了第 {"+ finalI+"} 颗龙珠");try {cyclicBarrier.await(); //加法计数 等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
}

8.3 Semaphore

相当于通行证

Semaphore：信号量

抢车位：

3个车位 6辆车：

public class SemaphoreDemo {public static void main(String[] args) {//停车位为3个Semaphore semaphore = new Semaphore(3);for (int i = 1; i <= 6; i++) {int finalI = i;new Thread(()->{try {semaphore.acquire(); //得到//抢到车位System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位{"+ finalI +"}");TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //停车2sSystem.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 离开车位");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {semaphore.release();//释放}},String.valueOf(i)).start();}}
}

原理：

semaphore.acquire() 获得资源，如果资源已经使用完了，就会阻塞，然后等待资源释放后再进行使用！

semaphore.release() 释放，会将当前的信号量释放+1，然后唤醒等待的线程！

作用：多个共享资源互斥的使用！并发限流，控制最大的线程数！

9、读写锁

ReadWriteLock 为了提高工作效率，提高程序性能

先对于不加锁的情况：

如果我们做一个我们自己的cache缓存。分别有写入操作、读取操作；

我们采用五个线程去写入，使用十个线程去读取。

我们来看一下这个的效果，如果我们不加锁的情况！

package com.liu;
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;/*
* */
public class ReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();//开启5个线程 写入数据for (int i = 1; i <=5 ; i++) {int finalI = i;new Thread(()->{mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));}).start();}//开启10个线程去读取数据for (int i = 1; i <=10 ; i++) {int finalI = i;new Thread(()->{String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));}).start();}}
}
/** 自定义缓存* */
class MyCache_ReadWriteLock{private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>(); //volatile 保证原子性public void put(String key,String value){//写入 存System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");map.put(key, value);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");}public String get(String key){//得到 读System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");String o = map.get(key);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");return o;}
}

所以如果我们不加锁的情况，多线程的读写会造成数据不可靠的问题。

我们也可以采用synchronized这种重量锁和轻量锁 lock去保证数据的可靠。

但是这次我们采用更细粒度的锁：ReadWriteLock 读写锁来保证

/*
* 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
* */
public class ReadWriteLockDemo {public static void main(String[] args) {MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();for (int i = 1; i <=5 ; i++) {int finalI = i;new Thread(()->{mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));}).start();}for (int i = 1; i <=10 ; i++) {int finalI = i;new Thread(()->{String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));}).start();}}
}
class MyCache_ReadWriteLock{private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>(); //使用读写锁private ReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock();//普通锁 对比//private Lock lock=new ReentrantLock();//写入的时候只希望同时只有一个线程去写public void put(String key,String value){//写锁+加锁readWriteLock.writeLock().lock();try {//写入//业务流程System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");map.put(key, value);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {readWriteLock.writeLock().unlock(); //解锁}}// 读的时候所有人都可以读public String get(String key){//加锁String o="";readWriteLock.readLock().lock();try {//得到 读System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");o = map.get(key);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {readWriteLock.readLock().unlock();}return o;}
}

10、阻塞队列

队列

阻塞队列jdk1.8文档解释：

BlockingQueue

blockingQueue 是Collection的一个子类，他不是一个新的东西，它和set，list相似；

整个阻塞队列的家族如下：

Queue以下实现的有Deque(双端队列)、AbstaractQueue(非阻塞队列)、BlockingQueue(阻塞队列)；

BlockingQueue以下有Link链表实现的阻塞队列、也有Array数组实现的阻塞队列

什么情况我们会使用阻塞队列呢？

多线程并发处理、线程池！

如何使用阻塞队列呢？

操作：添加元素、移除元素

但是实际我们要学的有：

四组API

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class test1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {test4();//test2();}/*** 抛出异常*/public static void test1(){//需要初始化队列的大小ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);//添加元素System.out.println(blockingQueue.add("a")); //trueSystem.out.println(blockingQueue.add("b"));System.out.println(blockingQueue.add("c"));//System.out.println(blockingQueue.add("d"));//抛出异常：java.lang.IllegalStateException: Queue full//查看队首元素System.out.println("=====================");System.out.println(blockingQueue.element()); //aSystem.out.println("=====================");//移除元素System.out.println(blockingQueue.remove()); //aSystem.out.println(blockingQueue.remove()); //bSystem.out.println(blockingQueue.remove()); //c//System.out.println(blockingQueue.remove());//如果多移除一个//这也会造成 java.util.NoSuchElementException 抛出异常}
//=======================================================================================/*** 不抛出异常，有返回值*/public static void test2(){ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);//添加元素System.out.println(blockingQueue.offer("a")); //trueSystem.out.println(blockingQueue.offer("b"));System.out.println(blockingQueue.offer("c"));//添加 一个不能添加的元素 使用offer只会返回false 不会抛出异常System.out.println(blockingQueue.offer("d"));  //false//弹出System.out.println(blockingQueue.poll()); //aSystem.out.println(blockingQueue.poll()); //bSystem.out.println(blockingQueue.poll()); //c//弹出 如果没有元素 只会返回null 不会抛出异常System.out.println(blockingQueue.poll());  //null}
//=======================================================================================/*** 等待 一直阻塞*/public static void test3() throws InterruptedException {ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);//一直阻塞 不会返回blockingQueue.put("a");blockingQueue.put("b");blockingQueue.put("c");//blockingQueue.put("d");//如果队列已经满了， 再进去一个元素  这种情况会一直等待这个队列 什么时候有了位置再进去，程序不会停止System.out.println(blockingQueue.take());System.out.println(blockingQueue.take());System.out.println(blockingQueue.take());//如果我们再来移除一个  这种情况也会等待，程序会一直运行 阻塞System.out.println(blockingQueue.take());}
//=======================================================================================/*** 等待 超时阻塞*  这种情况也会等待队列有位置 或者有产品 但是会超时结束*/public static void test4() throws InterruptedException {ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);blockingQueue.offer("a");blockingQueue.offer("b");blockingQueue.offer("c");System.out.println("开始等待");blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);  //超时时间2s 等待如果超过2s就结束等待System.out.println("结束等待");System.out.println("===========取值==================");System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println(blockingQueue.poll());System.out.println("开始等待");blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); //超过两秒 我们就不要等待了System.out.println("结束等待");}
}

SynchronousQueue同步队列

同步队列没有容量，也可以视为容量为1的队列；

进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放入一个元素；

put方法和 take方法

Synchronized 和其他的BlockingQueue 不一样它不存储元素；

put了一个元素，就必须从里面先take出来，否则不能再put进去值！

并且SynchronousQueue 的take是使用了lock锁保证线程安全的。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 同步队列*/
public class SynchronousQueueDemo {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();//研究一下 如果判断这是一个同步队列//使用两个进程// 一个进程 放进去// 一个进程 拿出来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();new Thread(()->{try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());//TimeUnit.SECONDS.sleep(3);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());//TimeUnit.SECONDS.sleep(3);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},"T2").start();}
}

11、线程池(重点)

线程池：三大方法、七大参数、四种拒绝策略

池化技术

程序的运行，本质：占用系统的资源！我们需要去优化资源的使用 ===> 池化技术

线程池、JDBC的连接池、内存池、对象池等等。。。。

资源的创建、销毁十分消耗资源

池化技术：事先准备好一些资源，如果有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我，以此来提高效率。

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；

三大方法

ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); //单个线程
ExecutorService threadPool2 = Executors.newFixedThreadPool(5); //创建一个固定的线程池的大小
ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool(); //可伸缩的，可改变的

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;//工具类 Executors 三大方法；
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {// Executors工具类//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//线程池用完必须要关闭线程池try {for (int i = 1; i <=10 ; i++) {// 传统方式// new Thread().start();//使用了线程池后，通过线程池创建线程threadPool.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " ok");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//线程池用完要关闭threadPool.shutdown();}}
}

Single

Fixed

Cached

七大参数

源码分析

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, //只有一0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,   //传递的参数0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),threadFactory);
}

public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, //Integer.MAX_VALUE 约等于21亿60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>(),threadFactory);
}

本质：三种方法都是开启的ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,                  //核心线程池大小int maximumPoolSize,                   //最大的线程池大小long keepAliveTime,                   //超时了没有人调用就会释放TimeUnit unit,                        //超时单位BlockingQueue<Runnable> workQueue,  //阻塞队列ThreadFactory threadFactory,          //线程工厂 创建线程的 一般不用动RejectedExecutionHandler handler      //拒绝策略) {if (corePoolSize < 0 ||maximumPoolSize <= 0 ||maximumPoolSize < corePoolSize ||keepAliveTime < 0)throw new IllegalArgumentException();if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)throw new NullPointerException();this.corePoolSize = corePoolSize;this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;this.workQueue = workQueue;this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);this.threadFactory = threadFactory;this.handler = handler;
}

阿里巴巴的Java操作手册中明确说明：对于Integer.MAX_VALUE初始值较大，所以一般情况我们要使用底层的ThreadPoolExecutor来创建线程池。

业务图

手动创建线程池


import java.util.concurrent.*;
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {// 自定义线程池！工作中使用ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(2,    // 七大参数一定能要熟悉5,3,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>(3),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 默认的拒绝策略，银行满了但是还有人进来，不处理这个人，并且抛出异常 和阻塞队列的四种api相似try {//最大承载：队列容量大小+maxPoolSizefor (int i = 1; i <=100 ; i++) {threadPool.execute(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " ok");});}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {threadPool.shutdown();}}
}

四种拒绝策略

（1）new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()： //该拒绝策略为：银行满了，还有人进来，不处理这个人的，并抛出异常

超出最大承载，就会抛出异常：队列容量大小+maxPoolSize

（2）new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()： //该拒绝策略为：哪来的去哪里 main线程进行处理

（3）new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy(): //该拒绝策略为：队列满了,丢掉异常，不会抛出异常。

（4）new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()： //该拒绝策略为：队列满了，尝试去和最早的进程竞争，不会抛出异常

如何设置线程池的最大大小？

CPU密集型和IO密集型！（调优！）

1、CPU密集型：电脑的核数是几核就选择几；选择maximunPoolSize的大小

我们可以使用代码来来获取逻辑处理器数量。

于是cpu密集型的写法如下：

2、I/O密集型：

在程序中有15个大型任务，io十分占用资源；

I/O密集型就是判断我们程序中十分耗I/O的线程数量，大约是最大耗I/O线程数的一倍到两倍之间

12、四大函数式接口（必需掌握）

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

函数式接口：只有一个方法的接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {public abstract void run();
}
// 超级多的@FunctionalInterface
// 简化编程模型，在新版本的框架底层大量应用
// foreach()的参数也是一个函数式接口，消费者类的函数式接口

代码测试：

Function函数型接口

import java.util.function.Function;/*** Function函数型接口，有一个输入参数，一个输出* 只要是 函数型接口 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>() {//            //匿名类
//            @Override
//            public String apply(String o) {//                return o;
//            }
//        };//lambda表达式简化Function<String,String> function = (str) ->{return str;};System.out.println(function.apply("abc"));}
}

Predicate 断定型接口

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) {//可以判断字符串是否为空Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty();};System.out.println(predicate.test("11"));System.out.println(predicate.test(""));}
}

Consummer 消费型接口

import java.util.function.Consumer;
/*** 消费型接口 没有返回值！只有输入！*/
public class Demo03 {public static void main(String[] args) {Consumer<String> consumer = (str)->{System.out.println(str);};consumer.accept("abc");}
}

Supplier 供给型接口

import java.util.function.Supplier;/*** 供给型接口，只返回，不输入*/
public class Demo04 {public static void main(String[] args) {Supplier<String> supplier = ()->{return "1024";};System.out.println(supplier.get());}
}

13、Stream流式计算

什么是Stream流式计算？

大数据：存储+计算！

存储：集合、MySQL 本质就是存储东西的

计算：都是流式计算~

=== 链式编程 ===

import java.util.Arrays;
import java.util.List;/*** 题目要求* 筛选用户* 1、ID 必须是偶数* 2、年龄大于23岁* 3、用户名转换为大写* 4、用户名字母倒者排序* 5、只输出一个用户*/
public class Test {public static void main(String[] args) {User user1 = new User(1,"a",21);User user2 = new User(2,"b",22);User user3 = new User(3,"c",23);User user4 = new User(4,"d",24);User user5 = new User(5,"e",25);User user6 = new User(6,"f",26);//集合就是存储List<User> list = Arrays.asList(user1, user2, user3, user4, user5, user6);//第二种方法！！  Arrays.asList和new ArrayList<>()的区别！！！
//        ArrayList<User> list1 = new ArrayList<>();
//        list1.add(user1);
//        list1.add(user2);
//        list1.add(user3);
//        list1.add(user4);
//        list1.add(user5);
//        list1.add(user6);//System.out.println(list);//System.out.println(list1);//两个的输出结果相同//[User(id=1, name=a, age=21), User(id=2, name=b, age=22), User(id=3, name=c, age=23), User(id=4, name=d, age=24), User(id=5, name=e, age=25), User(id=6, name=f, age=26)]//[User(id=1, name=a, age=21), User(id=2, name=b, age=22), User(id=3, name=c, age=23), User(id=4, name=d, age=24), User(id=5, name=e, age=25), User(id=6, name=f, age=26)]//计算交给流//链式编程！！！！list.stream()                                                    //将list转换成stream对象.filter((u)->{ return u.getId()%2==0; })                 //过滤用户，u会自动遍历.filter((u)->{return u.getAge()>23;})                    //.map((u)->{return u.getName().toUpperCase();})           // 转换为大写.sorted((uu1,uu2)->{                                     // 排序return uu2.compareTo(uu1);                           // uu2对uu1排序  就是倒序}).limit(1).forEach(System.out::println);}
}

14、ForkJoin

什么是ForkJoin？

ForkJoin 在JDK1.7，并行执行任务！提高效率~。在大数据量速率会更快！

大数据中：Map Reduce 核心思想->把大任务拆分为小任务！

ForkJoin 特点：工作窃取！

实现原理是：双端队列！从上面和下面都可以去拿到任务进行执行！

如何使用ForkJoin?

1、通过ForkJoinPool来执行
2、计算任务 execute(ForkJoinTask<?> task)

3、计算类要去继承ForkJoinTask；

ForkJoin的计算类！

import java.util.concurrent.RecursiveTask;public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {private long star;private long end;//临界值private long temp=1000000L;public ForkJoinDemo(long star, long end) {this.star = star;this.end = end;}/*** 计算方法* @return Long*/@Overrideprotected Long compute() {if((end-star)<temp){Long sum = 0L;for (Long i = star; i < end; i++) {sum+=i;}
//            System.out.println(sum);return sum;}else {//使用forkJoin 分而治之 计算//计算平均值long middle = (star+ end)/2;ForkJoinDemo forkJoinDemoTask1 = new ForkJoinDemo(star, middle);forkJoinDemoTask1.fork();  //拆分任务，把线程任务压入线程队列ForkJoinDemo forkJoinDemoTask2 = new ForkJoinDemo(middle, end);forkJoinDemoTask2.fork();  //拆分任务，把线程任务压入线程队列long taskSum = forkJoinDemoTask1.join() + forkJoinDemoTask2.join();return taskSum;}}
}

测试类！

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();test2();test3();}/*** 普通计算*/public static void test1(){long star = System.currentTimeMillis();long sum = 0L;for (long i = 1; i <= 10_0000_0000; i++) {sum+=i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-star));//System.out.println(sum);}/*** 使用ForkJoin*/public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {long star = System.currentTimeMillis();ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();         //通过ForkJoinPool来执行ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0001L); //创建任务的对象//forkJoinPool.execute(task);   执行任务  没有返回结果ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);  //提交任务Long aLong = submit.get();//System.out.println(aLong);long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("sum="+aLong+" 时间："+(end-star));}/*** 使用Stream 并行流*/public static void test3(){long star = System.currentTimeMillis();//Stream并行流()long sum = LongStream.range(0L, 10_0000_0001L).parallel().reduce(0, Long::sum); //parallel 并行//System.out.println(sum);long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-star));}
}

.parallel().reduce(0, Long::sum)使用一个并行流去计算整个计算，提高效率。

reduce方法的优点：

15、异步回调

Future 设计的初衷：对将来的某个事件结果进行建模！

其实就是前端 --> 发送ajax异步请求给后端

但是我们平时都使用CompletableFuture

（1）没有返回值的runAsync异步回调

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{// 发起 一个 请求System.out.println(System.currentTimeMillis());System.out.println("11---------------------");CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(()->{  //static 直接调用//发起一个异步回调任务 去异步执行try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"333.....");});System.out.println(System.currentTimeMillis());System.out.println("222------------------------------");//输出执行结果System.out.println(future.get()+"444");  //异步回调获取返回值，获取执行结果，这里会阻塞}
}

(2）有返回值的异步回调supplyAsync

//有返回值的异步回调
// ajax 成功和失败的回调  失败返回的是错误信息
CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName());try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);int i=1/0;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return 1024;
});
System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {//success 回调System.out.println("t=>" + t); //正常的返回结果System.out.println("u=>" + u); //抛出异常的 错误信息
}).exceptionally((e) -> {//error回调System.out.println(e.getMessage()); //可以获取到错误的返回结果return 404;
}).get());  // 获得返回值
}

whenComplete: 有两个参数，一个是t 一个是u

T：是代表的 正常返回的结果；

U：是代表的 抛出异常的错误信息；

如果发生了异常，get可以获取到exceptionally返回的值；

发生异常的结果

16、JMM

对Volatile 的理解

Volatile 是 Java 虚拟机提供 轻量级的同步机制

1、保证可见性
2、不保证原子性
3、禁止指令重排

什么是JMM？

JMM：Java内存模型，不存在的东西，概念！约定！

关于JMM的一些同步的约定：

1、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存；

2、线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中；

3、加锁和解锁是同一把锁；

线程中分为 工作内存、主内存

8种操作:

Read（读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用；
load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中；
Use（使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令；
assign（赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中；
store（存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用；
write（写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中；
lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态；
unlock（解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定；

JMM对这8种操作给了相应的规定：

不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

遇到问题：程序不知道主存中的值已经被修改过了！；

解决办法！

import java.util.concurrent.TimeUnit;public class JMMDemo01 {// 如果不加volatile 程序会死循环// 加了volatile是可以保证可见性的private volatile static Integer number = 0;   //加上volatile 就可以及时通知到子线程，告诉其他线程已经修改了值public static void main(String[] args) {//main线程//子线程1new Thread(()->{while (number==0){}}).start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}number=1;System.out.println(number);}
}

17、Volatile

1、保证可见性

public class JMMDemo01 {// 如果不加volatile 程序会死循环// 加了volatile是可以保证可见性的private volatile static Integer number = 0;public static void main(String[] args) {//main线程//子线程1new Thread(()->{while (number==0){}}).start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//子线程2new Thread(()->{while (number==0){}}).start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}number=1;System.out.println(number);}
}

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，也不能被分割的，要么同时成功，要么同时失败。

import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 不保证原子性* number <=2w**/
public class VDemo02 {private static volatile int number = 0;public synchronized static void add(){number++;//++ 不是一个原子性操作，是两个~三个操作//// 可以给方法加上synchronized,或者另外使用lock  来保证原子性}public static void main(String[] args) {//理论上number  === 20000for (int i = 1; i <= 20; i++) {new Thread(()->{for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {add();}}).start();}//System.out.println(number);while (Thread.activeCount()>2){ //线程数量大于二//main  gcThread.yield();  //线程礼让 保证20个线程都执行完了}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number); //number总是没有2w}
}

如果不加lock和synchronized ，怎么样保证原子性？

找到class文件路径执行javap -c VDemo02.class进行反编译查看字节码文件

解决方法：使用JUC下的原子包下的class；

代码如下：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;/*** 不保证原子性* number <=2w**/
public class VDemo02 {private static volatile AtomicInteger number = new AtomicInteger();public synchronized static void add(){number.getAndIncrement();  //AtomicInteger +1 方法 ，原理CAS}public static void main(String[] args) {for (int i = 1; i <= 20; i++) {new Thread(()->{for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {add();}}).start();}while (Thread.activeCount()>2){Thread.yield();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number); //number总是没有2w}
}

这些类的底层都直接和操作系统挂钩！是在内存中修改值。

Unsafe类是一个很特殊的存在；

什么是指令重排？

我们写的程序，计算机并不是按照我们自己写的那样去执行的

源代码–->编译器优化代码重排–->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，会考虑数据之间的依赖性！

int x=1; //1
int y=2; //2
x=x+5;   //3
y=x*x;   //4//我们期望的执行顺序是 1_2_3_4  可能执行的顺序会变成2134 1324
//可不可能是 4123？ 不可能的

可能造成的影响结果：前提：a b x y这四个值默认都是0

正常的结果： x = 0; y =0; 但是可能由于指令重排

可能在线程A中会出现，先执行b=1，然后再执行x=a；

在B线程中可能会出现，先执行a=2，然后执行y=b；

那么就有可能因为指令重排导致结果如下：x=2; y=1.

volatile可以避免指令重排：

volatile中会加一道内存的屏障，这个内存屏障可以保证在这个屏障中的指令顺序。

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，就可以保证volatile实现的可见性）

总结

volatile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

面试官：那么你知道在哪里用这个内存屏障用得最多呢？单例模式

18、玩转单例模式(重点)

饿汉式、DCL懒汉式

饿汉式

/*** 饿汉式单例  自动加载*/
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];//单例模式都要构造器私有private Hungry(){}//直接使用其对象private final static Hungry hungry = new Hungry();  //保证唯一public static Hungry getInstance(){return hungry;}}

DCL懒汉式单例不安全, 因为反射可以破坏


import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;//懒汉式单例模式  用的时候采取加载
public class LazyMan {private static boolean key = false;private LazyMan(){synchronized (LazyMan.class){if (key==false){key=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 简称DCL懒汉式public static LazyMan getInstance(){//多线程下需要加锁if(lazyMan==null){synchronized (LazyMan.class){if(lazyMan==null){   //如果为空 才去创建称为懒汉式lazyMan=new LazyMan();  //不是一个原子性操作/** new LzyMan()* 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**  就有可能出现指令重排问题*  比如执行的顺序是1 3 2 等*  我们就可以添加volatile保证指令重排问题*/}}}return lazyMan;}//单线程下 是ok的//但是如果是并发的public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {//        for (int i = 0; i < 10; i++) {//            new Thread(()->{//                getInstance();
//            }).start();
//        }
////Java中有反射 可以搞破坏//LazyMan instance = LazyMan.getInstance();//Field key = LazyMan.class.getDeclaredField("key");//key.setAccessible(true);Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); //获得空参构造器declaredConstructor.setAccessible(true); //无视了私有的构造器 破坏单例//通过反射来创建的对象LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();//key.set(lazyMan1,false);LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();//System.out.println(instance);System.out.println(instance2);System.out.println(lazyMan1);}
}

静态内部类

//静态内部类
public class Holder {private Holder(){}public static Holder getInstance(){return InnerClass.holder;}//静态内部类public static class InnerClass{private static final Holder holder = new Holder();}
}

枚举

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;//enum 是什么？ enum本身就是一个Class 类
public enum EnumSingle {INSTANCE;  //这个对象 默认就是单例的public EnumSingle getInstance(){return INSTANCE;}
}class Test{public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE; //获得对象Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//这里的参数 我们根据反编译将class再变为java，然后可以看到一个有参构造declaredConstructor.setAccessible(true); //利用反射去破坏枚举//java.lang.NoSuchMethodException: com.ogj.single.EnumSingle.<init>()EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();  //利用枚举获得对象System.out.println(instance1);System.out.println(instance2);}
}

使用枚举，我们就可以防止反射破坏了。

枚举类型使用JAD最终反编译后源码：

如果我们看idea 的文件：会发现idea骗了我们，它告诉我们是有无参构造的，我们使用jad进行反编译。

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/ogj/single/EnumSingle, name);}private EnumSingle(String s, int i)    //发现有参构造！！！！{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});}
}

19、深入理解CAS

什么是CAS？

大厂必须深入研究底层！！！！修内功！操作系统、计算机网络原理、组成原理、数据结构

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); //实际值//boolean compareAndSet(int expect, int update) 期望值、更新值//如果实际值 和 我的期望值相同，那么就更新实际值//如果实际值 和 我的期望值不同，那么就不更新System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));  //比较并交换System.out.println(atomicInteger.get());//因为期望值是2020  实际值却变成了2021  所以会修改失败//CAS 是CPU的并发原语atomicInteger.getAndIncrement(); //++操作System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));System.out.println(atomicInteger.get());}
}

进入我们的getAndIncrement() 查看原理

查看Unsafe源码

Unsafe类

总结：

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，使用的是自旋锁。

缺点：

循环会耗时；
一次性只能保证一个共享变量的原子性；
它会存在ABA问题

CAS：ABA问题？(狸猫换太子)

线程1：期望值是1，要变成2；

线程2：两个操作：

1、期望值是1，变成3
2、期望是3，变成1

所以对于线程1来说，它拿到的A的值还是1，所以就出现了ABA问题，骗过了线程1；

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class casDemo {public static void main(String[] args) {AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);//==================================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, 2022));   //其实已经有线程修改过我们的值了System.out.println(atomicInteger.get());}
}

那么我们要怎么才能知道有线程修改过值？乐观锁！

原子引用来解决！！

20、原子引用

解决ABA问题，对应的思想：就是使用了乐观锁~

带版本号的原子操作！

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;public class casDemo {public static void main(String[] args) {AtomicStampedReference<Integer> atomicInteger = new AtomicStampedReference<>(20, 1);  //初始值，时间戳（版本号）//我们要让b线程知道a线程的操作new Thread(()->{int stamp = atomicInteger.getStamp();  //获得版本号System.out.println("a1->"+stamp);try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(20, 21, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));System.out.println("a2->"+atomicInteger.getStamp());System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(21, 20, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));System.out.println("a3->"+atomicInteger.getStamp());},"a").start();new Thread(()->{int stamp = atomicInteger.getStamp();  //获得版本号System.out.println("b1->"+stamp);try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(20, 66, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));System.out.println("b2->"+atomicInteger.getStamp());},"b").start();
}

Integer 使用了对象缓存机制，默认范围是-128~127，查过这个值就会重新分配内存空间，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。

所以如果遇到，使用大于128的时候，使用原子引用的时候，如果超过了这个值，那么就不会进行版本上升！

那么如果我们使用小于128的时候：

正常业务操作中，我们一般引用使用的是一个个对象，而不是Integer，一般情况不会遇到这种情况。

21、各种锁的理解

1、公平锁、非公平锁

公平锁：非常公平；不能插队的，必须先来后到；

/*** Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the* given fairness policy.** @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy*/
public ReentrantLock(boolean fair) {   //为true 就是公平锁sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

非公平锁：非常不公平，允许插队的，可以改变顺序（默认都是非公平！）。

/*** Creates an instance of {@code ReentrantLock}.* This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.*/
public ReentrantLock() {sync = new NonfairSync();
}

2、可重入锁

可重入锁(递归锁)

Synchronized锁

import java.util.concurrent.TimeUnit;//Synchronized
public class Demo01 {public static void main(String[] args) {Phone phone = new Phone();Phone phone1 = new Phone();new Thread(()->{phone.sms();},"A").start();new Thread(()->{phone1.sms();},"B").start();}}class Phone{public synchronized void sms(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> sms");call();//这里也有一把锁}public synchronized void call(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");}
}

A=> sms
A=> call
B=> sms
B=> call

lock锁

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;//lock
public class Demo02 {public static void main(String[] args) {Phone2 phone = new Phone2();new Thread(()->{phone.sms();},"A").start();new Thread(()->{phone.sms();},"B").start();}}
class Phone2{Lock lock=new ReentrantLock();public void sms(){lock.lock(); //细节：这个是两把锁，两个钥匙 lock()和unlock() 必须配对！//lock锁必须配对，否则就会死锁在里面try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> sms");call();//这里也有一把锁} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {lock.unlock();}}public void call(){lock.lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=> call");}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {lock.unlock();}}
}

lock锁必须配对，相当于lock和 unlock 必须数量相同；
在外面加的锁，也可以在里面解锁；在里面加的锁，在外面也可以解锁；

3、自旋锁

spinlock

自己设计自旋锁：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;/*** 自旋锁
*/
public class SpinlockDemo {//int        0//Thread     nullAtomicReference<Thread> atomicReference=new AtomicReference<>(); //原子引用//加锁public void myLock(){Thread thread = Thread.currentThread();  //获取当前线程System.out.println(thread.getName()+"===> myLock");//自旋锁while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ==> 自旋中~");}}//解锁public void myUnLock(){Thread thread=Thread.currentThread();System.out.println(thread.getName()+"===> myUnLock");atomicReference.compareAndSet(thread,null);}}

测试

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();// 我们现在用自己的锁  原理使用的是自旋锁
//        SpinlockDemo spinlockDemo=new SpinlockDemo();
//        spinlockDemo.myLock();
//        spinlockDemo.myUnLock();//使用CAS实现自旋锁SpinlockDemo spinlockDemo=new SpinlockDemo();new Thread(()->{spinlockDemo.myLock();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {spinlockDemo.myUnLock();}},"t1").start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(()->{spinlockDemo.myLock();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {spinlockDemo.myUnLock();}},"t2").start();}
}

t2进程必须等待t1进程Unlock后，才能Unlock，在这之前进行自旋等待。。。。

4、死锁

死锁是什么？

死锁测试，怎么排除死锁：

import java.util.concurrent.TimeUnit;public class DeadLock {public static void main(String[] args) {//放两个资源  互相去争抢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;}@Overridepublic 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定位进程号，jdk的bin目录下：有一个jps

命令：jps -l 在死锁的条件下，在IDEA终端执行

2、使用jstack+ 进程号找到死锁信息

一般情况信息在最后：

面试，工作中！排查问题！

1、日志

2、堆栈信息