Java并发编程JUC

2020-05-16 技术收录 Java Java并发编程评论字数统计:17240字阅读时长:35分

JUC

1 、什么是JUC

java.util 工具包、包、分类

业务：普通的线程代码 Thread

Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低！

2 、线程和进程

线程、进程，如果不能使用一句话说出来的技术，不扎实！

进程：一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合；

一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个！

Java默认有几个线程？ 2 个 mian、GC

线程：开了一个进程 Typora，写字，自动保存（线程负责的）

对于Java而言：Thread、Runnable、Callable

Java 真的可以开启线程吗？ 开不了,底层调用的是native方法，调用本地方法

public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }
// 本地方法，底层的C++ ，Java 无法直接操作硬件 
private native void start0();

并发、并行

并发编程：并发、并行

并发（多线程操作同一个资源）

CPU 一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破，快速交替

并行（多个人一起行走）

CPU 多核，多个线程可以同时执行；线程池

并发编程的本质：充分利用CPU的资源

所有的公司都很看重！

企业，挣钱=> 提高效率，裁员，找一个厉害的人顶替三个不怎么样的人；

人员（减）、技术成本（高）

线程有几个状态

//Thread.State
public enum State {
    // 新生
    NEW,
    // 运行 
    RUNNABLE, 
    // 阻塞 
    BLOCKED, 
    // 等待，死死地等 
    WAITING, 
    // 超时等待 
    TIMED_WAITING, 
    // 终止 
    TERMINATED; 
}

wait/sleep 区别

1 、来自不同的类

wait => Object

sleep => Thread

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

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 可以再任何地方睡

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

都需要捕获中断异常，它们都可以被interrupted方法中断。

3 、Lock锁（重点）

传统 Synchronized

// 基本的卖票例子
import java.time.OffsetDateTime;
/**
     * 真正的多线程开发，公司中的开发，降低耦合性
     * 线程就是一个单独的资源类，没有任何附属的操作！
     * 1、 属性、方法
     */
public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 并发：多线程操作同一个资源类, 把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();
        // @FunctionalInterface 函数式接口，jdk1.8 lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{
            for (int i = 1 ; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1 ; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1 ; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"C").start();

         }
     }
 // 资源类 OOP
    class Ticket {
        // 属性、方法
        private int number = 30 ;

        // 卖票的方式
        // synchronized 本质: 队列，锁
        public synchronized void sale(){
            if (number> 0 ){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余："+number);
            }
        }
    }

Lock接口

公平锁：十分公平：可以先来后到非公平锁：十分不公平：可以插队（默认）

package com.kuang.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
        Ticket2 ticket = new Ticket2();

        // @FunctionalInterface 函数式接口，jdk1.8  lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
            ticket.sale();},"A").start();
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
            ticket.sale();},"B").start();
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
            ticket.sale();},"C").start();

    }
    // Lock三部曲
    // 1、 new ReentrantLock();
    // 2、 lock.lock(); // 加锁
    // 3、 finally=>  lock.unlock(); // 解锁
    class Ticket2 {
        // 属性、方法
        private int number = 30;

        Lock lock = new ReentrantLock();

        public 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！

锁是什么，如何判断锁的是谁！

4 、生产者和消费者问题

面试的：单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁

生产者和消费者问题 Synchronized 版

/**
     * 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题！  等待唤醒，通知唤醒
     * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   num = 0
     * A num+1
     * B num-1
     */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        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{ // 数字 资源类
    private int number = 0;
    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        if (number!=0){  //0
            // 等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        // 通知其他线程，我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }
    //-1
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        if (number==0){ // 1
            // 等待
            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 B C D 4 个线程！虚假唤醒

if 改为 while 判断

package com.kuang.pc;

/**
     * 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题！  等待唤醒，通知唤醒
     * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   num = 0
     * A num+1
     * B num-1
     */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        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();
    }
}

// 判断等待，业务，通知
class Data{ // 数字 资源类
    private int number = 0;
    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        while (number!=0){  //0
            // 等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        // 通知其他线程，我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }
    //-1
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        while (number==0){ // 1
            // 等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        // 通知其他线程，我-1完毕了
        this.notifyAll();
    }
}

JUC版的生产者和消费者问题

使用JUC的lock，就是要有一个try catch finally块，在try前lock.lock(),在try中写具体的业务代码，finnally中释放锁lock.unlock();

模板

通过Lock 找到 Condition

代码实现：

package com.kuang.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.decrement();
                } 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){  //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 synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (number==0){ // 1
                // 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，优势和补充！

Condition 精准的通知和唤醒线程

代码测试：

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 data = new Data3();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printA();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printB();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printC();
            }
        },"C").start();
    }

}

class Data3{ // 资源类 Lock

    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  3C

    public void printA(){
        lock.lock();
        try {
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            while (number!=1){
                // 等待
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");
            // 唤醒，唤醒指定的人，B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } 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()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒，唤醒指定的人，c
            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
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            while (number!=3){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒，唤醒指定的人，c
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

}

5 、 8 锁现象

如何判断锁的是谁！永远的知道什么锁，锁到底锁的是谁！

深刻理解我们的锁（只会锁两个东西1.new出来的对象，class模板）

import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 * 1、标准情况下，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话  （锁的是同一个对象，谁先拿到锁谁就先执行）
 * 1、sendSms延迟4秒，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话（锁的是同一个对象，谁先拿到锁谁就先执行）
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();

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

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

class Phone{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
    // 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
    public synchronized void sendSms(){
        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");
    }

}

package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 3、 增加了一个普通方法后！先执行发短信还是打电话？ 普通方法：打电话（这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响）
 * 4、 两个对象，两个同步方法， 发短信还是 打电话？ // 打电话（两个对象，两个调用者，两把锁！普通方法锁的是迪调用者）
 */
public class Test2  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象，两个调用者，两把锁！
        Phone2 phone1 = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

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

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

class Phone2{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！
    public synchronized void sendSms(){
        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");
    }

    // 这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响
    public void hello(){
        System.out.println("hello");
    }

}

package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 5、增加两个静态的同步方法，只有一个对象，先打印 发短信？打电话？    发短信（静态方法锁的是class，谁先拿到锁谁先执行）
 * 6、两个对象！增加两个静态的同步方法， 先打印 发短信？打电话？		 发短信（静态方法锁的是class，谁先拿到锁谁先执行）
 */
public class Test3  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象的Class类模板只有一个，static，锁的是Class
        Phone3 phone1 = new Phone3();
        Phone3 phone2 = new Phone3();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

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

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

// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone3{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！
    // static 静态方法
    // 类一加载就有了！锁的是Class
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    public static synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

}

package com.kuang.lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
     * 1、1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，一个对象，先打印 发短信？打电话？    打电话（二者锁的对象不一样，是两把锁：静态同步方法锁的是class，普通对象锁的是 调用者）
     * 2、1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，两个对象，先打印 发短信？打电话？打电话（二者锁的对象不一样，是两把锁：静态同步方法锁的是class，普通对象锁的是 调用者）
     */
public class Test4  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象的Class类模板只有一个，static，锁的是Class
        Phone4 phone1 = new Phone4();
        Phone4 phone2 = new Phone4();
        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

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

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

// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone4{

    // 静态的同步方法 锁的是 Class 类模板
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    // 普通的同步方法  锁的调用者
    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

}

小结

new this 具体的一个手机

static Class 唯一的一个模板

6 、集合类不安全

List 不安全

package com.kuang.unsafe;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

// java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 并发下 ArrayList 不安全的吗，Synchronized；
        /**
             * 解决方案；
             * 1、List<String> list = new Vector<>();  vector先于Arraylist出现
             * 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；
        //CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。
        // 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？
        /**
        Vector使用的是synchronized  //效率低
        CopyOnWriteArrayList使用的是Lock   
        */

        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(list);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

聊聊并发-Java中的Copy-On-Write容器

学习方法推荐： 1 、先会用、 2 、货比 3 家，寻找其他解决方案， 3 、分析源码！

Set 不安全

blockingQueue：阻塞队列

package com.kuang.unsafe;

import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

/**
 * 同理可证 ： ConcurrentModificationException 并发修改异常
 * //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() {//HashSet的底层就是HashMap
    map = new HashMap<>();
}

// add set 本质就是 map key是无法重复的！
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

private static final Object PRESENT = new Object(); // 不变得值！

Map 不安全

回顾Map基本操作

package com.kuang.unsafe;

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

// ConcurrentModificationException
public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        // map 是这样用的吗？ 不是，工作中不用 HashMap
        // 默认等价于什么？  new HashMap<>(16,0.75);
        // Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //Map<String, String> map1 = Collections.synchronizedMap(map);
        // 唯一的一个家庭作业：研究ConcurrentHashMap的原理
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 1; i <=30; i++) {
            new Thread(()->{
		       map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

7 、Callable ( 简单 )

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

![image-20200515124046297](/resources/技术收录/Java/java并发/image-20200515124046297.png

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

/**
     * 1、探究原理
     * 2、觉自己会用
     */
public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, 
    InterruptedException {
        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>( Callable )).start();
        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

        Integer o = (Integer) futureTask.get(); //这个get 方法可能会产生阻塞！把他放到最后
        // 或者使用异步通信来处理！
        System.out.println(o);

    }
}

class MyThread implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() {
        System.out.println("call()"); // 会打印几个call
        // 耗时的操作
        return 1024;
    }
}
class MyThread1 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
    }
}

细节：

1 、有缓存

2 、结果可能需要等待，会阻塞！

8 、常用的辅助类(必会)

8.1、CountDownLatch

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！

8.2、CyclicBarrier

加法计数器

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();
        }

    }
}

8.3、Semaphore

Semaphore：信号量

抢车位！

6 车—3个停车位置

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 线程数量：停车位! 限流！
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        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 {
                    semaphore.release(); // release() 释放
                }

            },String.valueOf(i)).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！

9 、读写锁

ReadWriteLock

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;

/**
 * 独占锁（写锁） 一次只能被一个线程占有
 * 共享锁（读锁） 多个线程可以同时占有
 * ReadWriteLock
 * 读-读  可以共存！
 * 读-写  不能共存！
 * 写-写  不能共存！
 */
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();
        // 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();
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    // 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");
    }
}

10 、阻塞队列

阻塞队列：

BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西

什么情况下我们会使用阻塞队列：多线程并发处理，线程池！

学会使用队列

添加、移除

四组API

方式抛出异常有返回值，不抛出异常阻塞等待超时等待

方式	抛出异常	（不抛出异常）有返回值	阻塞等待	超时等待
添加	add	oﬀer()	put()	oﬀer(,,)
移除	remove	poll()	take()	poll(,)
检测队首元素	element	peek	-	-

/**
 * 抛出异常
 */
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"));
    // IllegalStateException: Queue full 抛出异常！
    // System.out.println(blockingQueue.add("d"));
    
    System.out.println("=-===========");

    System.out.println(blockingQueue.remove());
    System.out.println(blockingQueue.remove());
    System.out.println(blockingQueue.remove());

    // java.util.NoSuchElementException 抛出异常！
    // System.out.println(blockingQueue.remove());
}

/**
 * 有返回值，没有异常
 */
public static void test2(){
    // 队列的大小
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

    System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
    System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
    System.out.println(blockingQueue.offer("c"));

    // System.out.println(blockingQueue.offer("d")); // false 不抛出异常！
    System.out.println("============================");
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll()); // null  不抛出异常！
}

/**
 * 等待，阻塞（一直阻塞）
 */
public static void test3() throws InterruptedException {
    // 队列的大小
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    // 一直阻塞
    blockingQueue.put("a");
    blockingQueue.put("b");
    blockingQueue.put("c");
    // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了，一直阻塞
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take());
    System.out.println(blockingQueue.take()); // 没有这个元素，一直阻塞

}

/**
* 等待，阻塞（等待超时）
*/
public static void test4() throws InterruptedException {
    // 队列的大小
    ArrayBlockingQueue 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); // 等待超过2秒就退出
}

SynchronousQueue 同步队列

没有容量，

进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素！(容量为1)

import java.sql.Time;
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();
    }
}

学了技术，不会用！看的少！

11 、线程池(重点)

线程池：三大方法、 7 大参数、 4 种拒绝策略

池化技术

程序的运行，本质：占用系统的资源！优化资源的使用！=>池化技术

线程池、连接池、内存池、对象池///….. 创建、销毁。十分浪费资源

池化技术：事先准备好一些资源，有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我。

线程池的好处:

1 、降低资源的消耗

2 、提高响应的速度

3 、方便管理。

线程复用、可以控制最大并发数、管理线程

线程池：三大方法

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
// Executors 工具类、3大方法
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 单个线程
//        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定的线程池的大小
//        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 可伸缩的，遇强则强，遇弱则弱
        try {
            for (int i = 0; i < 100; 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(5, 5,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

// 本质ThreadPoolExecutor（）
    
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程池大小
                          int maximumPoolSize, // 最大核心线程池大小
                          long keepAliveTime, // 超时了没有人调用就会释放
                          TimeUnit unit, // 超时单位
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 阻塞队列
                          ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂：创建线程的，一般不用动
                          RejectedExecutionHandler handle // 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

import java.util.concurrent.*;

// Executors 工具类、3大方法

/**
 * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异常
 * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里！
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常！
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 自定义线程池！工作 ThreadPoolExecutor
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(3),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //队列满了，尝试去和
最早的竞争，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");
                });

4 种拒绝策略

/**
 * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异常
 * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里！
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常！
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
 */

小结和拓展

线程池原理之七大参数和四种拒绝策略

池的最大的大小如何去设置！

了解：IO密集型，CPU密集型：（调优）

什么是CPU密集型、IO密集型？

import java.util.concurrent.*;
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 自定义线程池！工作 ThreadPoolExecutor
        // 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，（大于这个线程数，一般设置为两倍）
        // 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,
            Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
            3,
            TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingDeque<>(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();
            }

    }
}

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：只有一个方法的接口

代码测试：

Function函数式接口

import java.util.function.Function;

/**
 * Function 函数型接口, 有一个输入参数，有一个输出
 * 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //
//        Function<String,String> function = new Function<String,String>() {
//            @Override
//            public String apply(String str) {
//                return str;
//            }
//        };

        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！

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(""));
    }
}

Consumer 消费型接口

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("sdadasd");
    }
}

Supplier 供给型接口

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(supplier.get());
    }
}

13 、Stream流式计算

什么是Stream流式计算

大数据：存储 + 计算

集合、MySQL 本质就是存储东西的；

计算都应该交给流来操作！

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 题目要求：一分钟内完成此题，只能用一行代码实现！
 * 现在有5个用户！筛选：
 * 1、ID 必须是偶数
 * 2、年龄必须大于23岁
 * 3、用户名转为大写字母
 * 4、用户名字母倒着排序
 * 5、只输出一个用户！
 */
public class 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(6,"e",25);
        // 集合就是存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
        // 计算交给Stream流
        // lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
        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);
    }
}

// 有参，无参构造，get、set、toString方法！
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User {
    private int id;
    private String name;
    private int age;
}

14 、ForkJoin

什么是 ForkJoin

ForkJoin 在 JDK 1.7 ，并行执行任务！提高效率。大数据量！

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

ForkJoin

import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
 * 求和计算的任务！
 * 3000   6000（ForkJoin）  9000（Stream并行流）
 * // 如何使用 forkjoin
 * // 1、forkjoinPool 通过它来执行
 * // 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
 * // 3. 计算类要继承 ForkJoinTask
 */
public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {

    private Long start;  // 1
    private Long end;    // 1990900000

    // 临界值
    private Long temp = 10000L;

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    // 计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end-start)<temp){
            Long sum = 0L;
            for (Long i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        }else { // forkjoin 递归
            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：

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.DoubleStream;
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.stream.LongStream;

/**
* 同一个任务，别人效率高你几十倍！
*/
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
        // test1(); // 12224
        // test2(); // 10038
        // test3(); // 153
    }

    // 普通程序员
    public static void test1(){
        Long sum = 0L;
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
            sum += i;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-start));
    }

    // 会使用ForkJoin
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<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="+sum+" 时间："+(end-start));
    }

    public static void test3(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        // Stream并行流 ()  (]
        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));
    }

}

15 、异步回调

Future 设计的初衷：对将来的某个事件的结果进行建模

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 异步调用： CompletableFuture
 * // 异步执行
 * // 成功回调
 * // 失败回调
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 没有返回值的 runAsync 异步回调
//        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());

        /**
         * succee Code 200
         * error Code 404 500
         */
    }
}

16 、JMM

jmm:java内存模型（java memory model）

请你谈谈你对 Volatile 的理解

Volatile 是 Java 虚拟机提供 轻量级的同步机制(synchronized)

1 、保证可见性

2 、不保证原子性

3 、禁止指令重排

什么是JMM

JMM ： Java内存模型，不存在的东西，概念！约定！

关于JMM的一些同步的约定：

1 、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存。

2 、线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中！

3 、加锁和解锁是同一把锁

线程 工作内存 、 主内存

jmm8 种操作：

内存交互操作有 8 种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read和write操作在某些平台上允许例外）

lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态

unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定

read （读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用

load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中

use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令

assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中

store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用

write （写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须 write

不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存

不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存

一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作

一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁

如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值

如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量

对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

问题：程序不知道主内存的值已经被修改过了

17 、Volatile

1 、保证可见性

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 对主内存的变化不知道的
            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（acid原则）

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。

// volatile 不保证原子性
public class VDemo02 {
    // volatile 不保证原子性 synchronized可以保证
    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){ // main  gc
            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

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

// volatile 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){ // main  gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

这些类的底层都直接和操作系统挂钩！在内存中修改值！Unsafe类是一个很特殊的存在！

指令重排

什么是指令重排：你写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的。

源代码–>编译器优化的重排–> 指令并行也可能会重排–> 内存系统也会重排—> 执行

处理器在进行指令重排的时候，考虑：数据之间的依赖性！

int x = 1; // 1
int y = 2; // 2
x = x + 5; // 3
y = x * x; // 4

我们所期望的：1234  但是可能执行的时候回变成 2134  1324 
可不可能是  4123！

可能造成影响的结果： a b x y 这四个值默认都是 0 ；

线程A	线程B
x=a	y=b
b=1	a=2

正常的结果： x = 0；y = 0；但是可能由于指令重排

线程A	线程B
b=1	a=2
x=a	y=b

指令重排导致的诡异结果： x = 2；y = 1；

非计算机专业

volatile可以避免指令重排：

内存屏障。CPU指令。作用：

1 、保证特定的操作的执行顺序！

2 、可以保证某些变量的内存可见性（利用这些特性volatile实现了可见性）

Volatile 是可以保持可见性。不能保证原子性，由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生！

18 、彻底玩转单例模式

饿汉式 DCL懒汉式，深究！

饿汉式

// 饿汉式单例
public class Hungry {
    // 可能会浪费空间
    /*
    private byte[] data1 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data2 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data3 = new byte[1024*1024];
    private byte[] data4 = new byte[1024*1024];*/
   //单例模式最重要的思想就是构造器私有化
    private Hungry(){
    }
    //不管三七二十一上来就先new一个对象
    private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();

    public static Hungry getInstance(){
        return HUNGRY;
    }
}

DCL 懒汉式

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private LazyMan(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"Ok");
    }
    private static LazyMan lazyMan;
    public static LazyMan getInstance(){
        if (lazyMan==null){
            lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
        }
        return lazyMan;
    }
    //单线程下确实单例ok，但是在多线程下会出错
    public static void main(String args[]){
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(()->{
                LazyMan.getInstance();
            }).start();
        }
    }
}

加锁

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    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){//第一层加测
            synchronized (LazyMan.class){//锁
                if (lazyMan==null){//第二层检测
                    lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                }
            }
        }
        return lazyMan;
    }
    //这样的话理论上是没有什么问题的，但是有可能会出现问题 lazyMan = new LazyMan();不是原子性操作
    /**
 * 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
 * 会发生指令重排现象
 * 123
 * 132 A
 *     B // 此时lazyMan还没有完成构造
 
 因此需要加 volatile
 */
    public static void main(String args[]){
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(()->{
                LazyMan.getInstance();
            }).start();
        }
    }
}

真正的DCL

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private LazyMan(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"Ok");
    }
    //加锁防止new的时候发生指令重排的现象
    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){//第一层加测
            synchronized (LazyMan.class){//锁
                if (lazyMan==null){//第二层检测
                    lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                    
                }
            }
        }
        return lazyMan;
    }
    //这样的话理论上是没有什么问题的，但是有可能会出现问题 lazyMan = new LazyMan();不是原子性操作
    /**
 * 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
 * 会发生指令重排现象
 * 123
 * 132 A
 *     B // 此时lazyMan还没有完成构造
 
 因此需要加 volatile
 */
    public static void main(String args[]){
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(()->{
                LazyMan.getInstance();
            }).start();
        }
    }
}

静态内部类

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

但是者三种方法在反射面前都是不安全的

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    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;
    }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = 
LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);//获取空参构造器
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}
//可以发现这两个对象不是同一个对象

解决：在构造器在判断一次

三重检测：可以避免某一种反射的破坏

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (lazyMan != null){
                throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
            }
        }
    }
    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;
    }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = 
            LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);//获取空参构造器
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}

在我们两个对象都是使用反射获取的时候又会发生错误

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (lazyMan != null){
                throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
            }
        }
    }
    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;
    }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = 
LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);//获取空参构造器
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}

解决：红绿灯

可以定义一个变量（可以进行加密）qinjiang进行处理，如果不通过反编译的话，它是找不到qinjiang这个关键字的

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private static boolean qinjiang = false;
    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (qinjiang == false){
                qinjiang = true;
            }else {
                throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
            }
            }
    }
    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;
    }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws Exception {
      Constructor<LazyMan> declaredConstructor = 
LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);//获取空参构造器
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}

再破坏一下，通过反射可以获取变量qinjiang，通过反射修改这个值

这样的话反射又被破坏了

import com.sun.corba.se.impl.orbutil.CorbaResourceUtil;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
// 懒汉式单例DCL
// 道高一尺，魔高一丈！
public class LazyMan {
    private static boolean qinjiang = false;
    private LazyMan(){
        synchronized (LazyMan.class){
            if (qinjiang == false){
                qinjiang = true;
            }else {
                throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
            }
            }
    }
    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;
    }
    // 反射！
    public static void main(String[] args) throws Exception {
//        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Field qinjiang = LazyMan.class.getDeclaredField("qinjiang");
        qinjiang.setAccessible(true);
        Constructor<LazyMan> declaredConstructor = 
LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);//获取空参构造器
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();
        qinjiang.set(instance,false);
        LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
    }
}
/**
 * 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
 *
 * 123
 * 132 A
 *     B // 此时lazyMan还没有完成构造
 */

究极解决办法使用枚举

单例不安全，反射

枚举

我们观察反射newInstance的方法

@CallerSensitive
    public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
            }
        }
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }

可以发现这里有一个会抛出一个枚举的异常（不能使用反射破坏枚举），所以我们有了一个解决的思路

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){
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        EnumSingle instance2 = EnumSingle.INSTANCE;
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);
    }
}
//结果发现这两个对象肯定是一致的

我们说反射不能破坏枚举，这里我们尝试使用反射破坏枚举

通过class文件分析源码时有参构造还是无参构造：发现

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 NoSuchMethodException, 
IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = 
EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(null);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        // NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.<init>()
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);

    }
}

结果发现此时抛出的异常和我们预想的异常不一样（枚举类中没有这样一个空参的构造方法）：idea欺骗了我们

然后我们去反编译这个类看一下源码

javap -p EnumSingle.class

但是我们发现这个代码中也有一个空参的构造方法，此时的我们就有点蒙，这个源码也欺骗了我们(因为程序执行的结果告诉我们它确实没有无参构造函数，运行的结果时不能欺骗我们的)

这样的话，我们就需要一个更专业的软件jad.exe

将jas.exe放到class文件目录

jad -sjava EnumSingle.class

得到源码文件

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

package com.kuang.single;

public final class EnumSingle extends Enum
{

    public static EnumSingle[] values()
    {
        return (EnumSingle[])$VALUES.clone();
    }

    public static EnumSingle valueOf(String name)
    {
        return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/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
        });
    }
}

枚举类本身就是一个class，只不过是继承了Enum类

我们发现它确实有一个有参构造器(String ,int)

package com.kuang.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 NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
        Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);//一定不要写成Integer
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();

        // NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.<init>()
        System.out.println(instance1);
        System.out.println(instance2);

    }

}

此时确实抛出了反射中异常

19 、深入理解CAS

什么是 CAS

大厂你必须要深入研究底层！有所突破！修内功，操作系统，计算机网络原理

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, CAS 是CPU的并发原语！
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        atomicInteger.getAndIncrement()
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

Unsafe 类

操作内存

如果var1对象的内存地址偏移值var2还是我们期望的var5,我们就把var5+偏移量var4(1)

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）

其中一个线程将A=1改为了A=3,又将A=3改为了A=1

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, CAS 是CPU的并发原语！
        // ============== 捣乱的线程 ==================
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        // ============== 期望的线程 ==================
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 6666));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

20 、原子引用

解决ABA 问题，引入原子引用！对应的思想：乐观锁！

带版本号的原子操作！

package com.kuang.cas;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

public class CASDemo {
    //AtomicStampedReference 注意，如果泛型是一个包装类，注意对象的引用问题
    // 正常在业务操作，这里面比较的都是一个个对象
    static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1,1);
    // CAS  compareAndSet : 比较并交换！
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
            System.out.println("a1=>"+stamp);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            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();
    }
}

注意：

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；

21 、各种锁的理解

1 、公平锁、非公平锁

公平锁：非常公平，不能够插队，必须先来后到！

非公平锁：非常不公平，可以插队（默认都是非公平）

Lock lock =new ReentrantLock();//默认就是非公平锁
public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
Lock lock =new ReentrantLock(true);//使用公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {
    sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

2 、可重入锁

可重入锁（递归锁）

Synchronized

import javax.sound.midi.Soundbank;
// Synchronized
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
        },"A").start();
        new Thread(()->{
            phone.sms();
        },"B").start();
    }
}
class Phone{
    public synchronized void sms(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
        call(); // 这里也有锁
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
    }
}

Lock 版

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
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(); // 细节问题：lock.lock(); lock.unlock(); // lock 锁必须配对，否则就会死在里面
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
            call(); // 这里也有锁
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
            lock.unlock();
        }
    }
    public void call(){
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

3 、自旋锁

spinlock

我们来自定义一个锁测试

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
/**
 * 自旋锁
 */
public class SpinlockDemo {
    // int   0
    // Thread  null
    AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
    // 加锁
    public void myLock(){
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> mylock");
        // 自旋锁
        while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
        }
    }
    // 解锁
    // 加锁
    public void myUnLock(){
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(Thread.currentThread().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();
        // 底层使用的自旋锁CAS
        SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
        new Thread(()-> {
            lock.myLock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } 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();
    }
}

4 、死锁

死锁是什么

死锁测试，怎么排除死锁：

import com.sun.org.apache.xpath.internal.SourceTree;
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

面试，工作中！排查问题：

1 、日志 9

2 、堆栈 1

本文链接: https://mumulx.github.io/2020/05/juc/

License：CC BY 4.0 CN

木木就是两个木木木

愿生活不太拥挤，愿笑容不必刻意。