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B 站学习视频遇见狂神说《JUC并发编程最新版通俗易懂》
1、什么是JUC
源码 + 官方文档 面试高频问!
java.util
工具包、包、分类- 业务:普通的线程代码 Thread
- Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!
2、线程和进程
线程、进程
-
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
2
个线程,main和gc垃圾回收
- Java默认有
-
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无法开启线程
public synchronized void start() { / * This method is not invoked for the main method thread or "system" * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added * to this method in the future may have to also be added to the VM. * * A zero status value corresponds to state "NEW". */ if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); /* Notify the group that this thread is about to be started * so that it can be added to the group's list of threads * and the group's unstarted count can be decremented. */ group.add(this); boolean started = false; try { start0(); started = true; } finally { try { if (!started) { group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { /* do nothing. If start0 threw a Throwable then it will be passed up the call stack */ } } }//这是一个C++底层,Java是没有权限操作底层硬件的 private native void start0();
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)
并行:多个人一起走
- CPU多核,多个线程可以同时执行,线程池
public class Test1{ public static void main(String[] args){ //获取CPU的核数 //CPU密集型,IO密集型 System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); }}
并发编程的本质:充分利用CPU的资源
线程有几个状态
public enum State { //运行NEW, //运行RUNNABLE, //阻塞BLOCKED, //等待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
一般企业中使用的休眠是:
TimeUnit.DAYS.sleep(1);//休眠一天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!
3、 使用的范围是不同的
wait必须使用在代码块中
.
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
3、Lock锁(重点)
传统 Synchronized
/* 真正的多线程开发* 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//oopclass Ticket{ private int number=50; //卖票的方式 // synchronized 本质:队列,锁 public synchronized void sale(){if(number>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出了第"+number+" 张票,剩余:"+number+" 张票"); 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 (默认为非公平锁)
Synchronized 和 Lock 区别
- Synchronized 内置的Java关键字, Lock 是一个Java类
- Synchronized 无法判断获取锁的状态,Lock 可以判断是否获取到了锁
- Synchronized 会自动释放锁,lock 必须要手动释放锁!如果不释放锁,死锁
- Synchronized 线程 1(获得锁,阻塞)、线程2(等待,傻傻的等);Lock锁就不一定会等待下去;
- Synchronized 可重入锁,不可以中断的,非公平;Lock ,可重入锁,可以 判断锁,非公平(可以自己设置);
- 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
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; //+1 public 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(); } //-1 public 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 B C D 4 个线程! 虚假唤醒
解决方案:if 改为 while 判断
/* 判断等待,业务,通知*/class Data2{//资源类 数字 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 {try { lock.lock(); //业务代码 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();} } //-1 public void decrement() throws InterruptedException {try { lock.lock(); //业务代码 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();} }}
JUC版的生产者和消费者问题
通过Lock 找到 Condition
代码实现:
/ * 判断等待,业务,通知 */class Data2{//资源类 数字 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 { try { lock.lock(); //业务代码 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(); } } //-1 public void decrement() throws InterruptedException { try { lock.lock(); //业务代码 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(); } }}
5、8锁现象
如何判断锁的是谁!
锁会锁住:对象、Class
深刻理解我们的锁:
问题一:标准情况下,两个线程先打印 发短信 还是 打电话
结果是:
那么问题来了,为什么是这种顺序来打印的,是按顺序执行的吗?答案显然是错误的!
问题二:我们让打短信延迟4s
现在结果是什么情况呢?
结果依然是:发短信 打电话!
原因: synchronized 锁的对象是方法的调用者!两个方法使用的是同一把锁,谁先拿到,谁先执行!
问题三:添加一个普通方法,结果先执行哪一个呢?
结果:先执行hello()
在打印发短信!原因是hello()
是一个普通方法,并不是同步方法,不受Synchronized
锁的影响,如果把发短信里的TimeUnit.SECONDS.sleep(4)
去掉,那么就会顺序执行,限制性发短信再执行hello()
。原因方法sendSms()
和hello()
两者并不会产生影响,在sendSms()
中加入延时时,在线程开始时,就会等待4s
再执行,去掉之后,两个方法并不会有谁等待谁的关系,就会按照顺序进行执行!(个人理解)
问题四:如果使用两个对象,分别调用发短信 和 打电话 那么顺序是什么呢?
结果: 打电话 发短信。
原因: 在发短信中 延时了4s
,再加上Synchronized
锁的对象是方法的调用者,如果有两把锁,就会根据执行时间来决定打印顺序!
问题 5、6 如果在方法上加上
static
变成静态方法!结果又该如何?
结果: 发短信 打电话
原因: 对于static
静态方法来说,对于整个类Class
来说只有一份,对于不同的对象使用的是同一份方法,相当于这个方法是属于这个类的,如果静态方法static
使用了Synchronized
锁定,那么这个Synchronized
锁会锁住整个对象!不管多少个对象,对于静态的锁都只有一把锁,谁先拿到这个锁谁先执行!其他进程都需要等待!
问题七:如果把两个方法设置为一个静态方法、一个同步方法,结果又将如何?
结果: 打电话 发短信
原因: 因为一个锁的是Class
类模板,一个锁的是对象的调用者,call()
不需要等待发短信,直接运行!
问题八:一个静态方法、一个同步方法,使用两个对象进行分别调用,顺序是什么呢?
结果: 打电话 发短信
原因: 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去执行!
6、集合类不安全
List不安全
//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常public class ListTest{ public static void main(String[] args){ List<String> list = new ArrayList<>(); for(int i = 1;i<=30;++i){ new Thread(()->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); },String.valueOf(i)).start(); } }}
执行结果:
结果:ArrayList
在并发情况下是不安全的!
解决方案:
- 切换成
Vector
就是线程安全的!
public class ListTest{ public static void main(String[] args){ List<String> list = new Vector<>(); for(int i = 1;i<=30;++i){ new Thread(()->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); },String.valueOf(i)).start(); } }}
- 使用
Collections.synchronizedList(new ArrayList());
public class ListTest{ public static void main(String[] args){ List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); for(int i = 1;i<=30;++i){ new Thread(()->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); },String.valueOf(i)).start(); } }}
- 使用
JUC
中的包:List list = new CopyOnWriteArrayList();
public class ListTest{ public static void main(String[] args){ List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(); for(int i = 1;i<=30;++i){ new Thread(()->{ list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); },String.valueOf(i)).start(); } }}
CopyOnWriteArrayList
:写入时复制!COW计算机程序设计领域的一种优化策略
多个线程调用的时候,list,读取的时候,固定的,写入(覆盖);在写入的时候避免覆盖,造成数据的问题!
CopyOnWriteArrayList 比 Vector 厉害在哪里?
Vector
的addElement()
方法使用的是Synchronized
,一般使用Synchronized
效率较低
CopyOnWriteArrayList
的add
方法使用的是lock
锁
Set不安全
和List
属于同级,由于List
在并发情况下不安全,则Set
也是不安全的
解决方案:
- 使用
Collections
工具类的synchronized
包装的Set
类 - 使用
CopyOnWriteArraySet
写入复制的JUC
解决方案
//java.util.ConcurrentModificationExceptionpublic class SetTest { public static void main(String[] args) { Set<String> set1 = new HashSet<>(); //Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet()); Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>(); for (int i = 1; i <= 100; i++) { new Thread(()->{ set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5)); System.out.println(set); },String.valueOf(i)).start(); } }}
HashSet底层是什么?
通过底层来看,HashSet
的底层其实就是一个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
//map是这样用的吗? 不是,工作中不使用HashMap//默认等价于什么? new HashMap(16,0.75);//Map<String, String> map = new HashMap();
HashMap
默认加载因子是0.75
,默认的初始容量是16
同样的HashMap
基础类也存在并发修改异常!
public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { //map是这样用的吗? 不是,工作中不使用HashMap //默认等价于什么? new HashMap(16,0.75); //Map map = new HashMap(); // Collections.synchronizedMap() 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(); } }}
解决方案:
- 使用
Collections.synchronizedMap(new HashMap());
处理 - 使用
new ConcurrentHashMap()
进行并发处理
7、Callable(简单)
- 可以有返回值
- 可以抛出异常
- 方法不同
run()/call()
代码测试
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{ @Override public void run(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()); }}
使用Callable进行多线程操作:
Callable
泛型T
就是Call运行方法的返回值类型
Callable如何放入到Thread里面呢?
对于Thread
运行,只能传入Runnable
类型的参数
FutureTask
中可以接受Callable
参数
这样我们就可以先把Callable
放入FutureTask
中,如何再把FutureTask
放入到Thread
就可以了!
public class CallableTest { public static void main(String[] args)throws Exception { //new Thread(new Runnable()).start(); //new Thread(new FutuerTask()).start //构造器 //new Thread(new FutuerTask( Callable )).start for (int i = 1; i <= 10; i++) { MyThread thread = new MyThread(); //适配类:FutureTask FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(thread); //放入Thread使用 new Thread(futureTask,String.valueOf(i)).start(); //获取返回值 String s = futureTask.get(); System.out.println("返回值"+s); } }}class MyThread implements Callable<String>{ @Override public 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 了,并且可以抛出异常
8、常用的辅助类(必须会!)
8.1 CountDownLatch
其实就是一个减法计数器,对于计数器归零之后在进行后面的操作,这是一个计数器
//计数器public class CountDownLatchDemo { public static void main(String[] args) { //总数是6 必须要执行的任何的时候,再使用! CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6); for (int i = 1; i <= 6; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"走了"); countDownLatch.countDown();// 数量-1 },String.valueOf(i)).start(); } try { countDownLatch.await();//等待计数器归 0 ,然后再向下执行 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("关门"); }}
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,再继续向下执行。
8.2 CyclickBarrier
其实就是一个加法计数器
public class CyclicBarrierDemo { public static void main(String[] args) { /* *集齐七颗龙珠召唤神龙 * */ 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; new Thread(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集了"+temp+"颗龙珠"); try { cyclicBarrier.await();//等待 } catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } }).start(); } }}
8.3 Semaphore
Semaphore
:信号量
代码模拟抢车位
public class SemaphoreDemo { public static void main(String[] args) { / * 参数:线程数量 应用场景:限流! */ Semaphore semaphore = new Semaphore(3); for (int i = 1; i <= 3; i++) { new Thread(()->{ //acquire() 得到 try { semaphore.acquire();//抢到车位 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了车位"); TimeUnit.SECONDS.sleep(2); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开了车位"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { //release() 释放 semaphore.release();//释放 } },String.valueOf(i)).start(); } }}
原理:
semaphore.acquire()
获取资源,如果资源已经使用完了,就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!
应用场景:
- 多个共享资源互斥的使用
- 并发限流,控制最大的线程数
9、阻塞队列
BlockingQueue
什么情况下会使用阻塞队列?
- 多线程并发处理
线程A调用线程B,则A必须等待线程B执行完之后才能执行
- 线程池
学会使用队列
方式 | 抛出异常 | 不会抛出异常,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(){ //参数:队列的大小 ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3); // java.lang.IllegalStateException: Queue full 队列满 System.out.println(blockingQueue.add("a")); System.out.println(blockingQueue.add("b")); System.out.println(blockingQueue.add("c")); System.out.println("========================"); // java.util.NoSuchElementException System.out.println(blockingQueue.remove()); System.out.println(blockingQueue.remove()); System.out.println(blockingQueue.remove());}
/ * 不抛出异常 */public static void test2(){ //队列的大小 ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3); // System.out.println(blockingQueue.offer("a")); System.out.println(blockingQueue.offer("b")); System.out.println(blockingQueue.offer("c")); //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 { ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3); 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,一直等待}
/* * 等待,阻塞(等待超时) * */public static void test4() throws InterruptedException { ArrayBlockingQueue<Object> 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", 3, TimeUnit.SECONDS));//超时2秒 System.out.println("=========================="); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll()); System.out.println(blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS));}
SynchronousQueue 同步队列
/ * 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 SynchronousQueueTest { public static void main(String[] args) { SynchronousQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();//同步队列 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 (Exception e) { e.printStackTrace(); } },"T1").start(); new Thread(()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ synchronousQueue.take()); TimeUnit.SECONDS.sleep(3); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+synchronousQueue.take()); TimeUnit.SECONDS.sleep(3); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+synchronousQueue.take()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } },"T2").start(); }}
10、线程池(重点)
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、对象池、内存池///… 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:
- 降低资源的消耗
- 提高响应的速度
- 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
/ * @function Executors 工具类、3大方法 * @author 派 大 星 * @date 2022/3/31 22:49 */public class Demo01 { public static void main(String[] args) { // 单个线程 // ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建一个固定的线程池的大小 // ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 可伸缩的,遇强则强,遇弱则弱 ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); try { for (int i = 1; i <= 100; i++) { threadPool.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok"); }); } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { // 线程池用完,程序执行完关闭线程池 threadPool.shutdown(); } }}
7大参数
源码分析:
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());}public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE ,// 约21亿 oom溢出 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;}
手动创建一个线程池
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 7:12 * 四种拒绝策略 */public class ThreadPoolExecutorDemo { public static void main(String[] args) { ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor( 2, 5, 3, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(3), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); try { for (int i = 1; i <= 9; i++) { //使用自定义线程池创建线程 //最大承载:Deque + max(双端队列 + 最大线程池数) threadPoolExecutor.execute(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok"); }); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { //关闭线程 threadPoolExecutor.shutdown(); } }}
四种拒绝策略
/ * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() 银行满了,还有人进来,不处理这个人,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(竞争成功,执行,竞争不成功,则丢掉任务),也不会抛出异常! */
小结和拓展
了解:IO密集型、CPU密集型
// 最大线程到底如何定义?// 1. CPU 密集型 CPU几核,就是几,可以保持CPU的效率最高!Runtime.getRuntime().availableProcessors()// 2. IO 密集型 > 判断你程序中十分消耗资IO的线程// 程序 15个大型任务,io十分占用资源
11、四大函数式接口(必须掌握)
新时代程序员: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
@FunctionalInterfacepublic interface Runnable { public abstract void run();}//简化编程模型,在新版本框架底层大量应用//foreach(消费者类型的函数式接口)
Function
函数式接口
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 8:05 * 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) { // 工具类:输出输入的值 //// Function function = new Function() {// @Override// public String apply(String s) {// return s;// }// }; // lambda表达式简化 Function<String, String> function = (str)->{return str;}; System.out.println(function.apply("123")); }}
Predicate
断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 19:42 * 断定性接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值! */public class Demo02 { public static void main(String[] args) { //判断字符串是否为空// Predicate predicate = new Predicate() {// @Override// public boolean test(String s) {// return s.isEmpty();// }// }; Predicate<String> predicate = (str)->{ return str.isEmpty(); }; System.out.println(predicate.test("")); }}
Consumer
消费型接口
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 19:48 * Consumer 消费型接口:只有输入,没有返回值! */public class Demo03 { public static void main(String[] args) {// Consumer consumer = new Consumer() {// @Override// public void accept(String s) {// System.out.println(s);// }// }; Consumer<String> consumer =(str)->{ System.out.println(str); }; consumer.accept("dadada"); }}
Supplier
供给型接口
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 19:52 * Supplier 消费型接口:没有参数,只有返回值! */public class Demo04 { public static void main(String[] args) {// Supplier supplier = new Supplier() {// @Override// public String get() {// return "null";// }// }; Supplier<String> supplier =()->{return "xxxx";}; System.out.println(supplier.get()); }}
12、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!
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 20:14 * 题目要求:一分钟内完成此题,只能用一行代码实现! * 现有5个用户!筛选 * 1. ID必须是偶数 * 2. 年龄必须大于23 * 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 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(6,"e",25); List<User> users = Arrays.asList(user1, user2, user3, user4, user5); //集合就是存储 users.stream() // 过滤 filter(Predicate predicate); .filter(u->{return u.getId()%2==0;}) .filter(u->{return u.getAge()>23;}) // map(Function mapper); .map(u->{return u.getName().toUpperCase();}) //sorted(Comparator comparator); .sorted((u1,u2)->{return u2.compareTo(u1);}) .limit(1) .forEach(System.out::println); }}
13、ForkJoin
什么是ForkJoin
ForkJoin在JDK1.7 ,并行执行任务!提高效率,大数据量!
ForkJoin特点:工作窃取
这个里面维护的都是双端队列
如何理解工作窃取
:现有两个线程A、B,假设B提前执行结束,但是B不能一直等待A执行结束,所以B会窃取
A的任务进行执行
ForkJoin如何使用
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 21:04 * 求和计算任务 * 如何使用ForkJoin * 1. ForkJoinPool 通过它来执行 * 2. 计算任务 ForkJoinPool.execute(ForkJoinTask task) * 3. 计算类必须继承 ForkJOinTask */public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> { private Long start; private Long end; //临界值 private Long temp = 10000L; public ForkJoinDemo(Long start, Long end) { this.start = start; this.end = end; } public void test(){ } //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 {//使用ForkJoin //中间值 long middle = (start + end) / 2; ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle); //拆分任务,把任务压入线程队列 task1.fork(); ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle+1, end); //拆分任务,把任务压入线程队列 task2.fork(); return task1.join() + task2.join(); } }}
测试:
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 21:35 */public class Test { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { test3(); } public static void test1(){ //3724 Long sum = 0L; long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 1; i <= 10_0000_0000; i++) { sum+=i; } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("sum="+sum+"时间:"+(end-start)); } / * 使用ForkJoin调优的 * 3922 */ public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException { long start = System.currentTimeMillis(); ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(); ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L); //提交任务 ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task); Long sum = submit.get(); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("sum="+sum+"时间:"+(end-start)); } / * 185 */ 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="+sum+"时间:"+(end-start)); }}
14、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
/ * @author 派 大 星 * @function * @date 2022/4/1 22:42 * * 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 completableFuture = CompletableFuture.runAsync(()->{// try {// TimeUnit.SECONDS.sleep(2);// } catch (InterruptedException e) {// e.printStackTrace();// }// System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync => Void");// });// System.out.println("111111");// //阻塞获取执行结果// completableFuture.get(); // 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; }); Integer integer = completableFuture.whenComplete((t, u) -> { //t 为正常的返回结果 System.out.println("t=>" + t); //u 为失败的返回结果 System.out.println("u=>" + u); }).exceptionally((e) -> { System.out.println(e.getMessage()); return 233; }).get(); System.out.println(integer); }}
15、JMM
请你谈谈你对Volatile的理解
Volatile是Java虚拟机提供 的轻量级的同步机制
- 保证可见性
不保证原子性
- 禁止指令重排
什么是JMM
JMM:Java内存模型,不存在的东西!
关于JMM的一些同步的约定:
- 线程解锁前,必须把共享变量
立刻
刷回主存 - 线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中!
- 加锁和解锁是同一把锁
线程:工作内存、主内存
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
public class JmmDemo { private static int num = 0; public static void main(String[] args) {//main线程 // 线程1 new Thread(()->{ while (num == 0){ } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } num = 1; System.out.println(num); }}
问题:程序不知道主内存的值已经被修改过了
16、Volatile
1、保证可见性
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线程 // 线程1 对主内存的变化是不知道的 new Thread(()->{ while (num == 0){ } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } num = 1; System.out.println(num); }}
2、不保证原子性
原子性:不可分割
public class VDemo02 { / * volatile 不保证原子性 */ private volatile static int num = 0; public static void add(){ num++; } public static void main(String[] args) { //理论上结果为20000 for (int i = 1; i <= 20; i++) { new Thread(()->{ for (int j = 0; j < 1000; j++) { add(); } }).start(); } while (Thread.activeCount() > 2){ Thread.yield(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+num); }}
如果不加lock 和 Synchronized ,怎么样保证原子性
原子类为什么这么高级
public class VDemo02 { / * volatile 不保证原子性 */ private static AtomicInteger num = new AtomicInteger(); public static void add(){ // AtomicInteger的+1操作 num.getAndIncrement(); } public static void main(String[] args) { //理论上结果为20000 for (int i = 1; i <= 20; i++) { new Thread(()->{ for (int j = 0; j < 1000; j++) { add(); } }).start(); } while (Thread.activeCount() > 2){ Thread.yield(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+num); }}
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; //1int y = 4; //2x = x + 4; //3y = x * x; //4我们所期望的:1234 但是可能执行的时候会变成 2134 1324可不可能是 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 |
---|---|
x = a | y = b |
b = 1 | a = 2 |
指令重排导致的诡异结果:x = 2;y = 1;
Volatile可以避免指令重排:
内存屏障。CPU指令,作用:
- 保证特定的操作的执行顺序
- 可以保证某些变量的内存可见性(利用这些特性volatile实现了可见性)
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!
17、彻底玩转单例模式
内存屏障在单例模式中使用的最多!
饿汉式
/ * @author 派 大 星 * @function 饿汉式单例 * @date 2022/4/2 21:09 */public class Hungry { / * 可能会浪费空间 */ private byte[] data1 = new byte[1024*1024]; private byte[] data2 = new byte[1024*1024]; private byte[] data3 = new byte[1024*1024]; private byte[] data4 = new byte[1024*1024]; private Hungry(){ } private final static Hungry HUNGRY = new Hungry(); public static Hungry getInstance(){ return HUNGRY; }}
DCL懒汉式
/ * @author 派 大 星 * @function 懒汉式单例模式 * @date 2022/4/2 21:48 */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"); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok"); } private static LazyMan lazyMan; / * 双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式 */ public static LazyMan getInstance(){ if (lazyMan == null){ synchronized (LazyMan.class){ if (lazyMan == null){ lazyMan = new LazyMan(); //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(); // 破除私有权限 declaredConstructor.setAccessible(true); 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 */
静态内部类
/ * @author 派 大 星 * @function 静态内部类 * @date 2022/4/2 22:02 */public class Holder { private Holder(){ } public static Holder getInstance(){ return InnerClass.HOLDER; } public static class InnerClass{ private final static Holder HOLDER = new Holder(); }}
单例不安全,反射
枚举
/ * @author 派 大 星 * @function enum是一个什么?本身也是一个Class类 * @date 2022/4/2 22:11 */public enum EnumSingle { INSTANCE; public static EnumSingle getInstance(){ return INSTANCE; }}class Test{ public static void main(String[] args) throws Exception { EnumSingle instance = EnumSingle.INSTANCE; Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class); // 破除私有权限 declaredConstructor.setAccessible(true); EnumSingle enumSingle = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println(enumSingle); System.out.println(instance); }}
18、深入理解CAS
什么是CAS
public class CASDemo { //CAS public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2022); // 期望值 ,更新值 // 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(2022, 2023)); System.out.println(atomicInteger.get()); atomicInteger.getAndIncrement(); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2022, 2023)); }}
Unsafe类
CAS:比较当前工作内存中的值和主内存中的值,如果这个值是期望的,那么则执行操作!如果不是就一直循环!
缺点:
- 循环会耗时
- 一次性只能保证一个共享变量的原子性
- ABA问题
CAS:ABA问题(狸猫换太子)
解释:现有A、B线程对资源A进行操作(操作同一资源),线程A中含有CAS操作,当A = 1时,将1 修改为2 。线程B中同样含有CAS操作,当A = 1时,将A替换成3,但是B的线程执行速度很快,在进行CAS操作时,将A修改为3后,又将3修改为了1,此时线程A再进行CAS操作时,A的值虽然为1,但是A的值已经被修改过了!
public class CASDemo { //CAS public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2022); // 期望值 ,更新值 // 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(2022, 2023)); System.out.println(atomicInteger.get()); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2023, 2022)); System.out.println(atomicInteger.get()); //=================期望的线程===================== System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2022, 6666)); System.out.println(atomicInteger.get()); }}
19、原子引用
解决ABA问题,引用原子引用!对应的思想(乐观锁)
带版本号的原子操作!
public class atomicReferenceDemo { public static void main(String[] args) { // AtomicStampedReference 注意:如果泛型是一个包装类,注意对象的引用问题 // 正常的业务操作,这里引用的都是一个个对象 AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<Integer>(1,1); // CAS compareAndSet: 比较并交换! // 乐观锁的原理一样! new Thread(()->{ //获取版本号 int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); System.out.println("a1 =>"+stamp); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1)); System.out.println("a2 =>"+stamp); System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2, 1, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1)); System.out.println("a3 =>"+stamp); },"a").start(); new Thread(()->{ //获取版本号 int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); System.out.println("b1 =>"+stamp); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 6, stamp, stamp + 1)); System.out.println("b2 =>"+atomicStampedReference.getStamp()); },"b").start(); }}
Integer使用了对象缓存机制,默认范围是 -128~127,推荐使用静态工厂方法valueOf获取对象的实例,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!
20、各种锁的理解
1 公平锁、非公平锁
公平锁:非常公平,比如一个队列不能插队的,必须先来后到
非公平锁:非常不公平,可以插队(默认都是非公平锁)比如l两个任务耗时分别是3s、3h,不可能让3s一直等待3h的完成后再执行
public ReentrantLock() { sync = new NonfairSync();}// 重载方法public ReentrantLock(boolean fair) { sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();}
2 可重入锁
可重入锁(递归锁)
Synchronized锁
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"); //这里也有一把锁 call(); } public synchronized void call(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"call"); }}
Lock锁
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(){ // 细节问题:lock.lock(); lock.lock(); Lock 锁必须配对,否则就会死在里面 lock.lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sms"); //这里也有一把锁 call(); }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(); } }}
3 自旋锁
自定义自旋锁
public class SpinLockDemo { / * int 0 * Thread null */ AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>(); //加锁 public void myLock(){ Thread thread = Thread.currentThread(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" => myLock"); // 自旋锁 while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){ } } //解锁 public void myUnLock(){ Thread thread = Thread.currentThread(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" =>myUnLock"); atomicReference.compareAndSet(thread,null); } public static void main(String[] args) {// ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();// reentrantLock.lock();// reentrantLock.unlock(); SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo(); new Thread(()->{ spinLockDemo.myLock(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { spinLockDemo.myUnLock(); } },"T1").start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } new Thread(()->{ spinLockDemo.myLock(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { spinLockDemo.myUnLock(); } },"T2").start(); }}
4 死锁
死锁是什么?
死锁测试:怎么排除死锁
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+" => "+lockB); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (lockB){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lock:"+lockB+" => "+lockA); } } }}
解决问题
- 使用
jps -l
定位进程号
- 使用
jstack 进程号
找到死锁问题
面试或工作中排查问题
- 查看日志
- 查看堆栈信息