狂神JUC笔记

逃离我推掉我的手 2023-10-10 15:17 40阅读 0赞

**目录**

1、什么是JUC

2、线程和进程

3、Lock锁（重点）

4、生产者和消费者问题！

5、八锁现象

6、集合不安全

7、Callable

8、 常用的辅助类

8.1 CountDownLatch

8.2 CyclickBarrier

8.3 Semaphore

9、读写锁

10、阻塞队列

BlockingQueue

如何使用阻塞队列呢？

SynchronousQueue同步队列

11、线程池(重点)

如何去设置线程池的最大大小如何去设置？

12、四大函数式接口

13、ForkJoin

14、异步回调

15、JMM

16、Volatile

17、深入理解CAS

18、原子引用

19、各种锁的理解

1、公平锁、非公平锁

2、可重入锁

3、自旋锁

4、死锁

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本文来源于：B站狂神JUC，视频地址：[狂神B站][B]

### 1、什么是JUC ###

JUC是 java util concurrent

![fa0b010cd0244f83a3b0d47eabd303ac.png][]

java.util 是Java的一个工具包~

### 2、线程和进程 ###

**进程：一个程序，QQ.EXE Music.EXE；**

一个进程可以包含多个线程，至少包含一个线程！

Java默认有几个线程？**2个线程！** main线程、GC线程

线程：开了一个进程Notepad++，写字，等待几分钟会进行自动保存(线程负责的)

对于Java而言：Thread、Runable、Callable进行开启线程的实现方式。

**提问？JAVA真的可以开启线程吗？ 开不了的！**

public synchronized void start() {
            /**
             * This method is not invoked for the main method thread or "system"
             * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
             * to this method in the future may have to also be added to the VM.
             *
             * A zero status value corresponds to state "NEW".
             */
            if (threadStatus != 0)
                throw new IllegalThreadStateException();
    
            /* Notify the group that this thread is about to be started
             * so that it can be added to the group's list of threads
             * and the group's unstarted count can be decremented. */
            group.add(this);
    
            boolean started = false;
            try {
                start0();
                started = true;
            } finally {
                try {
                    if (!started) {
                        group.threadStartFailed(this);
                    }
                } catch (Throwable ignore) {
                    /* do nothing. If start0 threw a Throwable 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();

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

> 并行、串行

**并发：** 多线程操作同一个资源。

*  CPU 只有一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破。那么我们就可以使用CPU快速交替，来模拟多线程。

**并行：** 多个人一起行走

*  CPU多核，多个线程可以同时执行。 我们可以使用线程池！

public class Test1 {
        public static void main(String[] args) {
            //获取cpu的核数
            System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
        }
    }

并发编程的本质：**充分利用CPU的资源！**

> 线程有几个状态？

线程的状态：6个状态

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

> wait/sleep的区别

**1、来自不同的类**

wait => Object

sleep => Thread

一般情况企业开发中使用休眠是：

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

**2、关于锁的释放**

wait 会释放锁；

sleep睡觉了，不会释放锁；

**3、使用的范围是不同的**

wait 必须在同步代码块中；

sleep 可以在任何地方睡；

**4、是否需要捕获异常**

wait是不需要捕获异常；

sleep必须要捕获异常；

### 3、Lock锁（重点） ###

> 传统的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
    //oop
    class 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

![1d8ae6f29d3f4b7e90af5e16423831c2.png][] ![f9639ff7a9d0485aa267148979b65933.png][]

![ea397d11d67547cfa4a50d05fe0a2938.png][]

**公平锁：** 十分公平，必须先来后到~；

**非公平锁：** 十分不公平，可以插队；**(默认为非公平锁)**

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

> 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
 *  Synchronized 会自动释放锁，Lock必须要手动加锁和手动释放锁！可能会遇到死锁
 *  Synchronized 线程1(获得锁->阻塞)、线程2(等待)；Lock就不一定会一直等待下去，lock会有一个trylock去尝试获取锁，不会造成长久的等待。
 *  Synchronized 是可重入锁，不可以中断的，非公平的；Lock，可重入的，可以判断锁，可以自己设置公平锁和非公平锁；
 *  Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock适合锁大量的同步代码；

### 4、生产者和消费者问题！ ###

> Synchronized版本

public class A {
        public static void main(String[] args) {
            Data data = new Data();
    
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            },"A").start();
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }},"B").start();
        }
    }
    class Data{
        //数字  资源类
        private int number = 0;
    
        //+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线程B线程，现在如果我有四个线程A B C D！**

![44b939e243a144e5a91c7e99289988ca.png][] 解决方案： **if 改为while即可**，防止虚假唤醒

![3d0251a8ac7546b385680141a864e95d.png][]

> Lock版本

![daa82fc3836245c1913c593b2e00dd8b.png][]

通过Lock找到Condition

![f8ef4d5c7742414482e8dd2a9a03f304.png][]

public class B {
        public static void main(String[] args) {
            Data2 data = new Data2();
    
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                data.increment();
            }
            },"A").start();
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                data.decrement();
            }},"B").start();
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                data.increment();
            }
            },"C").start();
            new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
                data.decrement();
            }
            },"D").start();
        }
    }
    class Data2{
        //数字  资源类
        private int number = 0;
    
        //lock锁
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
    
        //+1
        public void increment()  {
            lock.lock();
            try{
    
                //业务
                while (number!=0){
                    //等待操作
                    condition.await();
                }
                number++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
                //通知其他线程 我+1完毕了
                condition.signalAll();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        //-1
        public void decrement()  {
            lock.lock();
            try{
                //业务
                while (number==0){
                    //等待操作
                    condition.await();
                }
                number--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
                //通知其他线程 我+1完毕了
                condition.signalAll();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

> **Condition的优势**：精准的通知和唤醒的线程

**如果我们要指定的通知按照一定的顺序执行，如何实现？可以使用Condition来指定通知进程。**

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

![bb3193a7c0144660ba64eabf09688175.png][]

### 5、八锁现象 ###

**如何判断锁的是谁！锁到底锁的是谁？**

锁会锁住：**对象、Class**

**深刻理解我们的锁**

*  问题1：![2ad68ad936a64a369f290a6f3dae899f.png][]

结果 ：先发短信，再打电话。

*  问题2：**让发短信延迟4秒，再次验证输出结果。**

![1b9a4eb9dcce48a7b06832246e7c9798.png][]

结果：还是先发短信，再打电话。

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

*  问题3：**如果我们添加一个普通方法，那么先执行哪一个呢？**

![30bcb45aba5d4fa2ba672441daf265c6.png][]

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

*  问题4：**如果我们使用的是两个对象，一个调用发短信，一个调用打电话，那么整个顺序是怎么样的呢？**

![d3adce8b1b6144359ad9eb62b9ae0f1d.png][]

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

*  问题5，6：**如果我们把synchronized的方法加上static变成静态方法！那么顺序又是怎么样的呢？**

（1）我们先来使用一个对象调用两个方法！

结果：**先发短信,后打电话**

（2）如果我们使用两个对象调用两个方法！

结果：**还是先发短信，后打电话**

问题： **为什么加了static就始终前面一个对象先执行呢！为什么后面会等待呢？**

原因：对于static静态方法来说，对于整个类Class来说只有一份，对于不同的对象使用的是同一份方法，相当于这个方法是属于这个类的，如果静态static方法使用synchronized锁定，那么这个synchronized锁会锁住整个类！不管多少个实例对象，对于静态的锁都只有一把锁，谁先拿到这个锁就先执行，其他的线程都需要等待！

*  问题7：**如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、一个对象调用顺序是什么？**

![f471163420b44a58afaf1f71c43fec63.png][]

结果：先打电话，后发短信。

原因：**因为sendSms方法锁的是Phone4 Class类，call锁的是对象调用者Phone4 Class类实例对象。后面那个打电话不需要等待发短信，直接运行就可以了。**

*  问题8：如果我们使用一个静态同步方法、一个同步方法、两个对象调用顺序是什么呢？

![76c0d1a4dc504f67972877d07fc590bb.png][]

结果：先打电话，再发短信

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

> 总结：

synchronized修饰普通方法锁的是类实例化对象。

synchronized修饰静态方法锁的是类模板。

### 6、集合不安全 ###

> List不安全

示例代码：

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！
    public class ListTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            List<Object> arrayList = new ArrayList<>();
    
            for(int i=1;i<=10;i++){
                new Thread(()->{
                    arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                    System.out.println(arrayList);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
    
        }
    }

错误信息：

![6c1ea0beb45545bdb71b57de1f41aef8.png][]

结论：**ArrayList 在并发情况下是不安全的！**

解决方案1：**ArrayList切换成Vector就是线程安全**

![3c8d0a01445c45549e378a26ce5b3242.png][]

解决方案2：**使用Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());**

public class ListTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            List<Object> arrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
    
            for(int i=1;i<=10;i++){
                new Thread(()->{
                    arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                    System.out.println(arrayList);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
    
        }
    }

解决方案3：**使用JUC中的包：List arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();**

public class ListTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            List<Object> arrayList = new CopyOnWriteArrayList<>();
    
            for(int i=1;i<=10;i++){
                new Thread(()->{
                    arrayList.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                    System.out.println(arrayList);
                },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**

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是**当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。**这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行[并发][Link 1]的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

> **CopyOnWriteArrayList**比**Vector**厉害在哪里？

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

![746c4fba969842e1a498a4d6473cc9a6.png][]

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

![acb9d91343dc4a68943b4eb21fd1e9ac.png][]

> Set 不安全

![fbf6d16ddb3a46bebaf527ba9d6fe01b.png][]

和List、Set同级的还有一个BlockingQueue 阻塞队列；

Set和List同理可得: 多线程情况下，普通的Set集合是线程不安全的；

解决方案还是两种：

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

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

**HashSet底层是什么？**

HashSet底层就是一个**HashMap**；

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

> Map不安全

map基本操作：

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

默认**加载因子是0.75**,默认的**初始容量是16**

![87211721b9b641c6b82a42820241738d.png][]

同样的HashMap类也存在**并发修改异常**！

public static void main(String[] args) {
            //map 是这样用的吗？  不是，工作中不使用这个
            //默认等价什么？ new HashMap<>(16,0.75);
            Map<String, String> map = new HashMap<>();
            //加载因子、初始化容量
            for (int i = 1; i < 100; i++) {
                new Thread(()->{
                    map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                    System.out.println(map);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }

结果：**异常java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常。**

**解决方案：**

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

### 7、Callable ###

![00946c080dea4621b3851a66356191d7.png][]

> Callable 与Runnable 区别

1.  **Runnable 接口 run 方法无返回值；Callable 接口 call 方法有返回值，是个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果**  
    
2.  **Runnable 接口 run 方法只能抛出运行时异常，且无法捕获处理；Callable 接口 call 方法允许抛出异常，可以获取异常信息**
3.  **3、方法不同，Runnable.run()/Callablle.call()**

> Runnable 代码测试

传统线程编码方式：

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

使用**Callable**进行多线程操作：、

![ed85a6f237e94fcbbae1c136c6d77aec.png][]

Calleable 泛型T就是**call运行方法的返回值类型**；

问题：**如何将Callable怎么放入到Thread里面呢？**

[源码][Link 2]分析：Thread.java 源码

![96136308eb2446af849c5b8243bd889b.png][]

通过上述Thread的构造函数，发现仅支持传入Runnable类型的参数。

解决思路：在Runnable里面有一个叫做FutureTask的实现类，可以将Runnable接口和Callable接口进行整合。

![6823f1f4b35a4f38a55d2975df5a3614.png][]

FutureTask构造函数可以接受Callable参数；

![c0e553172b804513945053887f424f3e.png][]

> FutureTask 和Calleable 代码测试

public class CallableTest {
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            for (int i = 1; i < 10; i++) {
    //            new Thread(new Runnable()).start();
    //            new Thread(new FutureTask<>( Callable)).start();
                MyThread thread= new MyThread();
                //适配类：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();
        }
    }

![e5bb0feb4e184125ad5f814f51754818.png][]

Calleable + FutureTask 主要重点：

![ee88f70b43c947dd94ca169850350fc4.png][]

### 8、 常用的辅助类 ###

#### 8.1 CountDownLatch ####

![3dd60884c3b64072a6208f3e7a17a235.png][]

**其实就是一个减法计数器，对于计数器归零之后再进行后面的操作，这是一个计数器！**

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

![d52bdd4a52504296bc787f8ebbfa7eed.png][]

主要方法：

*  countDown 减一操作；
 *  await 等待计数器归零。

await等待计数器为0，就唤醒，再继续向下运行。

#### 8.2 CyclickBarrier ####

![d0580f6953014c84b6dc1752401f31f8.png][]

其实就是一个加法计数器；

package com.zzg.juc;
    
    import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    public class CyclicBarrierDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //主线程
            CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{
                System.out.println("召唤神龙~");
            });
    
            for (int i = 1; i <= 7; i++) {
                //子线程
                int finalI = i;
                new Thread(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 收集了第 {"+ finalI+"} 颗龙珠");
                    try {
                        cyclicBarrier.await(); //加法计数 等待
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
    
        }
    }

![ed1a1353c2324335843897e5fe31ba88.png][]

#### 8.3 Semaphore ####

Semaphore：信号量

功能示例：抢车位-3个车位 6辆车；

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

![1bb71997d28443e6b825c01c2e711003.png][]

原理：

**semaphore.acquire()获得资源，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！**

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 ###

功能要求：在多线程环境下，实现全局缓存，别有写入操作、读取操作。

> 不加锁情况

package com.ogj.rw;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
    
    public class ReadWriteLockDemo {
        public static void main(String[] args) {
            MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();
            //开启5个线程 写入数据
            for (int i = 1; i <=5 ; i++) {
                int finalI = i;
                new Thread(()->{
                    mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));
                }).start();
            }
            //开启10个线程去读取数据
            for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
                int finalI = i;
                new Thread(()->{
                    String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));
                }).start();
            }
        }
    }
    
    class MyCache_ReadWriteLock{
        private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>();
    
        //使用读写锁
        private ReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock();
        //普通锁
        private Lock lock=new ReentrantLock();
    
        public void put(String key,String value){
            //写入
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");
        }
    
        public String get(String key){
            //得到
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");
            String o = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");
            return o;
        }
    }

运行效果：

Thread-0 线程 开始写入
    Thread-4 线程 开始写入  # 插入了其他的线程进行写入
    Thread-4 线程 写入OK
    Thread-3 线程 开始写入
    Thread-1 线程 开始写入
    Thread-2 线程 开始写入
    Thread-1 线程 写入OK
    Thread-3 线程 写入OK
    Thread-0 线程 写入OK   # 对于这种情况会出现 数据不一致等情况
    Thread-2 线程 写入OK
    Thread-5 线程 开始读取
    Thread-6 线程 开始读取
    Thread-6 线程 读取OK
    Thread-7 线程 开始读取
    Thread-7 线程 读取OK
    Thread-5 线程 读取OK
    Thread-8 线程 开始读取
    Thread-8 线程 读取OK
    Thread-9 线程 开始读取
    Thread-9 线程 读取OK
    Thread-10 线程 开始读取
    Thread-11 线程 开始读取
    Thread-12 线程 开始读取
    Thread-12 线程 读取OK
    Thread-10 线程 读取OK
    Thread-14 线程 开始读取
    Thread-13 线程 开始读取
    Thread-13 线程 读取OK
    Thread-11 线程 读取OK
    Thread-14 线程 读取OK
    
    Process finished with exit code 0

解决方案一：采用**synchronized**这种重量锁和轻量锁 **lock**去保证数据的可靠。

本次我们采用更细粒度的锁：**ReadWriteLock** 读写锁来保证。

![f71cbe9bbef34018ac2ea935cb8cc42b.png][]

package com.ogj.rw;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
    
    public class ReadWriteLockDemo {
        public static void main(String[] args) {
            MyCache_ReadWriteLock mycache = new MyCache_ReadWriteLock();
            //开启5个线程 写入数据
            for (int i = 1; i <=5 ; i++) {
                int finalI = i;
                new Thread(()->{
                    mycache.put(String.valueOf(finalI),String.valueOf(finalI));
                }).start();
            }
            //开启10个线程去读取数据
            for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
                int finalI = i;
                new Thread(()->{
                    String o = mycache.get(String.valueOf(finalI));
                }).start();
            }
        }
    }
    
    class MyCache_ReadWriteLock{
        private volatile Map<String,String> map=new HashMap<>();
    
        //使用读写锁
        private ReadWriteLock readWriteLock=new ReentrantReadWriteLock();
        //普通锁
        private Lock lock=new ReentrantLock();
    
        public void put(String key,String value){
            //加锁
            readWriteLock.writeLock().lock();
            try {
                //写入
                //业务流程
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始写入");
                map.put(key, value);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 写入OK");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                readWriteLock.writeLock().unlock(); //解锁
            }
        }
    
        public String get(String key){
            //加锁
            String o="";
            readWriteLock.readLock().lock();
            try {
                //得到
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 开始读取");
                o = map.get(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程 读取OK");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                readWriteLock.readLock().unlock();
            }
            return o;
        }
    }

运行效果：

Thread-0 线程 开始写入
    Thread-0 线程 写入OK
    Thread-1 线程 开始写入
    Thread-1 线程 写入OK
    Thread-2 线程 开始写入
    Thread-2 线程 写入OK
    Thread-3 线程 开始写入
    Thread-3 线程 写入OK
    Thread-4 线程 开始写入
    Thread-4 线程 写入OK
    
    # 以上 整个过程没有再出现错乱的情况，对于读取，我们运行多个线程同时读取，
    # 因为这样不会造成数据不一致问题，也能在一定程度上提高效率
    Thread-9 线程 开始读取
    Thread-9 线程 读取OK
    Thread-10 线程 开始读取
    Thread-5 线程 开始读取
    Thread-11 线程 开始读取
    Thread-11 线程 读取OK
    Thread-10 线程 读取OK
    Thread-7 线程 开始读取
    Thread-7 线程 读取OK
    Thread-6 线程 开始读取
    Thread-5 线程 读取OK
    Thread-14 线程 开始读取
    Thread-8 线程 开始读取
    Thread-14 线程 读取OK
    Thread-6 线程 读取OK
    Thread-13 线程 开始读取
    Thread-12 线程 开始读取
    Thread-13 线程 读取OK
    Thread-8 线程 读取OK
    Thread-12 线程 读取OK

### 10、阻塞队列 ###

![a58cb601713b472a91fb534e973ef416.png][]

阻塞队列jdk1.8文档解释：

![0786e5cae65e4c1fb4d510d41eb57ad8.png][]

#### BlockingQueue ####

blockingQueue 是Collection的一个子类；

**什么情况我们会使用 阻塞队列呢？**

多线程并发处理、线程池！

![ebd612af8add48309eebaf5bb3f50115.png][]

整个阻塞队列的家族如下：Queue以下实现的有Deque、AbstaractQueue、BlockingQueue；

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

#### 如何使用阻塞队列呢？ ####

操作：添加、移除

但是实际我们要学的有：**四组API**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方式</th> 
   <th>抛出异常</th> 
   <th>不会抛出异常，有返回值</th> 
   <th>阻塞 等待</th> 
   <th>超时 等待</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>添加</td> 
   <td>add</td> 
   <td>offer</td> 
   <td>put</td> 
   <td>offer(timenum，timeUnit)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>移除</td> 
   <td>remove</td> 
   <td>poll</td> 
   <td>take</td> 
   <td>poll(timenum，timeUnit)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>判断队列首</td> 
   <td>element</td> 
   <td>peek</td> 
   <td>-</td> 
   <td>-</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

/**
         * 抛出异常
         */
        public static void test1(){
            //需要初始化队列的大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            System.out.println(blockingQueue.add("a"));
            System.out.println(blockingQueue.add("b"));
            System.out.println(blockingQueue.add("c"));
            //抛出异常：java.lang.IllegalStateException: Queue full
    //        System.out.println(blockingQueue.add("d"));
            System.out.println(blockingQueue.remove());
            System.out.println(blockingQueue.remove());
            System.out.println(blockingQueue.remove());
            //如果多移除一个
            //这也会造成 java.util.NoSuchElementException 抛出异常
            System.out.println(blockingQueue.remove());
        }
    =======================================================================================
    /**
         * 不抛出异常，有返回值
         */
        public static void test2(){
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
            System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
            System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
            System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
            //添加 一个不能添加的元素 使用offer只会返回false 不会抛出异常
            System.out.println(blockingQueue.offer("d"));
    
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            //弹出 如果没有元素 只会返回null 不会抛出异常
            System.out.println(blockingQueue.poll());
        }
    =======================================================================================
    /**
         * 等待 一直阻塞
         */
        public static void test3() throws InterruptedException {
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            //一直阻塞 不会返回
            blockingQueue.put("a");
            blockingQueue.put("b");
            blockingQueue.put("c");
    
            //如果队列已经满了， 再进去一个元素  这种情况会一直等待这个队列 什么时候有了位置再进去，程序不会停止
    //        blockingQueue.put("d");
    
            System.out.println(blockingQueue.take());
            System.out.println(blockingQueue.take());
            System.out.println(blockingQueue.take());
            //如果我们再来一个  这种情况也会等待，程序会一直运行 阻塞
            System.out.println(blockingQueue.take());
        }
    =======================================================================================
    /**
         * 等待 超时阻塞
         *  这种情况也会等待队列有位置 或者有产品 但是会超时结束
         */
        public static void test4() throws InterruptedException {
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
            blockingQueue.offer("a");
            blockingQueue.offer("b");
            blockingQueue.offer("c");
            System.out.println("开始等待");
            blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);  //超时时间2s 等待如果超过2s就结束等待
            System.out.println("结束等待");
            System.out.println("===========取值==================");
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println("开始等待");
            blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); //超过两秒 我们就不要等待了
            System.out.println("结束等待");
        }

#### SynchronousQueue同步队列 ####

同步队列 没有容量，也可以视为**容量为1的队列**；

进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放入一个元素；

**put**方法 和 **take**方法；

**Synchronized** 和 其他的**BlockingQueue** 不一样 它不存储元素；

put了一个元素，就必须从里面先take出来，否则不能再put进去值！

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

/**
     * 同步队列
     */
    public class SynchronousQueueDemo {
        public static void main(String[] args) {
            BlockingQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();
            //研究一下 如果判断这是一个同步队列
    
            //使用两个进程
            // 一个进程 放进去
            // 一个进程 拿出来
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 1");
                    synchronousQueue.put("1");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 2");
                    synchronousQueue.put("2");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Put 3");
                    synchronousQueue.put("3");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },"T1").start();
    
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());
    //                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());
    //                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Take "+synchronousQueue.take());
    
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },"T2").start();
        }
    }

![c5027c9eb0a949be85e73ba29ae9d3c1.png][]

### 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！我们需要去优化资源的使用 ===> 池化技术

线程池、JDBC的连接池、内存池、对象池 等等。。。。

资源的创建、销毁十分消耗资源

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

**线程池的好处**：

1、降低资源的消耗；

2、提高响应的速度；

3、方便管理；

**线程复用、可以控制最大并发数、管理线程**；

> 线程池：三大方法

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

//工具类 Executors 三大方法；
    public class Demo01 {
        public static void main(String[] args) {
    
            ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
            ExecutorService threadPool2 = Executors.newFixedThreadPool(5); //创建一个固定的线程池的大小
            ExecutorService threadPool3 = Executors.newCachedThreadPool(); //可伸缩的
    
            //线程池用完必须要关闭线程池
            try {
    
                for (int i = 1; i <=100 ; i++) {
                    //通过线程池创建线程
                    threadPool.execute(()->{
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " ok");
                    });
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                threadPool.shutdown();
            }
        }
    }

> 线程池：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,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

本质：三种方法都是开启的**ThreadPoolExecutor**

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

![77c45e9d69e94a8e8d7f7ad72d80684b.png][]

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

> 业务图

![6d538e9d0adb44259041bed453688c21.png][]

> 手动创建线程池

// todo

> 拒绝策略4种

![04ca8b42a65d48f3b14f14facb194718.png][]

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

超出最大承载，就会抛出异常：队列容量大小+maxPoolSize

![34abee3ce0244135baa9e76624714254.png][]

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

![3f7e39ae5d624120805d7d9a9d6d8b70.png][]

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

![1252ef68f4a248dfbf1c8dfe6c68bc01.png][]

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

![e047685227424f57ab4225002f577a3a.png][]

> 小结和拓展

#### 如何去设置线程池的最大大小如何去设置？ ####

**CPU密集型和IO密集型！**

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

![c66a6e8dc6554ecc9d35da136c813cf8.png][]

**cpu密集型：**使用代码来来获取逻辑处理器数量

![a8c5a352ecb44d1db57145c63d81e3d0.png][]

**2、I/O密集型：**

在程序中有15个大型任务，io十分占用资源；I/O密集型就是判断我们程序中十分耗I/O的线程数量，大约是最大I/O数的一倍到两倍之间。

### 12、四大函数式接口 ###

> 函数式接口：只有一个方法的接口

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

![bae2b2e44a854de39517765bc691be7f.png][]

> Function函数型接口

![8ef89fdfa3fd4f668d19a6e78bcf5b93.png][]

/**
     * Function函数型接口
     */
    public class Demo01 {
        public static void main(String[] args) {
            Function<String,String> function = (str) ->{return str;};
            System.out.println(function.apply("starasdas"));
        }
    }

> Predicate断定型接口

![574ee5d02c8b4fa9ae3baed75dedd116.png][]

/**
     * 断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！
     */
    public class Demo2 {
        public static void main(String[] args) {
            //判断字符串是否为空
            Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty();};
            System.out.println(predicate.test("11"));
            System.out.println(predicate.test(""));
        }
    }

> Consummer 消费型接口

![cefcca3c171444e1a0af049450a1d068.png][]

/**
     * 消费型接口 没有返回值！只有输入！
     */
    public class Demo3 {
        public static void main(String[] args) {
            Consumer<String> consumer = (str)->{
                System.out.println(str);
            };
            consumer.accept("abc");
        }
    }

> Supplier供给型接口

![45ee36fbf1844d89a9f3cd348419603f.png][]

/**
     * 供给型接口，只返回，不输入
     */
    public class Demo4 {
        public static void main(String[] args) {
            Supplier<String> supplier = ()->{return "1024";};
            System.out.println(supplier.get());
        }
    }

### 13、ForkJoin ###

> 什么是ForkJoin？

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

大数据中：**MapReduce 核心思想->把大任务拆分为小任务！**

![953029e422d448898dc71a03d130e0c5.png][]

> **ForkJoin 特点： 工作窃取！**

实现原理是：**双端队列**！从上面和下面都可以去拿到任务进行执行！

![39284e1f622e43d3823c73d2344339b0.png][]

> 如何使用ForkJoin?

*  通过**ForkJoinPool**来执行
 *  计算任务 **execute(ForkJoinTask<?> task)**

![4a1677bafd854baaabbfa7b7478bf25b.png][]

*  计算类要去继承ForkJoinTask；

**ForkJoin计算实现类**

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

单元测试：

package com.ogj.forkjoin;
    
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
    import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
    import java.util.stream.LongStream;
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            test1();
            test2();
            test3();
        }
    
        /**
         * 普通计算
         */
        public static void test1(){
            long star = System.currentTimeMillis();
            long sum = 0L;
            for (long i = 1; i < 20_0000_0000; i++) {
                sum+=i;
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("sum="+"时间："+(end-star));
            System.out.println(sum);
        }
    
        /**
         * 使用ForkJoin
         */
        public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
            long star = System.currentTimeMillis();
            ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
            ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 20_0000_0000L);
            ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
            Long aLong = submit.get();
            System.out.println(aLong);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("sum="+"时间："+(end-star));
        }
    
    
        /**
         * 使用Stream 并行流
         */
        public static void test3(){
            long star = System.currentTimeMillis();
            //Stream并行流()
            long sum = LongStream.range(0L, 20_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
            System.out.println(sum);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("sum="+"时间："+(end-star));
        }
    }

![f09995e4ecad493593957ec9dae89809.png][]

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

![4c94c93bc119492f8e65256c71d42b3e.png][] **reduce方法的优点：**

![adc455b56b864648b95bf95e0c1da79a.png][]

### 14、异步回调 ###

> Future 设计的初衷：对将来的某个事件结果进行建模！

![995aa578cc79429e889114793b47c532.png][] 通常使用**CompletableFuture**

**（1）没有返回值的runAsync异步回调**

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException 
    {
            // 发起 一个 请求
    
            System.out.println(System.currentTimeMillis());
            System.out.println("---------------------");
            CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(()->{
                //发起一个异步任务
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....");
            });
            System.out.println(System.currentTimeMillis());
            System.out.println("------------------------------");
            //输出执行结果
            System.out.println(future.get());  //获取执行结果
     }

**（2）有返回值的异步回调supplyAsync**

//有返回值的异步回调
    CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            int i=1/0;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 1024;
    });
    System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
        //success 回调
        System.out.println("t=>" + t); //正常的返回结果
        System.out.println("u=>" + u); //抛出异常的 错误信息
    }).exceptionally((e) -> {
        //error回调
        System.out.println(e.getMessage());
        return 404;
    }).get());

**whenComplete**: 有两个参数，一个是t 一个是u

T：是代表的 **正常返回的结果**；

U：是代表的 **抛出异常的错误信息**；

如果发生了异常，get可以获取到**exceptionally**返回的值；

### 15、JMM ###

> 谈谈你对Volatile 的理解

**Volatile** 是 Java 虚拟机提供 **轻量级的同步机制**

**1、保证可见性  
2、不保证原子性  
3、禁止指令重排**

> 什么是JMM？

**JMM：JAVA内存模型，不存在的东西，是一个概念，也是一个约定！**

**关于JMM的一些同步的约定：**

1、线程解锁前，必须把共享变量**立刻**刷回主存；

2、线程加锁前，必须**读取主存**中的最新值到工作内存中；

3、加锁和解锁是同一把锁；

线程中分为 **工作内存、主内存**

**8种操作:**

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

![879c11f35252432d995443b8b4126fd7.png][]

![b4317495cb4f4360be90b3e658671405.png][]

**JMM对这8种操作给了相应的规定**：

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

![03210f0dbcfc4188a08b81c60ac7716e.png][]

遇到问题：**程序不知道主存中的值已经被修改过了！；**

### 16、Volatile ###

> 1、保证可见性

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

> 不保证原子性

原子性：不可分割；

线程A在执行任务的时候，不能被打扰的，也不能被分割的，要么同时成功，要么同时失败。

/**
     * 不保证原子性
     * number <=2w
     * 
     */
    public class VDemo02 {
    
        private static volatile int number = 0;
    
        public static void add(){
            number++; 
            //++ 不是一个原子性操作，是两个~3个操作
            //
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            //理论上number  === 20000
    
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                new Thread(()->{
                    for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
                        add();
                    }
                }).start();
            }
    
            while (Thread.activeCount()>2){
                //main  gc
                Thread.yield();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
        }
    }

**如果不加lock和synchronized ，怎么样保证原子性？**

![eff3ad8b83574f2cbbd2c55a82c2af5f.png][]

解决方法：使用JUC下的原子包下的class；

![7ff8a808579f425daa57285e719d6605.png][]

代码如下：

public class VDemo02 {
    
        private static volatile AtomicInteger number = new AtomicInteger();
    
        public static void add(){
    //        number++;
            number.incrementAndGet();  //底层是CAS保证的原子性
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            //理论上number  === 20000
    
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                new Thread(()->{
                    for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
                        add();
                    }
                }).start();
            }
    
            while (Thread.activeCount()>2){
                //main  gc
                Thread.yield();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
        }
    }

这些类的底层都直接和操作系统挂钩！是在内存中修改值。

> 3、禁止指令重排

**什么是指令重排？**

我们写的程序，计算机并不是按照我们自己写的那样去执行的

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

**处理器在进行指令重排的时候，会考虑数据之间的依赖性！**

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

可能造成的影响结果：前提：a b x y这四个值 默认都是0

正常的结果： x = 0; y =0;

可能在线程A中会出现，先执行b=1,然后再执行x=a；

在B线程中可能会出现，先执行a=2，然后执行y=b；

那么就有可能结果如下：x=2; y=1.

**volatile可以避免指令重排：**

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

内存屏障：CPU指令。作用：

1、保证特定的操作的执行顺序；

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

![eec794c83d7b41cea0c6af856f4e5a07.png][]

> 总结

*  **volatile可以保证可见性；**
 *  **不能保证原子性**
 *  **由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生**

面试官：那么你知道在哪里用这个内存屏障用得最多呢？**单例模式**

### 17、深入理解CAS ###

> 什么是CAS？

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

![8d4019c67e334c7690f31301d7fd4b01.png][]

> Unsafe类

![e0851c591cea4ef4a74366e87c564c4c.png][]

![e811e36f60fe40c6a2484ed9a80cd4d4.png][]

**总结：**

CAS：比较当前工作内存中的值 和 主内存中的值，如果这个值是期望的，那么则执行操作！如果不是就一直循环，使用的是自旋锁。

**缺点：**

*  循环会耗时；
 *  一次性只能保证一个共享变量的原子性；
 *  它会存在ABA问题

> CAS：ABA问题？(狸猫换太子)

![4bca11f43956488c96bb5b17364a5a05.png][]

线程1：期望值是1，要变成2；

线程2：两个操作：

*  1、期望值是1，变成3
 *  2、期望是3，变成1

所以对于线程1来说，A的值还是1，所以就出现了问题，骗过了线程1；

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

### 18、原子引用 ###

> 解决ABA问题，对应的思想：就是使用了**乐观锁~**

带版本号的 原子操作！

**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。**

![d3452036cbf14b9a82efd640d53254e7.png][]

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

![df1f395cca0b4a1b8988909e01e1c92a.png][]

那么如果我们使用小于128的时候：

![80c73513db474828972ac6b8bf92536e.png][]

正常业务操作中，我们一般使用的是一个个对象，一般情况不会遇到这种情况。

### 19、各种锁的理解 ###

#### 1、公平锁、非公平锁 ####

**公平锁**：非常公平；不能插队的，必须先来后到；

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

**非公平锁**：非常不公平，允许插队的，可以改变顺序。

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

#### 2、可重入锁 ####

可重入锁(递归锁)

![959efc9c768e4d9e99d0731f56cf76f4.png][]

> 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");
            call();//这里也有一把锁
        }
        public synchronized void call(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");
        }
    }

> Lock锁

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

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

#### 3、自旋锁 ####

Spin Lock

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
        return var5;
    }

**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.getName()+"===> mylock");
    
            //自旋锁
            while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ==> 自旋中~");
            }
        }
    
    
        //解锁
        public void myunlock(){
            Thread thread=Thread.currentThread();
            System.out.println(thread.getName()+"===> myUnlock");
            atomicReference.compareAndSet(thread,null);
        }
    
    }

public class TestSpinLock {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
            reentrantLock.lock();
            reentrantLock.unlock();
    
    
            //使用CAS实现自旋锁
            SpinlockDemo spinlockDemo=new SpinlockDemo();
            new Thread(()->{
                spinlockDemo.myLock();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    spinlockDemo.myunlock();
                }
            },"t1").start();
    
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    
    
            new Thread(()->{
                spinlockDemo.myLock();
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    spinlockDemo.myunlock();
                }
            },"t2").start();
        }
    }

运行结果：

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

![df2591047b554bcf8b2dff7e7b643c8f.png][]

#### 4、死锁 ####

> 死锁是什么？

![13d2bbe3c15f4799bffaf81435ca74ae.png][]

死锁测试，怎么排除死锁：

package com.ogj.lock;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class DeadLock {
        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定位进程号，jdk的bin目录下： 有一个jps**

命令：`jps -l`

![ce1a06f2a50e4544aab48f0759da40e4.png][] **2、使用`jstack` 进程进程号 找到死锁信息**

![5a744851aae54b359ebeab52b02f3c18.png][]

**一般情况信息在最后：**

![90d8d66ab0cf4a3894b6e214024d03fe.png][]

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