JUC详细学习
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、8锁现象
原因：并不是顺序执行！是因为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！
6、集合类不安全
HashSet底层是什么？
TODO:研究ConcurrentHashMap底层原理：
7、Callable(简单)
8、常用的辅助类(必会！)
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？
CPU密集型和IO密集型！
12、四大函数式接口（必需掌握）
13、Stream流式计算
=== 链式编程 ===
14、ForkJoin
15、异步回调
（1）没有返回值的runAsync异步回调
（2）有返回值的异步回调supplyAsync
16.JMM
17.Volatile
18、玩转单例模式
19、深入理解CAS
20、原子引用
21、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
4、死锁
1、什么是JUC
源码+官方文档

JUC是 java util concurrent

面试高频问JUC~！

java.util 是Java的一个工具包~

业务：普通的线程代码 Thread

Runnable：没有返回值、效率相比于Callable 相对较低！

2、线程和进程
进程：一个程序，QQ.EXE Music.EXE；数据+代码+pcb

一个进程可以包含多个线程，至少包含一个线程！

Java默认有几个线程？2个线程！ main线程、GC线程

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

对于Java而言：Thread、Runable、Callable进行开启线程的，我们之前。

提问？JAVA真的可以开启线程吗？开不了的！

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

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

    boolean started = false;
    try {
        start0();
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
            /* do nothing. If start0 threw a Throwable 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();

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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。

并发、并行

并发：多线程操作同一个资源。

CPU 只有一核，模拟出来多条线程，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());
}
}
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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;
}

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wait/sleep的区别

1、来自不同的类

wait => Object

sleep => Thread

一般情况企业中使用休眠是：

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

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Lock接口

公平锁：十分公平，必须先来后到~；

非公平锁：十分不公平，可以插队；(默认为非公平锁)

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();
    }
}

}

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Synchronized 和 Lock区别

1、Synchronized 内置的Java关键字，Lock是一个Java类

2、Synchronized 无法判断获取锁的状态，Lock可以判断

3、Synchronized 会自动释放锁，lock必须要手动加锁和手动释放锁！可能会遇到死锁

4、Synchronized 线程1(获得锁->阻塞)、线程2(等待)；

lock就不一定会一直等待下去，lock会有一个trylock去尝试获取锁，不会造成长久的等待。

5、Synchronized 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；

6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock适合锁大量的同步代码；

锁到底是什么？如何判断锁的是谁？

4、生产者和消费者问题！
Synchronized wait notify可以实现，该方法是传统版本；

我们这次使用lock版本

Synchronized版本

public class A {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();

    new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
        try {
            data.increment();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    },"A").start();
    new Thread(()->{for(int i=0;i<10;i++) {
        try {
            data.decrement();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }},"B").start();
}

}
class Data{
//数字资源类
private int number = 0;

//+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();
}

}

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问题存在，A线程B线程，现在如果我有四个线程A B C D！

解决方案： if 改为while即可，防止虚假唤醒

这样就不存在问题了：

JUC版本的生产者和消费者问题

await、signal 替换 wait、notify

通过Lock找到Condition

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();
    }
}

}

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Condition的优势：精准的通知和唤醒的线程！

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

/**

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();
    }
}

}

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5、8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：

结果是：先发短信，如何再打电话！

为什么？如果你认为是顺序在前？这个答案是错误的！

问题2：
我们再来看：我们让发短信延迟4s

现在结果是什么呢？

结果：还是先发短信，然后再打电话！

why？

原因：并不是顺序执行！是因为synchronized 锁的对象是方法的调用！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？

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

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

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

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

（1）我们先来使用一个对象调用两个方法！

答案是：先发短信,后打电话

（2）如果我们使用两个对象调用两个方法！

答案是：还是先发短信，后打电话

原因是什么呢？为什么加了static就始终前面一个对象先执行呢！为什么后面会等待呢？

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

问题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？

明显答案是：先打电话，后发短信了。

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

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

当然答案是：先打电话、后发短信！

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

小结

new 出来的 this 是具体的一个对象

static Class 是唯一的一个模板

6、集合类不安全
List不安全

我们来看一下List这个集合类：

//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常！
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {

    List<Object> arrayList = new ArrayList<>();

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

}

}
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会造成：

ArrayList 在并发情况下是不安全的！

解决方案：

1、切换成Vector就是线程安全的啦！

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();
    }

}

}
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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();
    }

}

}
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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（存在覆盖操作）；在写入的时候避免覆盖，造成数据错乱的问题；

CopyOnWriteArrayList比Vector厉害在哪里？

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

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

Set不安全

和List、Set同级的还有一个BlockingQueue 阻塞队列；

Set和List同理可得: 多线程情况下，普通的Set集合是线程不安全的；

解决方案还是两种：

使用Collections工具类的synchronized包装的Set类
使用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 hashSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); //解决方案1
Set 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();
}
}
}
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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();
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Map不安全

回顾map的基本操作：

//map 是这样用的吗？不是，工作中不使用这个
//默认等价什么？ new HashMap<>(16,0.75);
Map<String, String> map = new HashMap<>();
//加载因子、初始化容量
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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 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();
}
}
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结果同样的出现了：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
TODO:研究ConcurrentHashMap底层原理：
这里我们可以直接去研究一下，这个也是相当重要的。

7、Callable(简单)

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

代码测试

传统使用线程方式：

public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i < 10; i++) {
new Thread(new MyThread()).start();
}
}
}

class MyThread implements Runnable{

@Override
public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}

}
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使用Callable进行多线程操作：

Calleable 泛型T就是call运行方法的返回值类型；

但是如何使用呢？

Callable怎么放入到Thread里面呢？

源码分析：

对于Thread运行，只能传入Runnable类型的参数；

我们这是Callable 怎么办呢？

看JDK api文档：

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

FutureTask中可以接受Callable参数；

这样我们就可以先把Callable 放入到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 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 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 {

@Override
public String call() throws Exception {
    System.out.println("Call:"+Thread.currentThread().getName());
    return "String"+Thread.currentThread().getName();
}

}

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

注意两个重点：

8、常用的辅助类(必会！)
8.1 CountDownLatch

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！

//这是一个计数器减法
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");

}

}

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主要方法：

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

8.2 CyclickBarrier

其实就是一个加法计数器；

public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {

    //主线程
    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();
    }

}

}

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8.3 Semaphore
Semaphore：信号量

抢车位：

3个车位 6辆车：

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

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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
先对于不加锁的情况：

如果我们做一个我们自己的cache缓存。分别有写入操作、读取操作；

我们采用五个线程去写入，使用十个线程去读取。

我们来看一下这个的效果，如果我们不加锁的情况！

package com.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;
}

}

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运行效果如下：

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

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所以如果我们不加锁的情况，多线程的读写会造成数据不可靠的问题。

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

但是这次我们采用更细粒度的锁：ReadWriteLock 读写锁来保证

package com.ogj.rw;

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;
}

}

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运行结果如下：

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

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10、阻塞队列
阻塞

队列

阻塞队列jdk1.8文档解释：

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！
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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

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(timenum，timeUnit)
移除 remove poll take poll(timenum，timeUnit)
判断队列首 element peek - -
/**
* 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”);
}

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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 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();
}

}

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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();
    }
}

}

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7大参数

源码分析

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue()));
}
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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue());
}
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public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue());
}
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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 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;
}

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

业务图

手动创建线程池

// todo

拒绝策略4种

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

超出最大承载，就会抛出异常：队列容量大小+maxPoolSize

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

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

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

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

我们可以使用代码来来获取逻辑处理器数量。

于是cpu密集型的写法如下：

2、I/O密集型：

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

12、四大函数式接口（必需掌握）
新时代的程序员：lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算

函数式接口：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
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函数型接口可以使用lambda表达式；

代码测试：

Function函数型接口

/**

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”));
}
}
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Predicate断定型接口

/**

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 predicate = (str)->{return str.isEmpty();};
System.out.println(predicate.test(“11”));
System.out.println(predicate.test(""));
}
}
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Consummer 消费型接口

/**

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

/**

供给型接口，只返回，不输入
*/
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) {
Supplier supplier = ()->{return “1024”;};
System.out.println(supplier.get());
}
}
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13、Stream流式计算
什么是Stream流式计算？

存储+计算！

存储：集合、MySQL

计算：流式计算~

=== 链式编程 ===
public class Test {
public static void main(String[] args) {
User user1 = new User(1,“a”,21);
User user2 = new User(2,“b”,22);
User user3 = new User(3,“c”,23);
User user4 = new User(4,“d”,24);
User user5 = new User(5,“e”,25);
User user6 = new User(6,“f”,26);
List list = Arrays.asList(user1, user2, user3, user4, user5, user6);

    //计算交给流
    //链式编程！！！！
    list.stream()
            .filter((u)->{ return u.getId()%2==0; })
            .filter((u)->{return u.getAge()>23;})
            .map((u)->{return u.getName().toUpperCase();})
            .sorted((uu1,uu2)->{
                return uu2.compareTo(uu1);
            })
            .limit(1)
            .forEach(System.out::println);
}

}

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14、ForkJoin
什么是ForkJoin？

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

大数据中：MapReduce 核心思想->把大任务拆分为小任务！

ForkJoin 特点：工作窃取！

实现原理是：双端队列！从上面和下面都可以去拿到任务进行执行！

如何使用ForkJoin?

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

3、计算类要去继承ForkJoinTask；
ForkJoin的计算类！

package com.ogj.forkjoin;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask {

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;
}
}
}

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测试类！

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));
}

}

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

reduce方法的优点：

15、异步回调
Future 设计的初衷：对将来的某个事件结果进行建模！

其实就是前端 --> 发送ajax异步请求给后端

但是我们平时都使用CompletableFuture

（1）没有返回值的runAsync异步回调
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

}

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（2）有返回值的异步回调supplyAsync
//有返回值的异步回调
CompletableFuture 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());

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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；

16.JMM
请你谈谈你对Volatile 的理解

Volatile 是 Java 虚拟机提供轻量级的同步机制

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；

JMM对这8种操作给了相应的规定：

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

遇到问题：程序不知道主存中的值已经被修改过了！；

17.Volatile
1、保证可见性

public class JMMDemo01 {

// 如果不加volatile 程序会死循环
// 加了volatile是可以保证可见性的
private volatile static Integer number = 0;

public static void main(String[] args) {
    //main线程
    //子线程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);
}

}

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2、不保证原子性

原子性：不可分割；

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

/**

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);
}

}

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如果不加lock和synchronized ，怎么样保证原子性？

解决方法：使用JUC下的原子包下的class；

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);
}

}

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这些类的底层都直接和操作系统挂钩！是在内存中修改值。

Unsafe类是一个很特殊的存在；

原子类为什么这么高级？

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
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可能造成的影响结果：前提：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;

线程A 线程B
x=a y=b
b=1 a=2
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）

总结

volatile可以保证可见性；
不能保证原子性
由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生
面试官：那么你知道在哪里用这个内存屏障用得最多呢？单例模式

18、玩转单例模式
饿汉式、DCL懒汉式

饿汉式

/**

饿汉式单例
*/
public class Hungry {
/**
- 可能会浪费空间
  /
  private byte[] data1=new byte[10241024];
  private byte[] data2=new byte[10241024];
  private byte[] data3=new byte[10241024];
  private byte[] data4=new byte[1024*1024];
private Hungry(){
}
private final static Hungry hungry = new Hungry();
public static Hungry getInstance(){
return hungry;
}

}

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DCL懒汉式

//懒汉式单例模式
public class LazyMan {

private static boolean key = false;

private LazyMan(){
    synchronized (LazyMan.class){
        if (key==false){
            key=true;
        }
        else{
            throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
        }
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;

//双重检测锁模式 简称DCL懒汉式
public static LazyMan getInstance(){
    //需要加锁
    if(lazyMan==null){
        synchronized (LazyMan.class){
            if(lazyMan==null){
                lazyMan=new LazyMan();
                /**
                 * 1、分配内存空间
                 * 2、执行构造方法，初始化对象
                 * 3、把这个对象指向这个空间
                 *
                 *  就有可能出现指令重排问题
                 *  比如执行的顺序是1 3 2 等
                 *  我们就可以添加volatile保证指令重排问题
                 */
            }
        }
    }
    return lazyMan;
}
//单线程下 是ok的
//但是如果是并发的
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
    //Java中有反射

// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Field key = LazyMan.class.getDeclaredField(“key”);
key.setAccessible(true);
Constructor declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true); //无视了私有的构造器
LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
key.set(lazyMan1,false);
LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();

    System.out.println(instance);
    System.out.println(lazyMan1);
    System.out.println(instance == lazyMan1);
}

}

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静态内部类

//静态内部类
public class Holder {
private Holder(){

}
public static Holder getInstance(){
    return InnerClass.holder;
}
public static class InnerClass{
    private static final Holder holder = new Holder();
}

}
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单例不安全, 因为反射

枚举

//enum 是什么？ enum本身就是一个Class 类
public enum EnumSingle {
INSTANCE;
public EnumSingle getInstance(){
return INSTANCE;
}
}

class Test{
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
Constructor declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
//java.lang.NoSuchMethodException: com.ogj.single.EnumSingle.()

    EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
    System.out.println(instance1);
    System.out.println(instance2);
}

}

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使用枚举，我们就可以防止反射破坏了。

枚举类型使用JAD最终反编译后源码：

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

public final class EnumSingle extends Enum
{

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

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

private EnumSingle(String s, int i)
{
    super(s, i);
}

public EnumSingle getInstance()
{
    return INSTANCE;
}

public static final EnumSingle INSTANCE;
private static final EnumSingle $VALUES[];

static 
{
    INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);
    $VALUES = (new EnumSingle[] {
        INSTANCE
    });
}

}

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19、深入理解CAS
什么是CAS？

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

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());
}

}

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Unsafe类

总结：

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

缺点：

循环会耗时；
一次性只能保证一个共享变量的原子性；
它会存在ABA问题
CAS：ABA问题？(狸猫换太子)

线程1：期望值是1，要变成2；

线程2：两个操作：

1、期望值是1，变成3
2、期望是3，变成1
所以对于线程1来说，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());
}
}

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20、原子引用
解决ABA问题，对应的思想：就是使用了乐观锁~

带版本号的原子操作！

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。

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

那么如果我们使用小于128的时候：

正常业务操作中，我们一般使用的是一个个对象，一般情况不会遇到这种情况。

21、各种锁的理解
1、公平锁、非公平锁
公平锁：非常公平；不能插队的，必须先来后到；

/**

Creates an instance of {@code ReentrantLock}.
This is equivalent to using {@code ReentrantLock(false)}.
*/
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
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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();
}
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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");
call();//这里也有一把锁
}
public synchronized void call(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");
}
}

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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();
    }
}

}

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

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;
}
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自我设计自旋锁：

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);
}

}

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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();
}

}

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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。。。。

4、死锁
死锁是什么？

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);
        }
    }
}

}

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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

2、使用jstack 进程进程号找到死锁信息

一般情况信息在最后：

面试，工作中！排查问题！

1、日志

2、堆栈信息

}

//解锁
public void myunlock(){
Thread thread=Thread.currentThread();
System.out.println(thread.getName()+"===> myUnlock");
atomicReference.compareAndSet(thread,null);
}
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}

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();
    }
}

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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。。。。



4、死锁
死锁是什么？



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);
            }
        }
    }
}

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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



2、使用jstack 进程进程号 找到死锁信息



一般情况信息在最后：



面试，工作中！排查问题！

1、日志

2、堆栈信息

学习来自：JUC学习
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版权声明：本文为CSDN博主「夏天的风€&amp;^_^」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_41617848/article/details/107619810

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

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，