JUC学习！

JUC

1、what？

JUC就是java.util.concurrent下面的类包，专门用于多线程的开发。

2、why？

解决多线程、高并发

3、how？
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point1:volatile关键字与内存可见性;

question1:多个线程共享资源时，彼此不可见； ​ 可以给资源加锁，但是加锁，线程会阻塞，效率较低；如何在不使用锁的情况下，更新资源，即给资源加上volatile关键字。

point2：原子性

原子变量：Java提供了原子变量，在java.util.concurrent.atomic包下； ​ 使用CAS(Compare And Swap)来保证原子性；当内存值==预估值时，我才会把更新值更新到内存。但此时会出现一个ABA问题，即一个线程修改变量A，为B再改回A，此时CAS察觉不到，被修改了，当然基本数据类型是不要紧的，但如果是引用数据呢？这个对象中有多个变量，我不知道有没有被修改。因此，增加版本号就成了一个很好的选择；

point3:锁分段机制

在java.util.concurrent包中提供了多种并发容器类来改进同步容器类的性能。其中最主要的就是ConcurrentHashMap。 ​ ConcurrentHashMap采用了分段锁机制，是一个线程安全的hash表，我们知道HashMap不是线程安全的，HashTable加了锁，是线程安全的，因此他效率低。而ConcurrentHashMap默认分成了16个segment，每个segment对应一个hash表，且有自己独立的锁。所以每一个线程访问一个segment，就可以并行访问了，这大大的提高了效率；

point4:锁

1、传统锁synchronized关键字：

a、锁代码块、锁类； ​ b、当这个关键字锁到一个带有static的方法时，锁的是这个类模板。 ​

class X{
    public  Synchronized void f(){
    methods body...
    }
}

2、Lock接口：

是在juc包下的，首先要声明一个可重入锁； ​ 有三个实现类：ReentrantLock（可重入锁 常用）、 ReentrantReadWriteLock.ReadLock(读锁)、ReentrantReadWriteLock.WriteLock（写锁）

class X{
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public void f(){
        lock.lock;
        try{
            method body.....
        }finally{
            lock.unlock;
        }
    }
}

　　

　　1、公平锁：十分公平，先来后到； ​

　　2、非公平锁：十分不公平，可以插队(默认)；

3.lock与Synchronized的区别

>1、Synchronized是内置关键字；Lock是接口；
>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需要手动释放，不释放会出现死锁现象；
>4、Synchronized（当a线程获取锁并阻塞，b线程会一直等）；Lock不会这样（tryLock（）方法，当目前可以获取锁时返回true，反之false）
>5、Synchronized是可重入锁、不可中断、非公平锁；Lock可重入、可判断锁、公平性（可以自定义），扩展性更好；
>6、Synchronized可以锁少量同步代码；Lock可以锁大量的同步代码；

4、锁的类型

可重入锁：拿到外面的锁后，会自动拿到里面的锁；

自旋锁：

point5:生产者和消费者问题

1、线程之间通信问题：生产者和消费者问题！ ​

2、三部曲：判断是否需要等待 this.wait() 、业务、通知 this.notifyAll() ​

3、线程的虚假唤醒问题，将if()改为while()判断；

Condition condition = lock.newCondition();
condition.await();//等待
condition.signal()；//通知

Condition实现精确通知

Condition condition1 = lock1.newCondition();
Condition condition2 = lock2.newCondition();
Condition condition3 = lock3.newCondition();
例子：当前condition1，要通知condition3，则要condition3.signal();

point6:8锁现象

1、多个线程使用同一个对象，多个线程就是使用一把锁，先调用的先执行！

2、多个线程使用同一个对象，多个线程就是使用一把锁，先调用的先执行,即使在某方法中设置了阻塞。

3、多个线程，有的线程有锁，有的线程没锁，两者之间不存在竞争同一把锁的情况，先后执行顺序是随机的。

4、a被 synchronized 修饰的方法，锁的对象是方法的调用者；b调用者不同，它们之间用的不是同一个锁，相互之间没有关系。

5、被 synchronized 和 static 同时修饰的方法，锁的对象是类的 class 对象，是唯一的一把锁。线程之间是顺序执行。

　　锁Class和锁对象的区别：

　　　　a、Class 锁 ，类模版，只有一个；

　　　　b、对象锁 ， 通过类模板可以new 多个对象。

6、被 synchronized 修饰 和 static 修饰的方法，锁的对象是类的 class 对象，是唯一的一把锁。

　　Class锁是唯一的，所以多个对象使用的也是同一个Class锁。

　　如果全部都锁了Class，那么这个类下的所有对象都具有同一把锁。

7、被 synchronized和static修饰的方法，锁的对象是类的class对象！唯一的同一把锁；

　　只被synchronized修饰的方法，是普通锁（如对象锁），不是Class锁，所以进程之间执行顺序互不干扰。

解释见：https://blog.csdn.net/makyan/article/details/104524725

point7:集合不安全

异常：ConcurrentModificationException，并发修改异常；

解决方案: ​

　　List<String> list =new ArrayList<String>(); ​

　　1、List<String> list = new Vector(); --->被synchronized修饰的方法效率很低； ​

　　2、List<String> list = Collections.syncronizedList(new ArrayList<>()); ​

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

　　Set<String> set = new HashSet<>()；

​ 　　1、Set<String> set = Collections.synchroniazedSet(new HashSet<>()); ​

　　2、Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>(); ​ HashSet本质就是用了HashMap的key不重复来实现去重的； ​

​ 　　Map<String,String> map = new HashMap<>(); ​

　　1、Map<String,String> map = Collections.synchronizedMap<>(); ​

　　2、Map<String,String>map = new ConcurrentHashMap<>();--->详情见point3

point8:Callable与Runable

先看一下两个接口的定义：

Callable

public interface Callable<V> {
　　V call() throws Exception;
}

Runnable

interface Runnable {
　　public abstract void run();
}

和明显能看到区别：

1.Callable能接受一个泛型，然后在call方法中返回一个这个类型的值。而Runnable的run方法没有返回值
2.Callable的call方法可以抛出异常，而Runnable的run方法不会抛出异常。

point9:常用辅助类

1、CountDownLatch 减法计数器

CountDownLatch count=new CountDownLatch(5);
        for (int i = 1; i <=5 ; i++) {
            new Thread(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"go out");
                    count.countDown();//count--
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        count.await();//等待计数器归零，然后向下执行
        System.out.println("over");

2、CyclicBarrier 加法计数器（集齐七龙珠召唤神龙）

CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()-> System.out.println("召唤神龙"));
        for (int i = 1; i <=7 ; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集第"+temp+"个龙珠");
                    try {
                        cyclicBarrier.await();//等待
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
            },String.valueOf(i)).start();
        }

3、Semaphore 流量

停车位，限流；三个车位，六辆车；

//有3个停车位，有六辆车
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                    try {
                        semaphore.acquire();//获取许可
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车位");
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }finally{
                        semaphore.release();//释放信号
                    }
            },String.valueOf(i)).start();
        }

point10:读写锁

ReentrantReadWriteLock 看一下jdk源码：

point11:阻塞队列BlockingQueue

1、使用情况：

2、四种API：

方法	抛出异常	有返回值，不抛异常	阻塞等待	超时等待
添加	add()	offer()	put	offer(Object o,Long timeout,TimeUnit t)
移除	remove()	poll()	take	poll(Long timeout,TimeUnit t)
检测队首	element()	peek

/**
 *  抛出异常
 */
public static void test1(){
    ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
    System.out.println(arrayBlockingQueue.add("a"));
    System.out.println(arrayBlockingQueue.add("b"));
    System.out.println(arrayBlockingQueue.add("c"));
    //检查队首元素
    System.out.println(arrayBlockingQueue.element());
    System.out.println("=================");
    System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
    System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
    System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
}

/**
 * 有返回值，不抛出异常
 */
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"));
    System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
    //查看队首元素
    System.out.println(blockingQueue.peek());
    System.out.println("=======================");
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
    System.out.println(blockingQueue.poll());
 
}

/**
 * 阻塞等待
 */
public static void test3(){
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
    try {
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        System.out.println("===");
        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
 
}

/**
 * 超时等待
 */
public static void test4(){
    ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
    try {
        System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println("====================");
        System.out.println(blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS));
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
 
}

point12:SynchronousQueue同步队列

　　同步队列和阻塞队列不同，同步队列不存储元素； 往里面put一个元素，必须要先take取出来；

point13：线程池（重点）

1、为什么要用线程池？线程池的好处？

>a、降低资源的消耗，不用频繁的创先销毁线程；
>b、提高响应速度
>c、方便管理

2、三大方法、七大参数、四种拒绝策略

　　A、三大方法

//不要使用Executors工具类来创建线程池，用最原生的ThreadPoolExecutor；
ExecutorService threadPool= Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
ExecutorService threadPool1=Executors.newFixedThreadPool(5);//固定线程
ExecutorService threadPool2= Executors.newCachedThreadPool();//可变线程，遇强则强，遇弱则弱；
try{
    for(int i=0;i<10;i++){
        //使用线程池创建线程
        threadPool.execute(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"OK")；
        })
    }
}finally{
    threadPool.shoutdown();//线程池用完，程序关闭，最后关闭线程池
}

　　B、七大参数

　　ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程数
                           int maximumPoolSize,//允许最大线程数
                           long keepAliveTime,//当线程数大于核心线程数时，这就是多余空闲线程的存活时间
                           TimeUnit unit,//时间单位
                           BlockingQueue<Runnable> workQueue,//在执行任务之前用于保留任务的队列。 此队列将仅保存execute方法提交的Runnable任务
                           ThreadFactory threadFactory,//执行过程中创建新的线程所需要的工厂
                           RejectedExecutionHandler handler//拒绝策略，当线程满了、阻塞队列也满了时会执行的策略
                           )

　　C、4种拒绝策略RejectedExecutionHandler：

new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();//银行满了，还有人进来，不处理，抛异常；
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();//哪里来的回哪里
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy();//队列满了尝试和最早的竞争，不会抛出异常；
new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy();//队列满了丢掉任务，不会抛异常；

3、最大线程怎么定义（调优）

A、CPU密集型 ​ 获取当前CPU的核数：Runtime.getRuntime().availableProcessors() ​ 最大线程==当前CPU核数

B、IO密集型 ​ 判断程序中十分耗IO的线程 ​ 最大线程 > 十分耗IO的线程数

point14:四大函数式接口（简化编程模型

函数型接口

Function function = (str)->{ return str;};//有参数、有返回值

断定型接口

Predicate<String> predicate =(str)->{return str.isEmpty();};//有参数，返回布尔值

消费性接口

Consumer<String> consumer =(str)->{ System.out.println("已消费"); };//有参数，无返回值

供给型接口

Supplier supplier=()->{return "你好";};//无参数，有返回值

ponit15:Stream流

/* 筛选条件
* 1、id为偶数
* 2、年龄大于22
* 3、名字转为大写
* 4、倒序
* 5、输出一个
*/
User u1 =new User(1,"a",20);
User u2 =new User(2,"b",21);
User u3 =new User(3,"c",22);
User u4 =new User(4,"d",23);
User u5 =new User(5,"e",24);
User u6 =new User(6,"f",25);
List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4,u5,u6);
list.stream().filter(u->{return u.getId()%2==0;})
        .filter(u->{return u.getAge()>22;})
        .map(u->{return u.getName().toUpperCase();})
        .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
        .limit(1)
        .forEach(System.out::println);

point16:ForkJoin

把一个大任务拆成多个小任务并行执行 ​ 例如：计算1-10亿内的数累加 ​ 使用ForkJoin可以提升速度，使用Stream流会更快

point17:异步回调

ComletableFuture