狂神说 | JUC并发编程笔记+自己的理解整理

JUC并发

- JUC并发
- 1.什么是JUC
- - 业务：普通的线程代码
- 2.线程和进程
- - 并发和并行
  - - 并发（多线程操作同一个资源）
    - 并行（多个人一起行走）
  - 线程有几个状态(6个)
  - wait/sleep区别
  - - 1.来自不同的类
    - 2.关于锁的释放
    - 3.使用的范围是不同的
- 3.Synchronized锁
- - 传统 Synchronized锁
- 4.LOCK锁（重点）
- - LOCK接口
  - Synchroized和Lock的区别
  - 锁是什么，如何判断锁的是谁？
- 5.生产者和消费者问题
- - 生产者和消费者问题 Synchronized 版
  - - 问题存在，A B C D 4 个线程！虚假唤醒
    - if判断改为while判断
  - JUC版的生产者和消费者问题
  - - 代码实现
    - Condition 精准的通知和唤醒线程
    - 有序执行线程
- 6.8锁现象
- - 小结
- 7.集合类不安全
- - List- 不安全
  - Set不安全
  - - HashSet底层是什么？
  - Map不安全
- 8.Callable (简单)
- - Callable 和 Runable 对比
  - 如何使用Callable？
- 9.常用的辅助类(必会)
- - CountDownLatch
  - CyclicBarrier
  - - 加法计数器
  - Semaphore
- 10.读写锁 ReadWriteLock
- 11.阻塞队列
- - 阻塞队列：
  - 学会使用队列
  - - 四组API
    - 抛出异常的
    - 有返回值也不抛出异常
    - 等待一直阻塞
    - 超时等待
  - SynchronousQueue 同步队列
- 12.线程池
- - 池化技术
  - - 线程池的好处
  - 线程池的三大方法
  - - 单个线程
    - 创建一个固定先线程池的大小
    - 缓存可伸缩的线程池
  - 7大参数
  - - 源码分析
    - 手动创建一个线程池
  - 最大线程到底如何定义
  - - 1.CPU密集型
    - 2.IO密集型
- 13.四大函数式接口（必须掌握）
- - 函数接口：只有一个方法的接口
  - 四大函数式接口
  - - Function函数式接口
    - Predicate 断定型接口
    - Consumer 消费型接口
    - Supplier 供给型接口
- 14.Stream 流式计算（建议自己查找一些资料深入理解方法）
- - 什么是Stream流式计算
- 15.ForkJoin（建议自己查找一些资料深入理解方法）
- - 什么是 ForkJoin
  - ForkJoin 特点：工作窃取
  - ForkJoin
  - - 使用forkjoin
- 16.异步回调
- - 同步回调
  - 异步回调
- 17.JMM
- - 请你谈谈你对 Volatile 的理解
  - 什么是JMM
  - - 关于JMM的同步约定：
  - 线程 :**`工作内存`、`主内存`**
  - - 内存划分
    - 8种操作
    - 问题：程序不知道主内存的值已经被修改过了
- 18.Volatile
- - 1.保证可见性
  - 2.不保证原子性
  - - 使用原子类来解决原子性问题
  - 3.禁止指令重排
  - - 指令重排
    - **volatile** 可以避免指令重排：
- 19.单例模式
- - 什么是单例模式
  - - 单例模式有以下特点：
  - 饿汉式
  - 懒汉式
  - - 反射来破坏单例模式
    - 解决方式
    - 使用枚举解决反射的破坏
- 20.深入理解CAS
- - 什么是 CAS
  - unsafe类
  - - CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）
- 21.原子引用
- 22.各种锁的理解
- - 1.公平锁、非公平锁
  - 2.可重入锁
  - - Synchroized
    - Lock锁
  - 3.自旋锁
  - 4.死锁
  - - 死锁是什么?
    - 解决问题

1.什么是JUC

JUC就是 java.util 下的工具包、包、分类等。

业务：普通的线程代码

Thread
Runnable 没有返回值，效率比Callable相对较低
Callable 有返回值！

2.线程和进程

线程、进程，如果不能使用一句话说出来的技术，不扎实！

进程：一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合；
一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个！
Java默认有2个线程？ mian、GC
线程：开了一个进程 Typora，写字，自动保存（线程负责的）
对于Java而言提供了：Thread、Runnable、Callable操作线程。

java真的可以开启线程么？开不了的

public synchronized void start() {
    
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();
    
    group.add(this);
    boolean started = false;
    try {
        start0();
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
            
        }
    }
}
// 本地方法，底层操作的是C++ ，Java 无法直接操作硬件
private native void start0();

并发和并行

并发编程：并发、并行

并发（多线程操作同一个资源）

CPU一核，模拟出来多条线程，快速交替

并行（多个人一起行走）

CPU多核，多个线程可以同时执行；eg：线程池！

package demo01;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        //获取CPU的核数
        //CPU密集型，IO密集型
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    }
}

并发编程的本质：充分利用CPU的资源

线程有几个状态(6个)

public enum State {//状态模式
    
    //新生
    NEW,

    
    //运行
    RUNNABLE,

    
    //阻塞
    BLOCKED,

    
    //阻塞 死死的等
    WAITING,

    
    //超时等待，过期不候
    TIMED_WAITING,

    
    //终止
    TERMINATED;
}

wait/sleep区别 1.来自不同的类

wait => Object
sleep = > Thread

2.关于锁的释放

wait 会释放锁
sleep 不会释放锁，睡眠

3.使用的范围是不同的

wait 必须在同步代码块中使用
sleep可以在任何地方睡

4.是否需要捕获异常

wait 不需要捕获异常
sleep 必须要捕获异常

3.Synchronized锁传统 Synchronized锁

来看一个多线程卖票例子

package demo01;



public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //并发：多线程操作同一个资源类,把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();

        //@FunctionalInterface 函数式接口 jdk8 lamdba表达式(参数) -> {代码}

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

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

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

    }

}
//资源类 OOP
class Ticket{
    //属性、方法
    private int number = 50;
    //买票的方式
    //sychronized 本质：队列，锁
    public synchronized void sale(){
        if (number >0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了" +(number --)+ "票,剩余：" + number);


        }
    }
}

4.LOCK锁（重点） LOCK接口

公平锁：十分公平，可以先来后到
非公平锁：十分不公平，可以插队（默认）

使用LOCK在写刚才的列子

package demo01;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SaleTicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //并发：多线程操作同一个资源类,把资源类丢入线程
        Ticket2 ticket = new Ticket2();

        //@FunctionalInterface 函数式接口 jdk8 lamdba表达式(参数) -> {代码}

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

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

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

    }
}


class Ticket2{
    //属性、方法
    private int number = 50;
    //买票的方式
    //LOCK锁
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public  void sale(){
            lock.lock();;//加锁
        try{
            //业务代码块
            if (number >0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了" +(number --)+ "票,剩余：" + number);


            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();//解锁
        }

    }
}

Synchroized和Lock的区别

1.Synchroized 是内置的Java关键字，Lock是一个Java类

2.Synchroized 无法判断获取锁的状态，Lock可以判断获取锁的状态

3.Synchroized 会自动释放锁，Lock必须要手动释放锁！如果不释放锁，死锁

4.Synchroized 线程1(获得锁、阻塞)、线程2（等待）；Lock就不一定会等待下去（trylock 尝试获取锁）

5.Synchroized可重入锁，不可以中断的，非公平；Lock，可重入锁，可以判断锁，非公平（可以自己设置）

6.Synchroized适合锁少量的代码同步问题，Lock适合锁大量的同步代码！

锁是什么，如何判断锁的是谁？ 5.生产者和消费者问题

面试常考的问题：单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁

生产者和消费者问题 Synchronized 版

package demo02;

import sun.awt.windows.ThemeReader;


public class SYProducers {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        //执行+1
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        //执行-1
        new Thread(()->{
            for (int i =0;i<10;i++){
                try {
                    date.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
    }
}

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

}

问题存在，A B C D 4 个线程！虚假唤醒

if判断改为while判断

package demo02;

import sun.awt.windows.ThemeReader;


public class SYProducers {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        //执行+1
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        //执行-1
        new Thread(()->{
            for (int i =0;i<10;i++){
                try {
                    date.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"D").start();
    }
}

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

}

JUC版的生产者和消费者问题

通过Lock可以找到一个Condition方法

代码实现

package demo02;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LOCKProducers {
    public static void main(String[] args) {
        Date2 date = new Date2();
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();
        //执行-1
        new Thread(()->{
            for (int i =0;i<10;i++){
                try {
                    date.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"C").start();
        new Thread(()->{
            for (int i =0; i<10;i++){
                try {
                    date.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"D").start();
    }
}

//判断等待，业务，通知
class Date2 {//数字 资源类
    private int number = 0;
    //+1
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition  = lock.newCondition();

    public void increment() throws InterruptedException {
        //condition.await();//等待
        //condition.signalAll();//唤醒全部
        lock.lock();
        try{
            while (number != 0) {
                //等待
                condition.await();
            }
            number++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
            condition.signal();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    //-1
    public  void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try{
            while (number == 0) {
                //等待
                condition.await();
            }
            number--;
            //通知其他线程，我-1完毕
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
            condition.signal();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

}

任何一个新的技术，绝对不是仅仅只是覆盖了原来的技术，是有其对旧技术的优势和补充！

Condition 精准的通知和唤醒线程有序执行线程

package demo02;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


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lock
    private Lock lock  = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();
    private int number = 1;
    public void printA(){
        lock.lock();
        try{
            while(number != 1){
                //等待
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => A");
            //唤醒指定的B
            condition2.signal();
            number = 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() + " => B");
            condition3.signal();
            number  = 3;
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void printC(){
        lock.lock();
        try{
            while(number != 3){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => C");
            condition1.signal();
            number 
                = 1;
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    //生产线：下单->支付操作->交易->物流
}

6.8锁现象

前面提出一个问题：如何判断锁的是谁！知道什么是锁，锁到底锁的是谁！

深刻理解我们的锁

package lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        //
        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();
        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone.call();
        },"B").start();
    }
}
class Phone{
    //synchroized 锁的对象是方法的调用者
    //两个方法用的是同一个锁
    //谁先拿到谁执行
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
}

普通方法是没有锁的，不受所得影响，正常执行即可

package lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone2 phone = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();//两个对象
        //
        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();
        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

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


    }
}
class Phone2{
    //synchroized 锁的对象是方法的调用者
    //两个方法用的是同一个锁
    //谁先拿到谁执行
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }
    //没有锁，不是同步方法，不受锁的影响
    public void hello(){
        System.out.println("hello");
    }
}

Static是类加载时候执行的，带有static的同步方法是类锁

package lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone3 phone = new Phone3();
        Phone3 phone3 = new Phone3();

        //
        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();
        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone3.call();
        },"B").start();


    }
}
class Phone3{
    //synchroized 锁的对象是方法的调用者
    //两个方法用的是同一个锁
    //谁先拿到谁执行
    //static静态方法
    //类加载就有了
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    public  static  synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }

}

7/8 两种情况下，都是先执行打电话,后执行发短信,因为二者锁的对象不同,静态同步方法锁的是Class类模板,普通同步方法锁的是实例化的对象,所以不用等待前者解锁后后者才能执行,而是两者并行执行,因为发短信休眠4s，所以打电话先执行

package lock8;

import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone4 phone = new Phone4();
        Phone4 phone4 = new Phone4();

        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();
        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone4.call();
        },"B").start();


    }
}
class Phone4{
    //锁的是Class类模板
    //这是两个锁
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("sendSms");
    }
    //锁的是调用者
    public  synchronized void call(){
        System.out.println("call");
    }

}

小结

new ：锁的是this 具体的一个手机
staic：锁的是Class 唯一的一个模板

7.集合类不安全 List- 不安全

package unsafe;

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

public class ListTest {
    
    public static void main(String[] args) {
        //并发下ArrayList是不安全的

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

源码：写入的时候复制一份

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Xg42kdgZ-1634039720370)(C:/Users/77/AppData/Roaming/Typora/typora-user-images/image-20211007101311179.png)]

Set不安全

package unsafe;

import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;

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

    }
}

HashSet底层是什么？

可以看出 HashSet 的底层就是一个HashMap

 public boolean add(E e) {
      return map.put(e, PRESENT)==null;
 }//add set 本质就是map 的 key 是无法重复的
    
 private static final Object PRESENT = new Object();//这是一个不变的值

Map不安全

回顾map的基本操作：

package unsafe;

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

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //map是这样用的么？ 不是，工作中不用HashMap
        //默认等价于什么？ new HashMap<>(16,0.75)
        //Map map = new HashMap<>();//线程不安全
        //加载因子、初始化容量
        Map map = new ConcurrentHashMap<>();//安全
        
        for (int i = 0; i<=30; i++){
            new Thread(()->{
                map.put(Thread.currentThread().getName(), UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

8.Callable (简单)

1.可以有返回值

2.可以抛出异常

3.方法不同

Callable 和 Runable 对比

例：比如Callable 是你自己，你想通过你的女朋友 **Runable **认识她的闺蜜 Thread

Callable 是 java.util 包下 concurrent 下的接口，有返回值，可以抛出被检查的异常
Runable 是 java.lang 包下的接口，没有返回值，不可以抛出被检查的异常
二者调用的方法不同，run()/ call()

同样的 Lock 和 Synchronized 二者的区别，前者是java.util 下的接口后者是 java.lang 下的关键字。

如何使用Callable？

package callable;

import demo02.C;
import sun.awt.windows.ThemeReader;

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

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //new Thread(new MyThread()).start();
        //new Thread(new FutureTask<>(Callable)).strat();
        //线程启动的方式
        //new 一个对象
        MyThread myThread = new MyThread();
        //适配类，使Callable可以被调用
        FutureTask futureTask = new FutureTask<>(myThread);
        new Thread(futureTask,"A").start();
        //两个对象会调用几个call
        //一个，结果会被缓存，提高效率，因此只打印一个call
        new Thread(futureTask,"B").start();

        Integer integer = (Integer)futureTask.get();//获取Callable的返回结果 // get方法可能会产生阻塞，把它放到最后，后者通过异步通信
        System.out.println(integer);
    }
}


// 代表所需要的返回值
class MyThread implements Callable{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("call()");
        return 1024;
    }
}

细节：

1、有缓存

2、结果可能需要等待，会阻塞！

9.常用的辅助类(必会) CountDownLatch

减法计数器：实现调用几次线程后再触发某一个任务

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

package add;

import com.sun.scenario.effect.impl.sw.sse.SSEBlend_SRC_OUTPeer;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

//计数器
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //倒计时 总数是6
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
        countDownLatch.countDown(); //-1

        for (int i =1; i<=6 ; i++){
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "GO out");
                countDownLatch.countDown();//-1
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
        System.out.println("close door");

    }
}

1GO out
6GO out
4GO out
3GO out
5GO out
2GO out
close door

countDownLatch.countDown(); // 数量-1

countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行

每次有线程调用 countDown() 数量-1，假设计数器变为0，countDownLatch.await() 就会被唤醒，继续执行！

CyclicBarrier

加法计数器

package add;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{
            System.out.println("success");
        });
        for (int i = 0; i<7;i++){
            final int temp = i;
            //lamdba能操作到i嘛
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集" + temp + "个龙珠");
                try{
                    cyclicBarrier.await();//等待
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

Thread-0收集0个龙珠
Thread-5收集5个龙珠
Thread-4收集4个龙珠
Thread-2收集2个龙珠
Thread-1收集1个龙珠
Thread-3收集3个龙珠
Thread-6收集6个龙珠
success

Semaphore

Semaphore：信号量

限流/抢车位！6车—3个停车位置

package add;

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //线程数量：停车位
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for(int i =0 ;i<6;i++){
            new Thread(()->{
                try {
                    //acquire 获得
                    //release 释放
                    semaphore.acquire();//获得
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+  "抢到车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);//停2秒
                    //离开车位
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "离开车位");

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    semaphore.release();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

0抢到车位
3抢到车位
1抢到车位
1离开车位
0离开车位
3离开车位
5抢到车位
2抢到车位
4抢到车位
5离开车位
2离开车位
4离开车位

Process finished with exit code 0

semaphore.acquire(); 获得，假设如果已经满了，等待，等待被释放为止！

semaphore.release(); 释放，会将当前的信号量释放 + 1，然后唤醒等待的线程！

作用：多个共享资源互斥的使用！并发限流，控制最大的线程数！

10.读写锁 ReadWriteLock

自定义的缓存，没有加锁，就会出现一个没有写入完成，另一个突然插进来的情况

package add;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class ReadWriteLock {
    public static void main(String[] args) {
        MyCache myCache = new MyCache();
        //写入
        for (int i = 1; i<= 5; i++){
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.put(temp+"",temp+"");

            },String.valueOf(i)).start();
        }
        //读取
        for (int i = 1; i<= 5; i++){
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCache.get(temp+"");

            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCache{
        private volatile Map map = new HashMap<>();
        //存
        public void put(String key,Object Value){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
            map.put(key,Value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
        };
        //取
        public void get(String key){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + key);
            Object o  = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK");
        };
}

2写入2
5写入5
5写入OK
4写入4
4写入OK
3写入3
1写入1
3写入OK
2写入OK
2读取2
1读取1
1写入OK
1读取OK
2读取OK
3读取3
5读取5
5读取OK
4读取4
4读取OK
3读取OK

Process finished with exit code 0

使用读写锁

package add;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;


public class ReadWriteLock {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCacheLock = new MyCacheLock();
        //写入
        for (int i = 1; i<= 5; i++){
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCacheLock.put(temp+"",temp+"");

            },String.valueOf(i)).start();
        }
        //读取
        for (int i = 1; i<= 5; i++){
            final int temp = i;
            new Thread(() -> {
                myCacheLock.get(temp+"");

            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

class MyCache{
        private volatile Map map = new HashMap<>();
        //存
        public void put(String key,Object Value){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
            map.put(key,Value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
        };
        //取
        public void get(String key){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + key);
            Object o  = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK");
        };
}
//加锁的缓存
class MyCacheLock{
    private volatile Map map = new HashMap<>();
    private ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();//读写锁
    //写入的时候，只希望同时只有一个线程往里面写

    //存
    public void put(String key,Object Value){
        lock.writeLock().lock();//写锁
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入" + key);
            map.put(key,Value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入OK");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.writeLock().unlock();//解锁
        }

    };
    //读 所有人都可以读
    //取
    public void get(String key){
        lock.readLock().lock();
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取" + key);
            Object o  = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "读取OK");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.readLock().unlock();
        }

    };
}

1写入1
1写入OK
2写入2
2写入OK
3写入3
3写入OK
4写入4
4写入OK
5写入5
5写入OK
1读取1
1读取OK
3读取3
3读取OK
2读取2
2读取OK
5读取5
4读取4
4读取OK
5读取OK

11.阻塞队列

阻塞队列：

BlockingQueue 是不一个新东西

什么情况下我们会使用阻塞队列：多线程并发，线程池使用的较多

学会使用队列

添加移除

四组API

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

抛出异常的

package queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test {
    //Collection
    //list
    //Set
    public static void main(String[] args) {
        test1();
    }
    
    public static void test1(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("A"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("B"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("C"));
        //IllegalStateException 抛出异常
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.add("D"));
        System.out.println("---------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.element());//查看队首的元素
        System.out.println("---------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());//谁先进谁先出
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        //NoSuchElementException
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
    }
}

有返回值也不抛出异常

package queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test {
    //Collection
    //list
    //Set
    public static void main(String[] args) {
        test2();
    }
    public static void test2(){
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("A"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("B"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("C"));//true
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.peek());
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("D"));//false 不抛出异常 返回一个boolean值
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());//依旧是先进先出
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());//None 也不抛出异常
    }

}

等待一直阻塞

package queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

public class Test {
    //Collection
    //list
    //Set
    public static void main(String[] args) {
        try {
            test3();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  
    
    public static  void test3() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue =new ArrayBlockingQueue(3);
        //一直阻塞
        arrayBlockingQueue.put("A");
        arrayBlockingQueue.put("B");
        arrayBlockingQueue.put("C");
        //arrayBlockingQueue.put("D");//队列没有位置了，他会一直等待
        System.out.println("----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
    }
  
}

超时等待

package queue;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Test {
    //Collection
    //list
    //Set
    public static void main(String[] args) {
        try {
            test4();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public static void test1(){
        //队列的大小
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("A"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("B"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.add("C"));
        //IllegalStateException 抛出异常
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.add("D"));
        System.out.println("---------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.element());//查看队首的元素
        System.out.println("---------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());//谁先进谁先出
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
        //NoSuchElementException
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.remove());
    }

    
    public static void test2(){
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("A"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("B"));
        System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("C"));//true
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.peek());
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.offer("D"));//false 不抛出异常 返回一个boolean值
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());//依旧是先进先出
        System.out.println(arrayBlockingQueue.poll());//None 也不抛出异常
    }
    
    public static  void test3() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue =new ArrayBlockingQueue(3);
        //一直阻塞
        arrayBlockingQueue.put("A");
        arrayBlockingQueue.put("B");
        arrayBlockingQueue.put("C");
        //arrayBlockingQueue.put("D");//队列没有位置了，他会一直等待
        System.out.println("----------------");
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        //System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
    }
    
    public static void test4() throws InterruptedException {
        ArrayBlockingQueue arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
        arrayBlockingQueue.offer("a");
        arrayBlockingQueue.offer("b");
        arrayBlockingQueue.offer("c");
        //arrayBlockingQueue.offer("d", 2,TimeUnit.SECONDS);//超时等待两秒
        arrayBlockingQueue.poll();
        arrayBlockingQueue.poll();
        arrayBlockingQueue.poll();
        arrayBlockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS);

    }


}

SynchronousQueue 同步队列

没有容量，进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素！

package queue;


import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue blockingDeque = new SynchronousQueue<>();//同步队列
        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "PUT 1");
                blockingDeque.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "PUT 2");
                blockingDeque.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "PUT 3");
                blockingDeque.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + blockingDeque.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + blockingDeque.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" +blockingDeque.take());

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
    }
}

T1PUT 1
T21
T1PUT 2
T22
T1PUT 3
T23

12.线程池

线程池：3大方法、7大参数、4种拒绝策略

池化技术

程序的运行，本质：占用系统的资源！优化资源的使用！ ==> 引进了一种技术池化池

线程池、连接池、内存池、对象池…

池化技术：事先准备好一些资源，有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我。

线程池的好处

1.降低资源的小号

2.提高响应的速度

3.方便管理

线程可以复用、可以控制最大并发数、管理线程

线程池的三大方法

单个线程

package pool;

import sun.awt.windows.ThemeReader;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//Executors 工具类 三大方法
//使用了线程池之后，要使用线程池创建线程
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadpool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        //Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个固定的线程池的大小
        //Executors.newCachedThreadPool();//可伸缩的缓存
        try{
            for(int i =1;i < 10; i++){
                //使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                threadpool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-OK" );
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //程序结束要停止线程池
            threadpool.shutdown();
        }

    }
}

pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-1-OK

Process finished with exit code 0

创建一个固定先线程池的大小

这里最多有五个线程同时执行

package pool;

import sun.awt.windows.ThemeReader;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//Executors 工具类 三大方法
//使用了线程池之后，要使用线程池创建线程
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        //ExecutorService threadpool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        ExecutorService threadpool = Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个固定的线程池的大小
        //Executors.newCachedThreadPool();//可伸缩的缓存
        try{
            for(int i =1;i < 10; i++){
                //使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                threadpool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-OK" );
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //程序结束要停止线程池
            threadpool.shutdown();
        }

    }
}

pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-4-OK
pool-1-thread-3-OK
pool-1-thread-2-OK
pool-1-thread-4-OK
pool-1-thread-3-OK
pool-1-thread-5-OK
pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-2-OK

缓存可伸缩的线程池

最多可以十个线程同时执行

package pool;

import sun.awt.windows.ThemeReader;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//Executors 工具类 三大方法
//使用了线程池之后，要使用线程池创建线程
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        //ExecutorService threadpool = Executors.newSingleThreadExecutor();//单个线程
        //ExecutorService threadpool = Executors.newFixedThreadPool(5);//创建一个固定的线程池的大小
        ExecutorService threadpool =  Executors.newCachedThreadPool();//可伸缩的缓存
        try{
            for(int i =0;i < 10; i++){
                //使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                threadpool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-OK" );
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //程序结束要停止线程池
            threadpool.shutdown();
        }

    }
}

pool-1-thread-1-OK
pool-1-thread-4-OK
pool-1-thread-7-OK
pool-1-thread-5-OK
pool-1-thread-2-OK
pool-1-thread-6-OK
pool-1-thread-8-OK
pool-1-thread-9-OK
pool-1-thread-10-OK
pool-1-thread-3-OK

7大参数源码分析

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new linkedBlockingQueue(),
                                threadFactory));
}

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new linkedBlockingQueue());
}

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue());
}

本质就是调用ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程池大小
                          int maximumPoolSize,//最大线程池大小
                           long keepAliveTime,//存活的时间，超时没有人调用就会释放
                              TimeUnit unit,//超时的单位
                              BlockingQueue workQueue,//阻塞队列
                              ThreadFactory threadFactory,//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.acc = System.getSecurityManager() == null ?
                null :
                AccessController.getContext();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

手动创建一个线程池

package pool;

import sun.awt.windows.ThemeReader;

import java.util.concurrent.*;

//Executors 工具类 三大方法
//使用了线程池之后，要使用线程池创建线程
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        //自定义线程池
        ExecutorService threadpool =  new ThreadPoolExecutor(2,
                5,
                3,
                TimeUnit.SECONDS,
                new linkedBlockingQueue<>(3),//阻塞队列三个
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());//银行满了，但是还有人进来，不处理这个人，并抛出异常
        try{
            //最大的承载 队列的值+max的值
            //RejectedExecutionException 拒绝策略，超出最大承载
            for(int i =0;i <6; i++){
                //使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                threadpool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-OK" );
                });
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //程序结束要停止线程池
            threadpool.shutdown();
        }

    }
}

最大线程到底如何定义

池的最大大小如何去设置

1.CPU密集型

几核的CPU就定义为几，可以保存CPU的性能最高

2.IO密集型

判断你程序中十分耗IO的线程，

程序有15个大型任务，IO十分占用资源， IO密集型参数(最大线程数)就设置为大于15即可，一般选择两倍

13.四大函数式接口（必须掌握）

新时代程序员：lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算

函数接口：只有一个方法的接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
  
    public abstract void run();
}
//超级多@FunctionalInterface
//减缓编程模型，在新版本中的框架底层大量应用
//foreach(消费者类型的函数式接口)

四大函数式接口

Function函数式接口

package function;

import java.util.function.Function;


public class demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //工具类：输出输入的值
        
        Function function = (str) ->{return str;};
        System.out.println(function.apply("ads"));
    }
}

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！

package function;

import java.util.function.Predicate;

public class demo02 {
    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(""));//true
        System.out.println(predicate.test("1"));//false
    }
}

Consumer 消费型接口

package function;

import java.util.function.Consumer;

public class demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        
        Consumer consumer = (str) -> {
            System.out.println(str);
        };
        consumer.accept("asb");
    }
}

Supplier 供给型接口

package function;

import java.util.function.Supplier;

public class demo04 {
    public static void main(String[] args) {
       
        Supplier supplier = () -> {return 1024;};
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

14.Stream 流式计算（建议自己查找一些资料深入理解方法）什么是Stream流式计算

大数据：存储+计算

集合、Mysql本质就是用来存东西

计算都应该交给流来操作

package stream;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Locale;


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User(1,"a",21);
        User u2 = new User(2,"b",22);
        User u3 = new User(3,"c",23);
        User u4 = new User(4,"d",24);
        User u5 = new User(6,"e",25);
        //集合就是存储
        List users = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
        //计算交给流
        //链式编程
        users.stream()
                .filter(u->{return u.getId()%2==0;})//判断偶数
                .filter(u ->{return u.getAge() >23;})//判断大于23岁
                .map(u -> {return u.getName().toUpperCase(Locale.ROOT);})//名字大写
                //.sorted((uu1,uu2)->{return uu1.compareTo(uu2);})//正序
                .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})//倒叙
                .limit(1)
                .forEach(System.out::println);


    }
}
class User{
    private int id;
    private String name;
    private  int age;

    public User(int id, String name, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

15.ForkJoin（建议自己查找一些资料深入理解方法）

Fork/Join框架基本使用_forkjoin

什么是 ForkJoin

ForkJoin 在 JDK 1.7 ，并行执行任务！提高效率。大数据量！

大数据：Map Reduce （把大任务拆分为小任务）

ForkJoin 特点：工作窃取

这个里面维护的都是双端队列

ForkJoin

通过forkjoinPool来执行forkjoin

接口

构造方法

使用forkjoin

如何使用frokjoin

1.forkjoinPool通过它来执行
2.计算任务forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
3.计算类要继承RecursiveTask(递归任务有返回值)

package forkJoin;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;


public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask {
    private Long start;
    private Long end;
    //临界值
    private  Long temp = 10000L;

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


    @Override
    protected Long compute() {
        if((end-start) < temp){
            Long sum = 0L;
            for (long i = start ;i<=end;i++){
                sum+=i;
            }
            return sum;
        }else {
            //forkjoin 递归
            long middle = (start + end) /2; //中间值
            ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start,middle);
            task1.fork();//拆分任务，把任务压入线程队列
            ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle,end);
            task2.fork();
            return task1.join() + task2.join();

        }
    }
}

package 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) {
        test1();//4391
        try {
            test2();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        test3();
    }
    public static void test1(){
        Long sum = 0L;
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (long i =1L;i<=10_0000_0000;i++){
            sum +=i;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum = " + sum + "时间：" + (end - start));
    }
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask task = new ForkJoinDemo(0L,10_0000_0000L); //向下转型
        ForkJoinTask submit = forkJoinPool.submit(task);//提交任务
        Long sum = submit.get();//获得结果
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum=" + sum +"时间：" + (end - start));
    }
    public static void test3(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        //stream并行流
        Long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L)
                .parallel()//并行计算
                .reduce(0,Long::sum);//调用Long下面的sum方法 输出结果
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum =" + sum + "时间：" + (end - start));
    }
}

sum = 500000000500000000时间：6183
sum=500065535999828224时间：4775
sum =500000000500000000时间：154

16.异步回调同步回调

我们常用的一些请求都是同步回调的，同步回调是阻塞的，单个的线程需要等待结果的返回才能继续执行。

异步回调

有的时候，我们不希望程序在某个执行方法上一直阻塞，需要先执行后续的方法，那就是这里的异步回调。我们在调用一个方法时，如果执行时间比较长，我们可以传入一个回调的方法，当方法执行完时，让被调用者执行给定的回调方法。

Future 设计的初衷：对将来的某个事件的结果进行建模

package future;

import demo02.C;

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


public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
     

        //有返回值的异步回调
        //Ajax 成功和失败的回调
        //返回的是错误信息
        CompletableFuture completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "supplyAsync=>Integer");
            //int i = 10/0;
            return 1024;
        });
        System.out.println(completableFuture.whenComplete((t,u)->{//成功的时候返回
            //成功的时候t为1024 u为null
            System.out.println("t=>" + t);//错的是时候 null
            System.out.println("u=>" + u);//发生错误就打印 java.lang.ArithmeticException: / by zero
            //java.util.concurrent.CompletionException:
            //java.lang.ArithmeticException: / by zero
        }).exceptionally((e)->{//失败的时候返回
            System.out.println(e.getMessage());
            return 2333;
        }).get());
        
    }

}

17.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，类似于synchronized 但是没有其强大。

1.保证可见性

2.不保证原子性

3.防止指令重排

什么是JMM

JMM ： Java内存模型，不存在的东西，概念！约定！

关于JMM的同步约定：

1.线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存

2.线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中！

3.加锁和解锁是同一把锁

线程 :工作内存、主内存内存划分

java内存模型JMM理解整理

JMM规定了内存主要划分为主内存和工作内存两种。此处的主内存和工作内存跟JVM内存划分（堆、栈、方法区）是在不同的层次上进行的，如果非要对应起来，主内存对应的是Java堆中的对象实例部分，工作内存对应的是栈中的部分区域，从更底层的来说，主内存对应的是硬件的物理内存，工作内存对应的是寄存器和高速缓存。

JVM在设计时候考虑到，如果JAVA线程每次读取和写入变量都直接操作主内存，对性能影响比较大，所以每条线程拥有各自的工作内存，工作内存中的变量是主内存中的一份拷贝，线程对变量的读取和写入，直接在工作内存中操作，而不能直接去操作主内存中的变量。但是这样就会出现一个问题，当一个线程修改了自己工作内存中变量，对其他线程是不可见的，会导致线程不安全的问题。因为JMM制定了一套标准来保证开发者在编写多线程程序的时候，能够控制什么时候内存会被同步给其他线程。

8种操作

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

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

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

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

JMM对这八种操作规则和对volatile的一些特殊规则就能确定哪里操作是线程安全，哪些操作是线程不安全的了。但是这些规则实在复杂，很难在实践中直接分析。所以一般我们也不会通过上述规则进行分析。更多的时候，使用java的happen-before规则来进行分析。

问题：程序不知道主内存的值已经被修改过了

package volatileT;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JMMDemo {
    private static int num = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{//线程1
            while(num == 0){

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;
        System.out.println(num);
    }
}

18.Volatile 1.保证可见性

package volatileT;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JMMDemo {
    //不加 volatile程序就会死循环！
    //加了 volatile可以保证可见性
    private volatile static int num = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{//线程1 对主内存的变化不知道的
            while(num == 0){

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;
        System.out.println(num);
    }
}

2.不保证原子性

原子性：不可分割

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

package volatileT;
//不保证原子性
public class VDemo02 {
    private volatile static int num = 0;

    

    public static void add(){
        num++;
    }
    //理论上num结果为2w
    public static void main(String[] args) {
        for (int i =1;i<=20;i++){
            new Thread(()->{
                for (int j=0;j<1000;j++){
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while(Thread.activeCount()>2){
            //java中有两个线程是默认执行的一个是main一个GC
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);

    }
}

如果不加lock和synchronized，怎么样保证原子性

使用原子类来解决原子性问题

package volatileT;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

//不保证原子性
public class VDemo02 {
    //原子类的Integer
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();

    

    public static void add(){
        //num++;//不是一个原子性操作
        num.getAndIncrement();//+1方法 用底层的CAS
    }
    //理论上num结果为2w
    public static void main(String[] args) {
        for (int i =1;i<=20;i++){
            new Thread(()->{
                for (int j=0;j<1000;j++){
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while(Thread.activeCount()>2){
            //java中有两个线程是默认执行的一个是main一个GC
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);

    }
}

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

3.禁止指令重排指令重排

什么是指令重排？：我们写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的。

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

处理器在执行指令重排的时候，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

我们所期望的：1234 但是可能执行的时候会变成 2134 或者 1324，但是不可能是 4123！

前提：a b x y 这四个值默认都是 0：

可能造成影响得到不同的结果：

线程A	线程B
x = a	y = b
b =1	a = 2

正常的结果：x = 0，y = 0；

但是由于指定重排可能执行顺序发生变化，出现以下结果：

线程A	线程B
b = 1	a = 2
x = a	y = b

指令重排导致的异常结果：x = 2，y= 1；

volatile 可以避免指令重排：

内存屏障是一个CPU指令。作用：

1.保持特定操作的执行顺序！

2.可以保证某些变量的内存可见性（利用volatile实现了可见性）

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

volatile 内存屏障在单例模式中使用的最多！

19.单例模式

JAVA设计模式之单例模式

饿汉式DCL懒汉式，深究

什么是单例模式

java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有好几种，这里主要介绍三种：懒汉式单例、饿汉式单例

单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。

单例模式有以下特点：

1、单例类只能有一个实例。
　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

饿汉式

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化 
public class Singleton1 {
    private Singleton1() {}
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法 
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

package single;
//饿汉式单例
public class Hungry {
    //可能会浪费空间
    //把所有的对象全部加载进来
    private  byte[] date1 = new byte[1024*1024];
    private  byte[] date2 = new byte[1024*1024];
    private  byte[] date3 = new byte[1024*1024];
    private  byte[] date4 = new byte[1024*1024];

    private Hungry(){

    }
    //在类创建的时候就已经创建好了一个静态对象提供使用
    private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();

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

懒汉式

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己 
public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static Singleton single=null;
    //静态工厂方法 
    public static Singleton getInstance() {
         if (single == null) {  
             single = new Singleton();
         }  
        return single;
    }
}

package single;

//懒汉式单例模式
public class LazyMan {
    public LazyMan() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok" );
    }
    private volatile static LazyMan lazyMan;//lazyMan必须加上volatile防止指令重排
    public static LazyMan getInstance(){
        //加锁
        //双重检测锁模式
        if (lazyMan == null){
            synchronized (LazyMan.class){//只有在空的时候才开始抢锁
                if  (lazyMan == null) {
                     lazyMan = new LazyMan();//不是一个原子性操作
                    
                }
            }
        }

        return lazyMan;
    }
    //单线程下是可以的
    //多线程并发
    //线程启动偶尔成功，偶尔失败
    public static void main(String[] args) {
        for (int i =0;i<10;i++){
            new Thread(()->{
                LazyMan.getInstance();
            }).start();
        }
    }
}

LazyMan通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，LazyMan的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个LazyMan实例，要实现线程安全，需要对getInstance这个方法进行改造。上述方式使用了双重检查锁定，下面的方法使用了静态内部类

既实现了线程安全，又避免了同步带来的性能影响。

public class Singleton {  
    private static class LazyHolder {  
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
       return LazyHolder.INSTANCE;  
    }  
}

反射来破坏单例模式

package single;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

//懒汉式单例模式
public class LazyMan {
    private static boolean flag = false;//标志位
    //解决方法，但是不彻底
    public LazyMan() {
        synchronized (LazyMan.class){
            if (flag == false){
                flag = true;
            }else {
                throw  new RuntimeException("不要试图使用反射构造异常");
            }

        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok" );
    }
    private volatile static LazyMan lazyMan;//lazyMan必须加上volatile防止指令重排
    public static LazyMan getInstance(){
        //加锁
        //双重检测锁模式
        if (lazyMan == null){
            synchronized (LazyMan.class){//只有在空的时候才开始抢锁
                if  (lazyMan == null) {
                     lazyMan = new LazyMan();//不是一个原子性操作
                    
                }
            }
        }

        return lazyMan;
    }
    //单线程下是可以的
    //多线程并发
    //线程启动偶尔成功，偶尔失败
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
       //反射 破坏了构造器
        //LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
        Field flag = LazyMan.class.getDeclaredField("flag");
        flag.setAccessible(true);
        Constructor declaredConstructors = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        declaredConstructors.setAccessible(true);
        LazyMan instance = declaredConstructors.newInstance();
        flag.set(instance,false);
        LazyMan instance2 = declaredConstructors.newInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);


    }
}

解决方式

 public LazyMan() {
        synchronized (LazyMan.class){
            if (flag == false){
                flag = true;
            }else {
                throw  new RuntimeException("不要试图使用反射构造异常");
            }
        }
    }

使用枚举解决反射的破坏

package single;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

//enum 是一个什么？
//本身可以是class类
public enum Enumsingle {
    INSTANCE;
    public Enumsingle getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}
class Test{
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Enumsingle instance = Enumsingle.INSTANCE;
        Constructor declaredConstructor = Enumsingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        Enumsingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        //NoSuchMethodException: single.Enumsingle.() 没有空参构造方法
        //IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects 不能使用反射破坏
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);


    }
}

20.深入理解CAS 什么是 CAS

大厂你必须要深入研究底层！有所突破！修内功，操作系统，计算机网络原理

package cas;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo {
    //比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);//原子类
        
        //如果和期望的值相同就更新，CAS是CPU的并发原语
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get()); // 2021
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 20201));
        System.out.println(atomicInteger.get());//2021
    }
}

unsafe类

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

缺点：

1.循环会耗时

2.一次性只能保证一个共享变量的原子性

3.存在ABA问题

CAS ： ABA 问题（狸猫换太子）

package cas;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo {
    //比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);//原子类
        
        //对我们写平时写的sql:乐观锁
        //如果和期望的值相同就更新，CAS是CPU的并发原语
        /
        //底层的是自旋锁CAS实现的
        SpinlockDemo spinlockDemo = new SpinlockDemo();

        new Thread(()->{
            spinlockDemo.mylock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                spinlockDemo.myunlock();
            }
        },"T1").start();

        //T1获得锁，T2一直在自旋。T1解锁后，T2才获得锁结束自旋
        new Thread(()->{
            spinlockDemo.mylock();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                spinlockDemo.myunlock();
            }
        },"T2").start();


    }
}

4.死锁死锁是什么?

死锁测试，怎么排除死锁：

package lock;

import single.LazyMan;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DeadlockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String lockA = "lockA";
        String lockB = "lockB";
        new Thread(new MyThread(lockA,lockB),"T1").start();
        new Thread(new MyThread(lockB,lockA),"T2").start();


    }
}
class MyThread implements Runnable{
    private String lockA;
    private String lockB;

    public MyThread(String lockA, String lockB) {
        this.lockA = lockA;
        this.lockB = lockB;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lockA){
            //lockA想拿B
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock"+ lockA + "=> get" + lockB);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (lockB){
                //B想拿A
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock" + lockB + "=> get" + lockA);
            }
        }
    }
}

解决问题

1.使用jps定位进程号 jps-l

2.使用jstack查看进程信息，进程号来找到死锁信息

面试、工作中！排查问题：

1.日志

2.堆栈信息

狂神说 | JUC并发编程笔记+自己的理解整理

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