JUC概述
1.1 JUC简介
- java.util.concurrent包名的简写,是关于并发编程的API
- 与JUC相关的有三个包：java.util.concurrent、java.util.concurrent.atomic、java.util.concurrent.locks
1.2 进程和线程
- 进程：系统中一个正在运行的应用程序；一个程序就是一个进程；进程操作系统资源分配的最小单位
- 线程：系统分配处理器时间资源的基本单位；进程之内独立执行的一个单元执行流。线程是程序执行的最小单位
1.3 线程的状态
1.3.1 线程状态枚举
1.3.2 wait、sleep区别
- sleep是Thread的静态方法。wait是Object的方法，任何对象实例都能调用。
- sleep不会释放锁，它也不需要占用锁。wait会释放锁，但调用它的前提是当前线程占有锁（即代码要在synchronized中）。
- 都可以呗interrupted方法中断。
1.4 并发和并行
1.4.1 串行模式
- 所有任务都按先后顺序执行。一次只能取得一个任务，执行完成这个任务才能执行下一个任务。
1.4.2 并行模式
- 多个任务同时进行。可以同时取得多个任务，并同时去执行这些任务。
1.4.3 并发
- 并发：同一时刻多个线程在访问同一个资源，多个线程对一个点。例如：春运抢票 电商秒杀
- 并行：多项工作一起执行，之后再汇总。例如：泡方便面，电水壶烧水，一边撕调料倒入桶中
1.4.5 小结（重点）
1.5 管程
- 管理共享变量以及对其操作过程，让它们支持并发访问。也就是管理类的成员变量和成员方法，让这个类是线程安全的。
1.6 用户线程和守护线程
- 用户线程（自定义线程）：主线程结束了，用户线程还在执行，JVM存活，可以通过线程的setDaemon(true)方法设置线程为守护线程
- 守护线程（垃圾回收）：没有用户线程了，都是守护线程，JVM结束
2. Lock接口
2.1 Synchronized关键字
2.1.1 synchronized概述
synchronized{
...
}
是java中的关键字，是一种同步锁
- 修饰代码块，被修饰的代码块为同步代码块，作用范围为{}内，作用对象是调用这个代码块的对象
- 修饰方法，被修饰的方法为同步方法，作用范围为整个方法，作用对象是调用这个方法的对象
- 虽然可以使用synchronized来定义方法，但synchronized并不属于方法定义的一部分，故synchronized关键字不能被继承。如果在父类的某个方法使用了synchronized关键字，而在子类中覆盖了这个方法，那么子类中的这个方法默认情况下是不同步的，而必须显式地在子类的这个方法中加上synchronized关键字才可以。
- 当然，还可以在子类中调用父类中相应的方法，这样虽然子类中的方法不是同步的，但子类调用了父类同步方法，因此，子类到方法也相当于同步了
- 修饰静态方法，作用范围是整个静态方法，作用对象是这个类的所有对象
- 修饰类，作用范围是synchronized后面括号起来的部分，作用的对象是这个类的所有对象
2.1.2 模拟卖票
class Ticket {
// 票数
private int number = 100;
// 卖票
public synchronized void sale() {
if (number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第:" + (number--) + " 剩下:" + number);
}
}
}
public class TicketMain {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}
}, "AA").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}
}, "BB").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}
}, "CC").start();
}
}
2.1.3 多线程编程步骤（上）
- 创建资源类，创建属性和操作方法
- 创建多线程调用资源类的方法
2.2 Lock接口
- 属于java.util.concurrent.locks包下，为锁和等待条件提供一个框架的接口和类，它不同与内置同步和监视器
- Lock实现提供了比使用synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁定操作
2.2.1 synchronized和Lock的区别
- synchronized是Java的关键字。在JVM层面上，而Lock是一个类
- synchronized发生异常会自动释放锁，因此不会导致死锁的现象发生。Lock发生异常需要主动释放锁，否则会发生死锁。
- synchronized不能够响应中断，等待的线程会一直等待。Lock可以让等待锁的线程响应中断。
- synchronized不能获取锁的状态。Lock可以知道是否成功获取锁。
- Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
竞争资源不激烈两者性能相当，而竞争资源激烈时（大量线程同时竞争），Lock性能远远优于synchronized。
Lock锁模拟卖票
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Ticket {
// 票数
private int number = 100;
Lock lock = new ReentrantLock();
// 卖票
public synchronized void sale() {
try{
// 获取锁
lock.lock();
if (number > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第:" + (number--) + " 剩下:" + number);
}
}finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
}
public class LTicketMain {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new Thread(()->{
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}, "AA").start();
new Thread(()->{
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}, "BB").start();
new Thread(()->{
for(int i = 0; i<100; i++){
ticket.sale();
}
}, "CC").start();
}
}
细节
- 线程调用start()方法不一定会马上创建，具体什么时候创建由操作系统决定。操作系统空闲时会立马创建线程，不空闲会等一会创建线程。
2.3 创建线程的四种方式
- 继承Thread类
- 实现Runnable接口
- 使用Callable接口
- 是一个线程池
3. 线程间通信
初始化变量i=0，i=0时线程A对i+1，i !=0，线程B对i-1
synchronized
public class Share {
private int i = 0;
// 加一
public synchronized void incr() throws InterruptedException {
while(i != 0){
this.wait();
}
i++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::"+ i);
this.notifyAll();
}
// 减一
public synchronized void decr() throws InterruptedException {
while(i == 0){
this.wait();
}
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::"+ i);
this.notifyAll();
}
public static void main(String[] args) {
Share share = new Share();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.incr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.decr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
// 增加多一个用来测试虚假唤醒
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.decr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "C").start();
}
}
Lock
public class Share {
private int i = 0;
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
// 加一
public void incr() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
while (i != 0) {
condition.await();
}
i++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::" + i);
condition.signalAll();
}finally {
lock.unlock();
}
}
// 减一
public void decr() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
while (i == 0) {
condition.await();
}
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::" + i);
condition.signalAll();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
Share share = new Share();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.incr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "A").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.decr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "B").start();
// 增加案例测试虚假唤醒
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.incr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "C").start();
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
share.decr();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "D").start();
}
}
注意： 当while条件换成if条件会造成虚假唤醒的情况，i会出现负数
虚假唤醒导致if在多线程环境下出错，因为它不再判断条件是否满足，继续从wait()方法之后执行。而while还会再次判断条件是否满足，如果不满足就不会执行。
4. 线程间定制化通信
让线程按照指定顺序执行
5. 集合的线程安全
5.1 集合线程不安全演示
5.2 ArrayList解决方案
Vector
List<String> list= new Vector<>();
- 在所有方法上都加上了synchronized关键字实现线程安全
Collections
List<String> list= Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
CopyOnWriteArrayList
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
底层原理
- 并发读，独立写：读的时候是读原数组，写的时候会copy新的数组，在新的数组上进行操作，然后和原数组合并，再次读会读到合并后的数组。
5.3 HashSet线程不安全
- 使用CopyOnWriteArraySet
5.4 HashMap线程不安全问题
- ConcurrentHashMap