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【狂神说Java】JUC笔记

kiliwalk 2022-01-11 阅读 91

看完狂神的视频算是入了门了,接下来去看 Java并发编程实战
狂神blibli视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV1B7411L7tE

1、什么是JUC

源码 + 官方文档 面试高频问!
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java.util 工具包、包、分类

业务:普通的线程代码 Thread Runnable

Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!
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2、线程和进程

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默认有几个线程? 2 个 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:Thread、Runnable、Callable
Java 真的可以开启线程吗? 开不了

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,天下武功,唯快不破,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; 线程池

并发编程的本质:充分利用CPU的资源

public enum State {
	// 创建
	NEW,
	// 运行
	RUNNABLE,
	// 阻塞
	BLOCKED,
	// 等待,死死地等
	WAITING,
	// 超时等待
	TIMED_WAITING,
	// 终止
	TERMINATED;
}

1、来自不同的类
wait => Object
sleep => Thread
2、关于锁的释放
wait 会释放锁,sleep 睡觉了,抱着锁睡觉,不会释放!
3、使用的范围是不同的
wait:必须在同步代码块中
sleep 可以再任何地方睡
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、Lock锁(重点)

package com.kuang.demo01;
// 基本的卖票例子
import java.time.OffsetDateTime;
Lock 接口
/**
* 真正的多线程开发,公司中的开发,降低耦合性
* 线程就是一个单独的资源类,没有任何附属的操作!
* 1、 属性、方法
*/
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,jdk1.8 lambda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 = 30;
		// 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"+(number--)+"票,剩余:"+number);
		}
	}
}

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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)

Lock三部曲

  1. new ReentrantLock();
  2. lock.lock(); // 加锁
  3. finally=> lock.unlock(); // 解锁
  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 可以判断是否获取到了锁
  3. Synchronized 会自动释放锁,lock 必须要手动释放锁!如果不释放锁,死锁
  4. Synchronized 线程 1(获得锁,阻塞)、线程2(等待,傻傻的等);Lock锁就不一定会等待下
    去;
  5. Synchronized 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. Synchronized 适合锁少量的代码同步问题,Lock 适合锁大量的同步代码!

4、生产者和消费者问题

面试的:单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁

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通过Lock 找到 Condition

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5、8锁现象

6、集合类不安全

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Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Set set = new CopyOnWriteArraySet<>();

Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();

7、Callable ( 简单 )

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1、可以有返回值
2、可以抛出异常
3、方法不同,run()/ call(

8、常用的辅助类(必会)

8.1、CountDownLatch

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减法计数器
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原理:
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!

8.2、CyclicBarrier

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加法计数器
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8.3、Semaphore

Semaphore:信号量

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抢车位!
6车—3个停车位置
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原理:
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!

9、读写锁

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  • 独占锁(写锁) 一次只能被一个线程占有
  • 共享锁(读锁) 多个线程可以同时占有
  • ReadWriteLock
  • 读-读 可以共存!
  • 读-写 不能共存!
  • 写-写 不能共存!

10、阻塞队列

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BlockingQueue
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什么情况下我们会使用 阻塞队列:多线程并发处理,线程池!
学会使用队列
添加、移除
四组API

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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!
put、take

11、线程池(重点)

线程池:三大方法、7大参数、4种拒绝策略

程序的运行,本质:占用系统的资源! 优化资源的使用!=>池化技术
线程池、连接池、内存池、对象池///… 创建、销毁。十分浪费资源
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

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池的最大的大小如何去设置!
了解:IO密集型,CPU密集型:(调优)
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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

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13、Stream流式计算

大数据:存储 + 计算
集合、MySQL 本质就是存储东西的;
计算都应该交给流来操作!

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14、ForkJoin

归并思想

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)
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这个里面维护的都是双端队列

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15、异步回调

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16、JMM

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

JMM : Java内存模型,不存在的东西,概念!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 工作内存 、主内存

8种操作:
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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

问题: 程序不知道主内存的值已经被修改过了
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17、Volatile

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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。
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如果不加 lock 和 synchronized ,怎么样保证原子性
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使用原子类,解决 原子性问题

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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!

什么是 指令重排:你写的程序,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
处理器在进行指令重排的时候,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回变成 2134 1324
不可能是 4123

可能造成影响的结果: a b x y 这四个值默认都是 0;

线程A线程B
x=ay=b
b=1a=2

正常的结果: x = 0;y = 0;但是可能由于指令重排

线程A线程B
b=1a=2
x=ay=b

指令重排导致的诡异结果: x = 2;y = 1;

volatile可以避免指令重排:

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volatile实现了可见性)
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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!

18、彻底玩转单例模式

饿汉式 DCL懒汉式,深究!

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枚举类型的最终反编译源码:
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19、深入理解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
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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、ABA问题

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20、原子引用

带版本号 的原子操作!

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注意:
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;

21、各种锁的理解

1、公平锁、非公平锁

公平锁: 非常公平, 不能够插队,必须先来后到!
非公平锁:非常不公平,可以插队 (默认都是非公平)

2、可重入锁

可重入锁(递归锁)

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3、自旋锁

spinlock

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我们来自定义一个锁测试
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4、死锁

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死锁测试,怎么排除死锁:

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2、使用 jstack 进程号 找到死锁问题

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