JUC并发编程

JUC并发编程

1. 线程间定制化通信

1. 指定每个线程的执行顺序
2. 为每个线程都设置一个标志位，只有当是当前线程的标志位时才让该线程执行，且执行后修改标志位，并通知下一个线程执行，只通知指定进程就行
3. 为了实现定制化通知，故必须为每个线程创建一个Condition，此时通知时只需要使用对应的Condition进行通知即可
4. 为了防止虚假唤醒，必须要在while()循环判断，且在内部进行进行等待，此时唤醒后仍会进行判断，从而避免了虚假唤醒问题
5. 使用Lock实现线程间通信
   1. 创建资源类，在资源类中定义属性和操作方法
   2. 在操作方法中实现 判断、干活、通知
   3. 创建多个线程，调用操作方法
   4. 在Lock中存在一个Condition对象，通过newCondition()创建一个Condition对象并返回，Condition对象就相当于一个锁，可以实现进程间的通信
   5. 通过Condition对象的await()和signal()方法可以实现进程间的通信
   6. 为了防止虚假唤醒问题，必须在while()循环中进行wait()，必须在while中进行wait()，防止虚假唤醒，此时唤醒后仍会进行判断，从而防止虚假唤醒
   7. Lock中的Condition对象可以实现进程间的通信，通过await()和signal()来睡眠和唤醒进程
   8. Lock接口中通过Condition.await()方法进行等待，通过Condition.signal()方法进行唤醒
   9. 在哪里睡就在哪里醒，故必须在while里面睡，以防止虚假唤醒问题

2. 线程不安全问题

1. List集合线程不安全演示
   1. List集合的方法没有Synchronized关键字标识，故多个线程同时操作时可能出现线程不安全问题，如存在并发修改问题
   2. 在主线程中创建的子线程可以直接调用主线程中的对象，主线程中创建的子线程可以直接调用主线程的对象
   3. 解决方案-Vector
      1. Vector集合中的方法加了Synchronized关键字，此时就可以避免出现线程不安全问题
      2. Vector集合中的方法都加了Synchronized关键字，故可以解决并发修改的问题，确保每次只有一个对象可以访问Synchronized作用范围的代码
   4. 解决方案-Collections
      1. 也可以通过Collections集合类中的synchronizedList()方法，传入一个List对象，此时就会返回一个线程安全的List对象
   5. 解决方案-CopyOnWriteArrayList
      1. 通过JUC提供的CopyOnWriteArrayList类来解决集合的线程不安全问题
      2. 即写时复制技术：读集合时可以并发读，写集合时先复制一份集合，然后写入新复制的集合，与旧集合合并，以后从新集合中读取内容
      3. 即实现并发读，也实现了独立写操作
      4. 写操作时加锁，读操作时不加锁，且写操作是先复制一份再写入，然后覆盖原来的集合
2. HashSet集合线程不安全问题
   1. HashSet集合的方法也没有使用Synchronized关键字实现线程安全，故此时多线程操作时可能出现并发修改问题，多个线程同时修改
   2. 使用JUC的CopyOnWriteArraySet来解决
      1. 还是利用写时复制技术，实现并发读和独立写
      2. 写操作时先复制一份，然后对新的写入，最后覆盖原来的，从而实现独立写
      3. 且读操作不加锁，写操作加锁
3. HashMap线程不安全演示
   1. HashMap中的方法也是线程不安全的，没有使用Synchronized关键字，故当多个线程时就会出现线程不安全问题，可能会并发修改问题
   2. 使用 ConcurrentHashMap类 来解决HashMap的线程不安全问题

3. 多线程锁

1. Synchronized锁的8种情况

   1. 每一个对象都可以看做一个锁，当执行Synchronized同步代码块时，相当于用该对象进行加锁，此时该对象就会被占用，就无法再执行别的同步代码块，但可以执行非同步代码，因为非同步代码不需要加锁

   2. 每个对象只可以同时执行一个Synchronized关键字作用范围的代码，如果要执行多个，则必须解锁后才可以执行下一个同步方法，但可以同时执行多个非同步方法

   3. 多个对象执行同步方法时，会先抢锁，先得到的先执行，未抢到锁则会等待

   4. 静态方法中的this是类的Class对象，是唯一的，故不可以同时执行一个类中多个静态同步方法，因为一个对象只可以同时执行一个同步方法，被加锁了就无法再执行别的同步方法

   5. Java中的每一个对象都可以作为锁，每一个对象同一时刻只可以执行一个同步方法

   6. Synchronized标注普通同步方法时，此时锁的对象是调用该方法的this对象

   7. 标注静态方法时，此时锁的对象是类的Class对象

   8. 标注代码块时，此时锁的对象是代码块括号内配置的对象

   9. 执行同步方法的同时可以执行非同步方法

2. 公平锁和非公平锁
   1. 非公平锁可能造成线程被饿死的情况，但执行的效率高，直接执行，不会先看队列是否为空
   2. 公平锁的效率相对低，先看队列是否为空，为空时执行，不为空时加入队列排队
   3. 公平锁是加入队列进行排队，非公平锁是直接执行，不会排队
   4. 公平锁效率低，非公平锁效率高，但会线程饿死
3. 可重入锁
   1. 指当一个线程已经占有一个可重入锁时，在锁中再次申请该锁时会直接获得而不会阻塞
   2. 非可重入锁时，此时线程再次申请锁时就会造成死锁
   3. Synchronized(隐式，自动加锁解锁) 和 Lock(显式，手动加锁解锁) 都是可重入锁；使用Synchronized时不需要手动加锁解锁，但使用Lock时必须手动加锁解锁，且一定要保证加锁和解锁的次数对应
   4. 一个对象同一时间只可以执行一个同步操作，因为此时会被加锁，但可以执行多个非同步操作，因为非同步操作不会加锁
   5. 每一个对象都可以看作一个锁，同步方法时会对当前对象加锁，此时该对象就无法再执行别的同步方法了，一个对象同一时刻最多只可执行一个同步方法
4. 死锁
   1. 定义：两个或者两个以上线程因为争夺资源而造成的相互等待现象，如果没有外力干涉，将无法继续执行下去，无外力干涉时，将无法继续执行
   2. 产生死锁的原因
      1. 系统资源不足
      2. 进程运行推进顺序不合适
      3. 资源分配不当
   3. 死锁案例：两个线程分别占有一个锁，此时分别去获取另一个线程的锁时就会出现死锁现象，此时会因为竞争资源而造成相互等待现象
   4. 验证是否发生了死锁
      1. jps ：类型于linux ps -ef，查看运行中的进程
      2. jstack：JVM自带的堆栈跟踪工具，指定进程号来判断某个进程是否发生了死锁