Java面试复习---JUC(狂神版)
前言
本文是Java面试复习系列中的JUC,后面会陆续有该系列其他篇章,并且会一直维护。本系列都为网上资源整理而来,如有问题,及时联系。
1、什么是JUC
java.util 工程包
业务:普通的线程代码 Thread
Runnable 没有返回值,效率相比Callable较低
2、线程和进程
线程、进程
进程
- 一个程序
- 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 main GC
线程
- 开了一个进程(里面许多功能由线程负责)
- Thread Runnable Callable
- 线程就是一个单独的资源类,没有任何附属操作
java真的能开启线程? 不能,只能依靠本地方法native调用,Java无法直接操作硬件
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
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
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//获取CPU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
线程的状态
public enum State {
// 新生
NEW,
// 运行
RUNNABLE,
// 阻塞
BLOCKED,
// 等待 死等
WAITING,
// 超时等待
TIMED_WAITING,
// 终止
TERMINATED;
}
wait sleep区别
wait | Sleep | |
---|---|---|
来自不同的类 | Object | Thread |
关于锁的释放 | 会释放 | 不会释放 |
使用的范围 | 必须在同步代码块 | 可以在任何地方睡 |
需要捕获异常 | 不需要 | 需要 |
3、Lock锁(重点)
Synchronize
- 本质就是队列
Lock接口
l.lock 加锁 l.unlock 解锁 ReadLock 读锁 WriteLock 写锁
可重入锁
公平锁:十分公平 先来后到
非公平锁:十分不公平 可以后来先到(默认)
Synchronize 和 Lock 区别
- Synchronize 内置的关键字,Lock是java类
- Synchronize 无法判断获取锁的状态,Lock可以判断是否获取到了锁
- Synchronize 会自动释放锁,Lock必须手动释放!如果不能释放,死锁
- Synchronize 公平锁,Lock非公平锁
- Synchronize 可重入锁,不可以中断的,非公平,Lock,可重入锁,非公平(可以自己设置)
- Synchronize 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
面试:单例模式、排序算法、生产者和消费者、死锁
4.1、生产者和消费者 Synchronize
package com.kuang.pc;
/**
* 线程之间的通信问题:生产者 消费者问题
* 线程交替执行 A B 操作同一个变量
*/
public class a {
public static void main(String[] args) {
Data data = new Data();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.increment();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
data.decrement();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"B").start();
}
}
//等待 业务 通知
class Data { //资源类
private int number = 0;
public synchronized void increment() throws InterruptedException {
if (number != 0){
//等待
this.wait();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程,我+1完毕了
this.notifyAll();
}
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
if (number == 0){
//等待
this.wait();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
// 通知其他线程,我-1完毕了
this.notifyAll();
}
}
问题 A B C D 4个线程!虚假唤醒
if 改为 while:两个线程同时进入方法的话,使用if唤醒之后不会再进行判断(因为wait之前已经判断过了),使用while循环会继续进行判断
4.2、生产者和消费者 JUC
通过Lock找到Condition
代码:
/**
* 线程之间的通信问题:生产者 消费者问题
* 线程交替执行 A B 操作同一个变量
*/
public class b {
public static void main(String[] args) {
Data2 data = new Data2();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.increment();
}
},"A").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.decrement();
}
},"B").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.increment();
}
},"C").start();
new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 10; i++) {
data.decrement();
}
},"D").start();
}
}
//等待 业务 通知
class Data2 { //资源类
private int number = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
public void increment() {
lock.lock();
try {
while (number != 0) {
//等待
condition.await();
}
number++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
// 通知其他线程,我+1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void decrement() {
lock.lock();
try {
while (number == 0) {
//等待
condition.await();
}
number--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + number);
// 通知其他线程,我-1完毕了
condition.signalAll();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
任何一个新技术,绝对不是仅仅覆盖了原来的技术,优势和补充
4.3、condition 精准的通知和唤醒线程
/**
* 顺序执行 a b c
*/
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 { //资源类 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) {
condition1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>aaa");
number = 2;
condition2.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public void printB() {
lock.lock();
try {
while (number != 2) {
condition2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>bbb");
number = 3;
condition3.signal();
} 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() + "=>ccc");
number = 1;
condition1.signal();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
5、8锁现象
锁是什么,如何判断锁的是谁
/**
* 8锁,就是关于锁的8个问题
* 1.标准情况下,两个线程先打印发短信还是打电话?发短信 打电话
* 2.sendsms深睡,两个线程先打印发短信还是打电话?发短信 打电话
*/
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sendSms();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone.call();
},"B").start();
}
}
class Phone{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者
// 两个方法用的是同一把锁,谁先拿到谁执行
public synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
/**
* 增加了一个普通方法,实现执行发短信,还是hello? hell 发短信
* 两个对象,两个同步方法? 打电话
*/
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Phone2 phone1 = new Phone2();
Phone2 phone2 = new Phone2();
new Thread(() -> {
phone1.sendSms();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
/**
* 增加了一个普通方法,实现执行发短信,还是hello? hell 发短信
* 两个对象,两个同步方法? 打电话
*/
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Phone2 phone1 = new Phone2();
Phone2 phone2 = new Phone2();
new Thread(() -> {
phone1.sendSms();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
class Phone2{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者
public synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
public void hello(){
System.out.println("hello");
}
}
/**
* 静态的方法
*/
public class Test3{
public static void main(String[] args) {
// 两个对象的Class类模板只有一个,static,锁的是Class
Phone3 phone1 = new Phone3();
Phone3 phone2 = new Phone3();
new Thread(() -> {
phone1.sendSms();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
phone2.call();
},"B").start();
}
}
// Phone3 唯一的一个class对象
class Phone3{
// synchronized 锁的对象是方法的调用者
// static 静态方法,类一加载就有了!Class 模板
public static synchronized void sendSms(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public static synchronized void call(){
System.out.println("打电话");
}
}
/**
* 静态的方法
*/
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Phone4 phone1 = new Phone4();
Phone4 phone2 = new Phone4();
new Thread(() -> {
phone1.sendSms();
}, "A").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
phone2.call();
}, "B").start();
}
}
class Phone4 {
// synchronized 锁的对象是方法的调用者
// static 静态方法,类一加载就有了!Class 模板
public static synchronized void sendSms() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("发短信");
}
public synchronized void call() {
System.out.println("打电话");
}
}
小结
new this 具体的一个手机
static Class 唯一的一个模板
6、集合类不安全
6.1、List不安全
//java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常
// 并发下ArrayList不安全
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
// List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3");
// list.forEach(System.out::println);
/**
* 解决方案:
* 1.List<String> list = new Vector<>();
* 2.List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
* 3.List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
*/
// CopyOnWrite 写入时复刻 COW 计算机程序设计领域的一种优化策略
// 多个线程调用的时候,list,读取的时候,固定的写入
// 再写入的时候避免覆盖,造成数据问题
// 读写分离
// CopyOnWriteArrayList 比 Vector 强在什么地方?
// 底层实现使用Lock锁,复制粘贴产生新数组避免覆盖
List<String> 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();
}
}
}
6.2、Set不安全
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
// Set<String> set = new HashSet<>();
// Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
for (int i = 0; i < 30; 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?
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
// add set 本质是map的key key无法重复
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
private static final Object PRESENT = new Object(); //不变的值
6.3、Map不安全
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
// map 是这样用的? 不是,工作中不用HashMap
// 默认等价什么? new ArrayList<>(16 , 0.75)
// Map<String, Object> map = new HashMap<>();
Map<String, Object> map = new ConcurrentHashMap<>();
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();
}
}
}
7、Callable
1.可以有返回值
2.可以抛出异常
3.方法不同,run()/call()
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//new Thread(new Runnable()).start()
//new Thread(new FutureTask<>()).start()
//new Thread(new FutureTask<>(Callable)).start()
new Thread().start();
MyThread thread = new MyThread();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(thread);// 适配器
new Thread(futureTask, "A").start();
new Thread(futureTask, "B").start();// 结果会被缓存
Integer integer = futureTask.get(); // 这个get方法可能产生阻塞
// 或者使用异步通信来处理
System.out.println(integer);
}
}
class MyThread implements Callable<Integer> {//泛型的参数是方法的返回值
@Override
public Integer call(){
System.out.println("call()");// 会答应几个call
//耗时操作
return 1024;
}
}
细节:有缓存 结果可能需要等待,会阻塞
8、常用辅助类
8.1、CountDownLatch
减法计数器
//计数器
public class CountDownLatchDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 总数是6
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "Go out");
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
},String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch.await(); //等待计数器归零,然后向下执行
countDownLatch.countDown(); // -1
System.out.println("close door");
}
}
原理:
countDownLatch.countDown(); // 数量-1
countDownLatch.await(); //等待计数器归零,然后向下执行
每次有线程调用countDowm()数量-1,假设计数器会变为0,countDownLatch() await()就会被唤醒
8.2、CyclicBarrier
加法计数器
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
/**
* 集齐7颗龙珠召唤神龙
*/
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
System.out.println("召唤神龙");
});
for (int i =1; i < 8; i++) {
int temp = i; // 不加final也可以
// Lambda 能操作i吗
// 不能,隔了一层类
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "收集" + temp + "个龙珠");
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
8.3、Semaphore
Semaphore:信号量
public class SemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
// 线程数量 限流
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
new Thread(() -> {
// acquire 得到
try {
semaphore.acquire();
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 {
// release()释放
semaphore.release();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
原理:
acquire() 获得,假设如果已经满了,等待,等到被释放为止
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(ReadWriteLock)
读写锁:读可以被多个线程同时读,写的时候只能有一个线程去写
/**
* 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
* SemaphoreLock
* 读 - 读 可以共存
* 读 - 写 不可以共存
* 写 - 写 不可以共存
*/
public class ReadWriteDemo {
public static void main(String[] args) {
// MyCache myCache = new MyCache();
MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int t = i;
new Thread(() -> {
myCache.put(t + "", t + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int t = i;
new Thread(() -> {
myCache.get(t + "");
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
class MyCacheLock {
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
// 读写锁,更加细粒度的操作
private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
// 存 写 写入的时候只希望同时只有一个线程写
public void put(String key, Object value) {
readWriteLock.writeLock().lock();
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 {
readWriteLock.writeLock().unlock();
}
}
// 取 读
public void get(String key) {
readWriteLock.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 {
readWriteLock.readLock().unlock();
}
}
}
/**
* 自定义缓存
*/
class MyCache {
private volatile Map<String, Object> map = new HashMap<>();
// 存 写
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 读
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");
}
}
10、阻塞队列
写入:如果队列满了,就必须阻塞等大
取:如果队列是空的,必须阻塞等待生产
BlockQueue 不是新的东西
什么情况下使用阻塞队列:多线程并发处理,线程池
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 |
判断队列首 | element | peek |
/**
* 抛出异常
*/
public static void test1(){
//队列大小
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
System.out.println(blockingQueue.add("a"));
System.out.println(blockingQueue.add("b"));
System.out.println(blockingQueue.add("c"));
// Queue full
// System.out.println(blockingQueue.add("a"));
System.out.println("===================");
System.out.println(blockingQueue.remove("a"));
System.out.println(blockingQueue.remove());
System.out.println(blockingQueue.remove());
//java.util.NoSuchElementException
// System.out.println(blockingQueue.remove());
}
/**
* 有返回值
*/
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("d")); // false 不抛出异常
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll()); // null
}
/**
* 等待 阻塞(一直阻塞)
*/
public static void test3() throws InterruptedException {
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
// 一直阻塞
blockingQueue.put("a");
blockingQueue.put("b");
blockingQueue.put("c");
blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置,一直阻塞
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
System.out.println(blockingQueue.take());
}
/**
* 等待 阻塞(等待超时)
*/
public static void test4() throws InterruptedException {
ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue(3);
System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
blockingQueue.offer("d",2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒 退出
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
System.out.println(blockingQueue.poll());
blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒 退出
}
11、同步队列
/**
* 同步队列
* 和其他的lockingQueue不一样,SynchronousQueue不存储元素
* 只要put一个元素,必须从队列里面先take取出来,否则不能put进去值
*/
public class SynchronousQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>();
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 1");
blockingQueue.put("1");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 2");
blockingQueue.put("2");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 3");
blockingQueue.put("3");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "1").start();
new Thread(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + blockingQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + blockingQueue.take());
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + blockingQueue.take());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "2").start();
}
}
12、线程池(重点)
线程池:三大方法、七大参数、四种拒绝策略
12.1、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!=>池化技术
线程池、连接池、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,就来拿。用完之后还回来
线程池的好处:(线程复用、控制最大并发数、管理线程)
- 降低了资源的消耗
- 提高响应的速度
- 方便管理
12.2、线程池的三大方法
// Executors 工具类,三大方法
// 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
public class Demo1 {
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
// ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 可伸缩的,遇强则强,遇弱则弱
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threadPool.execute(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>ok");
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
threadPool.shutdown();
}
}
}
12.3、七大参数
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
// 本质:ThreadPoolExecutor
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 核心线程池大小
int maximumPoolSize, // 最大核心线程池大小
long keepAliveTime, // 超时了没有人调用就会释放
TimeUnit unit, // 超时单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 阻塞队列
ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂,创建线程的,一般不用
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;
}
12.4、手动创建线程池
// Executors 工具类,三大方法
// 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
// 自定义线程池
ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心线程池大小
5, // 最大线程池
3, // 超时时间,超时没人使用就会释放
TimeUnit.SECONDS, // 超时单位
new LinkedBlockingDeque<>(3), // 阻塞队列
Executors.defaultThreadFactory(), // 线程工厂
new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 拒绝策略
);
try {
// 最大承载 Deque + max
for (int i = 0; i < 10; i++) {
threadPool.execute(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>ok");
});
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
threadPool.shutdown();
}
}
}
12.5、四种拒绝策略
/**
* new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满员,还有人进来,不去处理这个人,抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪里来的,会去哪里
* new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() // 队列满了,丢掉任务,不会抛出异常
* new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() // 队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常
*/
12.6、小结和策略
/* 最大线程到底如何定义
* 1.CPU 密集型 ,几核电脑就是几 ,可以保存CPU的效率
* Runtime.getRuntime().availableProcessors()
* 2.IO 密集型 判断你程序中IO线程 大于程序中IO线程的2倍
* 程序 15个IO IO十分消耗资源
*/
13、四大函数式接口(必须学会)
lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
函数式接口:只有一个方法的接口
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
// 超级多FunctionalInterface
// 简化编程模型,在新本版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
- Predicate 断定型接口
- Consumer 消费型接口
- Predicate 断定型接口
13.1、Function 函数式接口
/**
* Function函数式接口,有一个输入,有一个输出
* 只要是函数式接口,都可以使用lambda表达式简化
*/
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
// 工具类 输出输入的值
// Function<String, String> function = new Function<String, String>() {
// @Override
// public String apply(String s) {
// return s;
// }
// };
Function<String, String> function = (str)->{return str;};
System.out.println(function.apply("123"));
}
}
13.2、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
*/
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) {
// 判断字符串是否为空
// Predicate<String> predicate = new Predicate<String>() {
// @Override
// public boolean test(String s) {
// return s.isEmpty();
// }
// };
Predicate<String> predicate = s -> {
return s.isEmpty();
};
System.out.println(predicate.test(""));
}
}
13.3、Consumer 消费型接口
/**
* Consumer消费型接口:只有输入,没有输出
*/
public class Demo3 {
public static void main(String[] args) {
// Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() {
// @Override
// public void accept(String str) {
// System.out.println(str);
// }
// };
Consumer consumer = str -> {
System.out.println(str);
};
consumer.accept("fdddg");
}
}
13.4、Supplier 供给型接口
/**
* Supplier 供给型接口 没有参数,只有返回值
*/
public class Demo4 {
public static void main(String[] args) {
// Supplier<String> supplier = new Supplier<String>() {
// @Override
// public String get() {
// return "fdddg";
// }
// };
Supplier supplier = () -> {
return "fdddg";
};
System.out.println(supplier.get());
}
}
14、Stream流式计算
什么是Stream流式计算
大数据:存储 + 计算
集合,MySQL本质就是存储东西
计算都应该交给流
/**
* 筛选:
* 1. ID为偶数
* 2.年龄大于23
* 3.用户名转为大写
* 4.用户名字母倒着排序
* 5.只输出一个用户
*/
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(5,"e",25);
// 集合就是存储
List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
// 计算交给Stream
list.stream()
.filter(user -> {return user.getId() % 2 == 0;})
.filter(user -> {return user.getAge()>23;})
.map(user -> {return user.getName().toUpperCase();})
.sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
.limit(1)
.forEach(System.out::println);
}
}
15、ForkJoin
什么是ForkJoin
ForkJoin在JDK1.7,并行执行任务!提高效率,大数据量!
大数据:Map Reduce(把大人物拆分成小任务)
ForkJoin特点:工作窃取
当B线程执行完,但A线程为执行完毕,B线程将会窃取A线程的一个任务执行,提高效率
这个里面操作的是双端队列
/**
* 求和计算任务
*
* 如何使用forkJoin
* 1.forkJoinPool 通过它来执行
* 2.计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
*/
public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {
private Long start;
private Long end;
private Long temp = 10000L;
public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
//计算方法
@Override
protected Long compute() {
if ((end - start) < temp) {
Long sum = 0l;
for (Long i = start; i <= end; i++) {
sum += i;
}
return sum;
} else { //forkjoin
long middle = (start + end) / 2;
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 + 1, end);
task2.fork();
return task1.join() + task2.join();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
test2();
}
private static void test3() {
long start = System.currentTimeMillis();
long sum = LongStream.rangeClosed(0l, 10_0000_0000l).parallel().reduce(0, Long::sum);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Sum=" + sum + " 时间:" + (end + start));
}
private static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0l, 10_0000_0000l);
ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
Long sum = submit.get();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Sum=" + sum + " 时间:" + (end + start));
}
private static void test1() {
long sum = 0l;
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10_0000_0000; i++) {
sum += i;
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Sum=" + sum + " 时间:" + (end + start));
}
}
16、异步回调
Future 设计的初衷:对将来的某个事件的结果进行建模
/**
* 异步调用:CompletableFuture
* 异步执行
* 成功回调
* 失败回调
*/
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 没有返回值的 runAsync 异步回调
// CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(()->{
// try {
// TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync=>void");
// });
//
// System.out.println("1111");
//
// completableFuture.get();
// 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<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync->Integer");
int i = 10 / 0;
return 1024;
});
System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
System.out.println("t->" + t); // 正常的返回结果
System.out.println("u->" + u); // 错误信息
}).exceptionally((e) -> {
System.out.println(e.getMessage());
return 233; // 错误的返回结果
}).get());
}
}
17、JMM
17.1、请你谈谈对Volatile的理解
Volatile 是 Java 虚拟机提供的轻量级的同步机制
- 保证可见性
- 不保证原子性
- 禁止指令重排
17.2、什么是JMM
JMM:java内存模型,不存在的东西,概念,约定
关于JMM的一些同步约定
- 线程解锁前,必须把共享变量立刻刷回主存(解锁,释放)
- 线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中(加锁,读取)
- 加锁和解锁是同一把锁
线程:工作内存、主内存
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
public class JMMDemo {
public static int num = 0;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (num == 0) {
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
num = 1;
System.out.println(num);
}
}
// 输出结果为1 但程序未停止
// 程序不知道主内存中的值被修改过了
18、Volatile
18.1、保证可见性
public class JMMDemo {
// 不加volatile 程序就会死循环
// 保证了可见性
public volatile static int num = 0;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> { // 线程 1 对主内存的变化不可见
while (num == 0) {
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
num = 1;
System.out.println(num);
}
}
18.2、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,要么同时成功,要么同时失败
// 不保证原子性
public class VDemo {
// volatile 不保证原子性
private volatile static int num = 0;
public static void add(){
num++; // 不是一个原子性操作
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount() > 2) {
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
}
}
如果不加 lock 和Synchronize 怎么保证原子性?
使用原子类,解决原子性问题
这些类的底层都直接和操作系统挂钩,在内存中修改
Unsafe类是一个很特殊的存在
public class VDemo {
// volatile 不保证原子性
private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();
public static void add(){
// num++; // 不是一个原子性操作
num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法 底层CAS
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount() > 2) {
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
}
}
18.3、指令重排
指令重排:写的程序,计算机并不是按照写的那样去执行
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,考虑:数据之间的依赖性
int x = 1; // 1
int y = 2; // 2
x = x + 5; // 3
y = y + x; // 4
// 期望:1234 可能产生:2134 1324
// 不可能产生 4123
volatile 可以避免指令重排:
内存屏障,CPU指令。作用:
- 保证特定的操作的顺序执行
- 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)
Volatile 是可以保证可见性,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
19、单例
19.1、饿汉式
// 饿汉式
public class Hungry {
// 可能会浪费空间
private byte[] data1 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data2 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data3 = new byte[1024 * 1024];
private byte[] data4 = new byte[1024 * 1024];
private Hungry(){}
private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
public static Hungry getInstance() {
return HUNGRY;
}
}
19.2、懒汉式
public class LazyMan {
private static boolean qinjiang = false;
private LazyMan(){
synchronized (LazyMan.class) {
if (qinjiang == false) {
qinjiang = true;
} else {
throw new RuntimeException("不要视图使用反射破坏异常");
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
}
private volatile static LazyMan lazyMan; // 避免指令重排
// 双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
public static LazyMan getInstance() {
if (lazyMan == null) {
synchronized (LazyMan.class) {
if (lazyMan == null) {
lazyMan = new LazyMan(); // 不是原子性操作
/**
* 1.分配内存空间
* 2.执行构造方法,初始化对象
* 3.把这个对象指向这个空间
*/
}
}
}
return lazyMan;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// for (int i = 0; i < 10; i++) {
// new Thread(()->{
// LazyMan.getInstance();
// }).start();
// }
// LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
Field qinjiang = LazyMan.class.getDeclaredField("qinjiang");
qinjiang.setAccessible(true);
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
qinjiang.set(instance1, false);
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
// System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
System.out.println(instance2);
}
}
19.3、内部类
public class Holder {
private Holder(){}
public static Holder getInstance() {
return InnerClass.HOLDER;
}
public static class InnerClass{
private static final Holder HOLDER = new Holder();
}
}
19.4、枚举
// enum本身也是一个Class类
public enum EnuSingle {
INSTANCE;
public EnuSingle getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
class Test{
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnuSingle instance1 = EnuSingle.INSTANCE;
Constructor<EnuSingle> declaredConstructor = EnuSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnuSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance2);
System.out.println(instance1);
}
}
20、深入理解CAS
什么是CAS
public class CASDemo {
//CAS compareAndSet : 比较并交换
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// 期望 更新
// public final boolean compareAndSet(int expect,int update)
// 如果我的期望的值达到了,就更新,否则,就不更新.CAS是CPU的并发处理器
atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021);
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
Unsafe
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!(底层是个自旋锁)
缺点:自旋锁循环会耗时,一次只能保证一个共享变量的原子性,ABA问题
CAS : ABA问题 (狸猫换太子)
21、原子引用
解决ABA问题,引入原子引用(乐观锁)
Integer使用了对象缓存机制,默认范围-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
public class CASDemo2 {
static AtomicStampedReference<Integer> atomicInteger = new AtomicStampedReference<>(1, 1);
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
int stamp = atomicInteger.getStamp();
System.out.println("a1=>" + stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicInteger.compareAndSet(1, 2, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1);
System.out.println("a2->" + atomicInteger.getStamp());
atomicInteger.compareAndSet(2, 1, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1);
System.out.println("a3->" + atomicInteger.getStamp());
}, "a").start();
new Thread(() -> {
int stamp = atomicInteger.getStamp();
System.out.println("b1=>" + stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicInteger.compareAndSet(1, 6, atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1);
System.out.println("b1->" + atomicInteger.getStamp());
}, "b").start();
}
}
22、锁
22.1、公平锁
公平锁:非常公平,不能插队,必须先来后到
非公平锁:非常不公平,可以插队(默认)
Lock lock = new ReentrantLock();
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
22.2、可重入锁
synchronized
public class demo {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "A").start();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "B").start();
}
}
class Phone{
public synchronized void sms(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
call();
}
public synchronized void call(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
}
}
lock
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class demo2 {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "A").start();
new Thread(() -> {
phone.sms();
}, "B").start();
}
}
class Phone2{
Lock lock = new ReentrantLock();
public synchronized void sms() {
//细节问题:lock unlock必须配对,否则产生死锁
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "sms");
call();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public synchronized void call(){
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "call");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
22.3、自旋锁
自旋锁
public class SpinlockDemo {
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
// 加锁
public void myLock(){
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myLock");
while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
}
}
// 解锁
public void myUnLock(){
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myUnLock");
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
}
}
测试
public class TestSpinLock {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
// reentrantLock.lock();
// reentrantLock.unlock();
// 底层使用自旋锁CAS
SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
new Thread(() -> {
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T1").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
new Thread(() -> {
lock.myLock();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.myUnLock();
}
}, "T2").start();
}
}
22.4、死锁
死锁测试,怎么排除死锁
public class DeadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
String lockA = "lockA";
String lockB = "lockB";
new Thread(new MyThread(lockA,lockB)).start();
new Thread(new MyThread(lockB,lockA)).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) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:" + lockA + "=>get" + lockB);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lockB) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "lock:" + lockB + "=>get" + lockA);
}
}
}
}
解决问题
1.使用jsp-l定位进程
2.使用jstack进程号