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高频多线程高并发JUC编程(一)

时间:2023-12-02 本站 点击:0

什么是JUC

源码+官方文档

JUC是 java util concurrent

面试高频问JUC~!

java.util 是Java的一个工具包

业务:普通的线程代码 Thread

Runnable: 没有返回值、效率相比于Callable 相对较低!

线程和进程

进程:一个程序,允许一个java程序会进程里面会出现一个java.exe;数据+代码+pcb

一个进程可以包含多个线程,至少包含一个线程!

Java默认有几个线程?2个线程! main线程、GC线程

线程:开了一个进程qq,聊天打字,消息提示(线程负责的)

对于Java而言:Thread、Runable、Callable进行开启线程的。

JAVA真的可以开启线程吗? 开不了的! 原因Java没有权限去开启线程、操作硬件的,这是一个native的一个本地方法,它调用的底层的C++代码。

并发、并行

并发: 多线程操作同一个资源。

CPU 只有一核,模拟出来多条线程,那么我们就可以使用CPU快速交替,来模拟多线程。

并行: 多个人并排行走。

CPU多核,多个线程可以同时执行。

publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){//获取cpu的核数System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());}}

并发编程的本质:充分利用CPU的资源!

线程的6个状态

publicenumState{//创建NEW,//运行RUNNABLE,//阻塞BLOCKED,//等待WAITING,//超时等待TIMED_WAITING,//终止TERMINATED;}

面试题:谈一谈wait和sleep区别?

区别waitsleep操作的类ObjectThread锁的释放会释放锁抱着锁睡觉范围同步代码块中任何地方异常捕获不需要捕获异常需要捕获异常

Lock锁(重点)

synchronized锁问题

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:TicketTest*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/514:01*@Version:1.0*///资源类属性+方法oopclassTicket{privateintnum=50;//卖票方式synchronized本质:队列锁publicsynchronizedvoidsale(){if(num>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+num+"张票,剩余:"+--num+"张票");}}}publicclassTicketTest{publicstaticvoidmain(String[]args){//多线陈操作//并发:多个线程操作同一个资源ticketTicketticket=newTicket();//@FunctionalInterface函数式接口jdk1.8之后lambda表达式newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"B").start();newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"C").start();}}

Lock接口

公平锁: 公平,必须先来后到~;

非公平锁: 不公平,可以插队;(默认为非公平锁)

使用Lock进行操作

Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得的更广泛的锁定操作。 它们允许更灵活的结构化,可能具有完全不同的属性,并且可以支持多个相关联的对象Condition

锁是用于通过多个线程控制对共享资源的访问的工具。 通常,锁提供对共享资源的独占访问:一次只能有一个线程可以获取锁,并且对共享资源的所有访问都要求首先获取锁。 但是,一些锁可能允许并发访问共享资源,如ReadWriteLock的读锁。

使用synchronized方法或语句提供对与每个对象相关联的隐式监视器锁的访问,但是强制所有锁获取和释放以块结构的方式发生:当获取多个锁时,它们必须以相反的顺序被释放,并且所有的锁都必须被释放在与它们相同的词汇范围内。

虽然synchronized方法和语句的范围机制使得使用监视器锁更容易编程,并且有助于避免涉及锁的许多常见编程错误,但是有时您需要以更灵活的方式处理锁。 例如,用于遍历并发访问的数据结构的一些算法需要使用“手动”或“链锁定”:您获取节点A的锁定,然后获取节点B,然后释放A并获取C,然后释放B并获得D等。 所述的实施方式中Lock接口通过允许获得并在不同的范围释放的锁,并允许获得并以任何顺序释放多个锁使得能够使用这样的技术。

随着这种增加的灵活性,额外的责任。 没有块结构化锁定会删除使用synchronized方法和语句发生的锁的自动释放。 在大多数情况下,应使用以下惯用语:

Lockl=...;l.lock();try{//accesstheresourceprotectedbythislock}finally{l.unlock();}

当在不同范围内发生锁定和解锁时,必须注意确保在锁定时执行的所有代码由try-finally或try-catch保护,以确保在必要时释放锁定。

Lock实现提供了使用synchronized方法和语句的附加功能,通过提供非阻塞尝试来获取锁( tryLock() ),尝试获取可被中断的锁( lockInterruptibly()) ,以及尝试获取可以超时( tryLock(long, TimeUnit) )。

一个Lock类还可以提供与隐式监视锁定的行为和语义完全不同的行为和语义,例如保证排序,非重入使用或死锁检测。 如果一个实现提供了这样的专门的语义,那么实现必须记录这些语义。

请注意, Lock实例只是普通对象,它们本身可以用作synchronized语句中的目标。 获取Lock实例的监视器锁与调用该实例的任何lock()方法没有特定关系。 建议为避免混淆,您不要以这种方式使用Lock实例,除了在自己的实现中。

除非另有说明,传递任何参数的null值将导致NullPointerException被抛出。

内存同步

所有Lock实施必须执行与内置监视器锁相同的内存同步语义,如The Java Language Specification (17.4 Memory Model) 所述 :

不成功的锁定和解锁操作以及重入锁定/解锁操作,不需要任何内存同步效果。

成功的lock操作具有与成功锁定动作相同的内存同步效果。

成功的unlock操作具有与成功解锁动作相同的内存同步效果。

实施注意事项

锁定采集(可中断,不可中断和定时)的三种形式在性能特征,排序保证或其他实施质量方面可能不同。 此外,在给定的Lock课程中,中断正在获取锁的能力可能不可用。 因此,不需要实现对所有三种形式的锁获取完全相同的保证或语义,也不需要支持正在进行的锁获取的中断。 需要一个实现来清楚地记录每个锁定方法提供的语义和保证。 它还必须遵守此接口中定义的中断语义,只要支持锁获取的中断,即全部或仅在方法输入。

由于中断通常意味着取消,并且检查中断通常是不频繁的,所以实现可以有利于通过正常方法返回来响应中断。 即使可以显示中断发生在另一个动作可能已经解除了线程之后,这是真的。 一个实现应该记录这个行为。

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:TicketTest2*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/516:15*@Version:1.0*/importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/***@ClassNameTicketTest2*@Description*@Author张晟睿*@Date2021/9/5**/classTicket2{/**加锁三步*1.实例化lock对象*2.lock加锁*3.unlock解锁**/Lockl=newReentrantLock();privateintnum=50;//卖票方式synchronized本质:队列锁publicvoidsale(){//加锁l.lock();try{//业务代码if(num>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了第"+num+"张票,剩余:"+--num+"张票");}}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}finally{//解锁l.unlock();}}}publicclassTicketTest2{publicstaticvoidmain(String[]args){//多线陈操作//并发:多个线程操作同一个资源ticketTicketticket=newTicket();//@FunctionalInterface函数式接口jdk1.8之后lambda表达式newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"B").start();newThread(()->{for(inti=0;i<60;i++){ticket.sale();}},"C").start();}}
区别synchronizedlock名称属于关键字属于对象状态不可以获取锁的状态可以获取锁的状态锁的管理自动释放锁需要手动加锁以及释放锁线程自己抱着锁等待可重入锁,不可以中断的,非公平的可重入的,可以判断锁,可以自己设置公平锁和非公平锁代码同步适合少量的代码同步适合大量的代码同步

生产者消费者问题

synchronized版

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:TicketTest3*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/516:35*@Version:1.0*//***@ClassNameTicketTest3*@Description*@Author张晟睿*@Date2021/9/5**/publicclassTicketTest3{publicstaticvoidmain(String[]args){Datadata=newData();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.increment();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.decrement();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"B").start();}}//判断等待业务唤醒classData{privateintnumber=0;//+1操作publicsynchronizedvoidincrement()throwsInterruptedException{if(number!=0){this.wait();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);this.notifyAll();}//-1操作publicsynchronizedvoiddecrement()throwsInterruptedException{if(number==0){this.wait();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);this.notifyAll();}}

问题存在,A线程B线程,现在如果我有四个线程A B C D!该怎么去解决问题

if判断改为While判断就可以解决虚假唤醒的问题。

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:TicketTest3*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/516:35*@Version:1.0*//***@ClassNameTicketTest3*@Description*@Author张晟睿*@Date2021/9/5**///线程之间的通讯问题:生产者和消费者的问题!等待唤醒,通知唤醒//线程交替执行AB操作同一个资源publicclassTicketTest3{publicstaticvoidmain(String[]args){Datadata=newData();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.increment();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.decrement();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"B").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.decrement();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"C").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){try{data.decrement();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}},"D").start();}}//判断等待业务唤醒classData{privateintnumber=0;//+1操作publicsynchronizedvoidincrement()throwsInterruptedException{while(number!=0){this.wait();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);this.notifyAll();}//-1操作publicsynchronizedvoiddecrement()throwsInterruptedException{while(number==0){this.wait();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);this.notifyAll();}}

JUC版本的解决A B C D多线程的问题

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:JucTest1*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/519:34*@Version:1.0*/importjava.util.concurrent.locks.Condition;importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/***@ClassNameJucTest1*@Description*@Author张晟睿*@Date2021/9/5**/publicclassJucTest1{publicstaticvoidmain(String[]args){Data2data=newData2();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data.increment();}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data.decrement();}},"B").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data.increment();}},"C").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data.decrement();}},"D").start();}}classData2{privateintnumber=0;//lock锁Lockl=newReentrantLock();Conditioncondition=l.newCondition();publicvoidincrement(){l.lock();try{//业务while(number!=0){//等待操作condition.await();}number++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);//通知其他线程我+1完毕了condition.signalAll();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{l.unlock();}}publicvoiddecrement(){l.lock();try{//业务while(number==0){//等待操作condition.await();}number--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);//通知其他线程我-1完毕了condition.signalAll();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{l.unlock();}}}

Condition的优势:精准通知、唤醒的线程

packagecom.zmz.day01;/***@ProjectName:Juc*@Package:com.zmz.day01*@ClassName:JucTest2*@Author:张晟睿*@Date:2021/9/519:52*@Version:1.0*/importjava.util.concurrent.locks.Condition;importjava.util.concurrent.locks.Lock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/***@ClassNameJucTest2*@Description*@Author张晟睿*@Date2021/9/5**/publicclassJucTest2{publicstaticvoidmain(String[]args){Data3data3=newData3();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data3.printA();}},"A").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data3.printB();}},"B").start();newThread(()->{for(inti=0;i<10;i++){data3.printC();}},"C").start();}}classData3{privateLockl=newReentrantLock();Conditioncondition1=l.newCondition();Conditioncondition2=l.newCondition();Conditioncondition3=l.newCondition();privateintflag=1;publicvoidprintA(){l.lock();//判断->执行->通知try{while(flag!=1){//等待condition1.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->A");flag=2;//唤醒指定线程condition2.signal();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{l.unlock();}}publicvoidprintB(){l.lock();//判断->执行->通知try{while(flag!=2){//等待condition2.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->BB");flag=3;//唤醒指定线程condition3.signal();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{l.unlock();}}publicvoidprintC(){l.lock();//判断->执行->通知try{while(flag!=3){//等待condition3.await();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->CCC");flag=1;//唤醒指定线程condition1.signal();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{l.unlock();}}}

作者:Java厂长


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