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  • JUC使用

    1、什么是JUC

    源码 + 官方文档 面试高频问!

    java.util 工具包、包、分类

    业务:普通的线程代码 Thread

    Runnable 没有返回值、效率相比入 Callable 相对较低!

    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

    public synchronized void start() {
            /**
             * This method is not invoked for the main method thread or "system"
             * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
             * to this method in the future may have to also be added to the VM.
             *
             * A zero status value corresponds to state "NEW".
             */
            if (threadStatus != 0)
                throw new IllegalThreadStateException();
    
            /* Notify the group that this thread is about to be started
             * so that it can be added to the group's list of threads
             * and the group's unstarted count can be decremented. */
            group.add(this);
    
            boolean started = false;
            try {
                start0();
                started = true;
            } finally {
                try {
                    if (!started) {
                        group.threadStartFailed(this);
                    }
                } catch (Throwable ignore) {
                    /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                      it will be passed up the call stack */
                }
            }
        }
    
    // 本地方法,底层的C++ ,Java 无法直接操作硬件
    private native void start0();
    

    并发、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,天下武功,唯快不破,快速交替并行(多个人一起行走)
    • CUP多核,多个线程可以同时进行,线程池
    public class LockTest {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
        }
    }
    

    并发编程的本质:充分的利用CPU的资源。

    线程有几个状态

    public enum State {
            /**
             * 新建
             */
            NEW,
    
            /**
             * 运行
             */
            RUNNABLE,
    
            /**
             * 阻塞
             */
            BLOCKED,
    
            /**
             * 等待,死死的等
             */
            WAITING,
    
            /**
             * 超时等待
             */
            TIMED_WAITING,
    
            /**
             * 终止
             */
            TERMINATED;
        }
    

    wait/sleep 区别

    wait => Object sleep => Thread

    1、 关于锁的释放wait 会释放锁,sleep 睡觉了,抱着锁睡觉,不会释放!

    2、 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

    3、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)

    传统 Synchronized

    // 基本的卖票例子
    import java.time.OffsetDateTime;
    
    /**
     * 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);
            }
        }
    }
    

    Lock接口

    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)

    public class SaleTicketDemo02  {
        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
            Ticket2 ticket = new Ticket2();
            
            // @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();
        }
    }
    
    // Lock三部曲
    // 1、 new ReentrantLock();
    // 2、 lock.lock(); // 加锁
    // 3、 finally=>  lock.unlock(); // 解锁
    class Ticket2 {
        // 属性、方法
        private int number = 30;
    
        Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public void sale(){
    
            lock.lock(); // 加锁
            try {
               // 业务代码
                if (number>0){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余:"+number);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock(); // 解锁
            }
        }
    }
    

    Synchronized 和 Lock 区别

    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

    生产者和消费者问题 Synchronized版

    问题存在,A B C D 4 个线程! 虚假唤醒,所以不能使用if-else,因为if只能判断一次,当第二个线程也进来的话,就不会判断了,需要改成while

    结论:就是用if判断的话,唤醒后线程会从wait之后的代码开始运行,但是不会重新判断if条件,直接继续运行if代码块之后的代码,而如果使用while的话,也会从wait之后的代码运行,但是唤醒后会重新判断循环条件,如果不成立再执行while代码块之后的代码块,成立的话继续wait。

    /**
     * 线程之间的通信问题:生产者和消费者问题!  等待唤醒,通知唤醒
     * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   num = 0
     * A num+1
     * B num-1
     */
    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();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        data.increment();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"C").start();
    
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        data.decrement();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"D").start();
        }
    }
    
    // 判断等待,业务,通知
    class Data{ // 数字 资源类
    
        private int number = 0;
    
        //+1
        public synchronized void increment() throws InterruptedException {
            while (number!=0){  //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();
        }
    
        //-1
        public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
            while (number==0){ // 1
                // 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();
        }
    }
    

    JUC版的生产者和消费者问题

    代码实现:

    public class B  {
        public static void main(String[] args) {
            Data2 data = new Data2();
    
            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();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        data.increment();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"C").start();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    try {
                        data.decrement();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"D").start();
    
        }
    }
    
    // 判断等待,业务,通知
    class Data2{ // 数字 资源类
    
        private int number = 0;
    
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
    
        //condition.await(); // 等待
        //condition.signalAll(); // 唤醒全部
        //+1
        public void increment() throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                // 业务代码
                while (number!=0){  //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();
            }
        }
    
        //-1
        public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                while (number==0){ // 1
                    // 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();
            }
        }
    }
    

    任何一个新的技术,绝对不是仅仅只是覆盖了原来的技术,优势和补充!

    Condition 精准的通知和唤醒线程

    代码测试:

    /**
     * A 执行完调用B,B执行完调用C,C执行完调用A
     */
    public class C {
    
        public static void main(String[] args) {
            Data3 data = new Data3();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                    data.printA();
                }
            },"A").start();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                    data.printB();
                }
            },"B").start();
    
            new Thread(()->{
                for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                    data.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; // 1A  2B  3C
    
        public void printA(){
            lock.lock();
            try {
                // 业务,判断-> 执行-> 通知
                while (number!=1){
                    // 等待
                    condition1.await();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");
                // 唤醒,唤醒指定的人,B
                number = 2;
                condition2.signal();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public void printB(){
            lock.lock();
            try {
                // 业务,判断-> 执行-> 通知
                while (number!=2){
                    condition2.await();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
                // 唤醒,唤醒指定的人,c
                number = 3;
                condition3.signal();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        public void printC(){
            lock.lock();
            try {
                // 业务,判断-> 执行-> 通知
                // 业务,判断-> 执行-> 通知
                while (number!=3){
                    condition3.await();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
                // 唤醒,唤醒指定的人,c
                number = 1;
                condition1.signal();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
    }
    

    5、8锁现象

    6、集合类不安全

    List 不安全

    // java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常!
    public class ListTest {
        public static void main(String[] args) {
            // 并发下 ArrayList 不安全的吗,Synchronized;
            /**
             * 解决方案;
             * 1、List<String> list = new Vector<>();
             * 使用synchronized实现的
             * 2、List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
             * 使用synchronized实现的
             * 3、List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
             * CopyOnWrite 写入时复制  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(覆盖)
            // 在写入的时候避免覆盖,造成数据问题!
            // 读写分离
            // CopyOnWriteArrayList  比 Vector Nb 在哪里?
    
            List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
            
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                new Thread(()->{
                    list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                    System.out.println(list);
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }
    

    Set 不安全

    /**
     * 同理可证 : ConcurrentModificationException
     * //1、Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
     */
    public class SetTest {
        public static void main(String[] args) {
    //        Set<String> set = new HashSet<>();
            // hashmap
            // Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
             Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
    
            for (int i = 1; i <=30 ; i++) {
               new Thread(()->{
                   set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                   System.out.println(set);
               },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }
    

    Map 不安全

    map底层源码

    // ConcurrentModificationException
    public class MapTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            // map 是这样用的吗? 不是,工作中不用 HashMap
            // 默认等价于什么?  new HashMap<>(16,0.75);
            // Map<String, String> map = new HashMap<>();
            // 唯一的一个家庭作业:研究ConcurrentHashMap的原理
            Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
    
            for (int i = 1; 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 ( 简单 )

    该方法创建线程和Runnable有什么区别呢?

    1、 可以有返回值

    2、 可以抛出异常

    3、 方法不同,run()/ call()

    /**
     * 1、探究原理
     * 2、觉自己会用
     */
    public class CallableTest {
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            // new Thread(new Runnable()).start();
            // new Thread(new FutureTask<V>()).start();
            // new Thread(new FutureTask<V>( Callable )).start();
            new Thread().start(); // 怎么启动Callable
    
            MyThread thread = new MyThread();
            FutureTask futureTask = new FutureTask(thread); // 适配类
    
            new Thread(futureTask,"A").start();
            new Thread(futureTask,"B").start(); // 结果会被缓存,效率高
    
            Integer o = (Integer) futureTask.get(); //这个get方法是获取返回值,但是可能会产生阻塞!所以把他放到最后
            // 或者使用异步通信来处理!
            System.out.println(o);
        }
    }
    
    class MyThread implements Callable<Integer> {
    
        @Override
        public Integer call() {
            System.out.println("call()"); // 会打印几个call
            // 耗时的操作
            return 1024;
        }
    }
    

    细节:

    1、 有缓存

    2、 结果可能需要等待,会阻塞!

    8、常用的辅助类(必会)

    8.1、CountDownLatch

    // 计数器
    public class CountDownLatchDemo {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            // 总数是6,必须要执行任务的时候,再使用!
            CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
    
            for (int i = 1; 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,然后再向下执行
    
            System.out.println("Close Door");
    
        }
    }
    

    原理: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

    加法计数器:需要两个参数,一个是要到达的值,一个是要执行的内容。

    public class CyclicBarrierDemo {
        public static void main(String[] args) {
            /**
             * 集齐7颗龙珠召唤神龙
             */
            // 召唤龙珠的线程
            CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(8,()->{
                System.out.println("召唤神龙成功!");
            });
    
            for (int i = 1; i <=8 ; i++) {
                final int temp = i;
                // lambda能操作到 i 吗
                new Thread(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"个龙珠");
                    try {
                        cyclicBarrier.await(); // 等待
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
        }
    }
    

    8.3、Semaphore

    Semaphore:信号量

    抢车位!

    6车---3个停车位置

    public class SemaphoreDemo {
        public static void main(String[] args) {
            // 线程数量:停车位! 限流!
            Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
    
            for (int i = 1; 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 {
                        semaphore.release(); // release() 释放
                    }
    
                },String.valueOf(i)).start();
            }
        }
    }
    

    原理: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 大的线程数!

    9、阻塞队列


    BlockingQueue BlockingQueue 不是新的东西,是之前就有的

    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

    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(,)
    检测队首元素 element peek - -
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            test4();
        }
        /**
         * 添加不上去就抛出异常
         */
        public static void test1(){
            // 队列的大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            System.out.println(blockingQueue.add("a"));
            System.out.println(blockingQueue.add("b"));
            System.out.println(blockingQueue.add("c"));
            // IllegalStateException: Queue full 抛出异常!
            // System.out.println(blockingQueue.add("d"));
    
            System.out.println("=-===========");
    
            System.out.println(blockingQueue.element()); // 查看队首元素是谁
            System.out.println(blockingQueue.remove()); //  remove方法移除队首元素
            
            System.out.println(blockingQueue.remove());
            System.out.println(blockingQueue.remove());
    
            // java.util.NoSuchElementException 抛出异常!
            // System.out.println(blockingQueue.remove());
        }
    
        /**
         * 有返回值,没有异常
         */
        public static void test2(){
            // 队列的大小
            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.peek());
            // System.out.println(blockingQueue.offer("d")); // false 不抛出异常!
            System.out.println("============================");
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll());
            System.out.println(blockingQueue.poll()); // null  不抛出异常!
        }
    
        /**
         * 等待,阻塞(一直阻塞)
         */
        public static void test3() throws InterruptedException {
            // 队列的大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            // 一直阻塞
            blockingQueue.put("a");
            blockingQueue.put("b");
            blockingQueue.put("c");
            // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了,一直阻塞
            System.out.println(blockingQueue.take());
            System.out.println(blockingQueue.take());
            System.out.println(blockingQueue.take());
            System.out.println(blockingQueue.take()); // 没有这个元素,一直阻塞
        }
    
        /**
         * 等待,阻塞(等待超时)
         */
        public static void test4() throws InterruptedException {
            // 队列的大小
            ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
    
            blockingQueue.offer("a");
            blockingQueue.offer("b");
            blockingQueue.offer("c");
            // blockingQueue.offer("d",2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出
            System.out.println("===============");
            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秒就退出
        }
    }
    

    SynchronousQueue 同步队列

    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

    /**
     * 同步队列
     * 和其他的BlockingQueue 不一样, SynchronousQueue 不存储元素
     * put了一个元素,必须从里面先take取出来,否则不能在put进去值!
     */
    public class SynchronousQueueDemo {
        public static void main(String[] args) {
            BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列
    
            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");
                    //添加多个不报错
                    blockingQueue.put("4");
                    blockingQueue.put("5");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },"T1").start();
    
    
            new Thread(()->{
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                    //取空的值不报错
    //                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取空的值=>"+blockingQueue.take());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },"T2").start();
        }
    }
    

    10、线程池(重点)

    线程池:三大方法、7大参数、4种拒绝策略

    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、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

    线程池:三大方法

    // Executors 工具类、3大方法
    public class Demo02 {
    
        public static void main(String[] args) {
            //单个线程
    //        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
            //创建一个固定的线程池大小
    //        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //可伸缩的线程池,遇强则强,遇弱则弱
            ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
            
            try {
                // 最大承载:Deque + max
                // 超过 RejectedExecutionException
                for (int i = 1; i <= 25; i++) {
                    // 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                    threadPool.execute(()->{
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                    });
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 线程池用完,程序结束,关闭线程池
                threadPool.shutdown();
            }
        }
    }
    

    7大参数

    源码分析:

        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>());
        }
    
    	//ThreadPoolExecutor源码分析
        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,一般不用动
                                  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.corePoolSize = corePoolSize;
            this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
            this.workQueue = workQueue;
            this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
            this.threadFactory = threadFactory;
            this.handler = handler;
        }
    

    手动创建一个线程池

    // Executors 工具类、3大方法
    
    /**
     * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常
     * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里!
     * 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!
     */
    public class Demo01 {
        public static void main(String[] args) {
            // 自定义线程池!工作 ThreadPoolExecutor
    
            // 最大线程到底该如何定义
            // 1、CPU 密集型,几核,就是几,可以保持CPu的效率最高!
            // 2、IO  密集型   > 判断你程序中十分耗IO的线程,
            // 程序   15个大型任务  io十分占用资源!
    
            // 获取CPU的核数
            System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
            List  list = new ArrayList();
    
            ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                    2,
                    Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
                    3,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new LinkedBlockingDeque<>(3),
                    Executors.defaultThreadFactory(),
                    new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //队列满了,尝试去和最早的竞争,也不会抛出异常!
            try {
                // 最大承载:Deque + max 队列的值+最大承载的值
                // 超过 RejectedExecutionException
                for (int i = 1; i <= 9; i++) {
                    // 使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
                    threadPool.execute(()->{
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                    });
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 线程池用完,程序结束,关闭线程池
                threadPool.shutdown();
            }
        }
    }
    

    4种拒绝策略

    /**
     * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常
     * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里!
     * 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!
     */
    

    小结和拓展

    池的 大的大小如何去设置!

    了解:IO密集型,CPU密集型:(调优)

    // 1、CPU 密集型,几核,就是几,可以保持CPu的效率最高!
    // 2、IO  密集型   > 判断你程序中十分耗IO的线程,
    // 程序   15个大型任务  io十分占用资源!
    

    11、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

    函数式接口: 只有一个方法的接口

    @FunctionalInterface
    public interface Runnable {
        /**
         * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
         * to create a thread, starting the thread causes the object's
         * <code>run</code> method to be called in that separately executing
         * thread.
         * <p>
         * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
         * take any action whatsoever.
         *
         * @see     java.lang.Thread#run()
         */
        public abstract void run();
    }
    

    Function函数式接口

    image-20200620200918008

    /**
     * Function 函数型接口, 有一个输入参数,有一个输出
     * 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化
     */
    public class Demo01 {
        public static void main(String[] args) {
            //
    //        Function<String,String> function = new Function<String,String>() {
    //            @Override
    //            public String apply(String str) {
    //                return str;
    //            }
    //        };
    
            Function<String,String> function = str->{return str;};
    
            System.out.println(function.apply("asd"));
        }
    }
    

    断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!

    image-20200620201120242

    /**
     * 断定型接口:有一个输入参数,返回值只能是 布尔值!
     */
    public class Demo02 {
        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 str) {
    ////                return str.isEmpty();
    ////            }
    ////        };
    
            Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty(); };
            System.out.println(predicate.test(""));
        }
    }
    

    Consumer 消费型接口

    image-20200620201139359

    /**
     * Consumer 消费型接口: 只有输入,没有返回值
     */
    public class Demo03 {
        public static void main(String[] args) {
    //        Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() {
    //            @Override
    //            public void accept(String str) {
    //                System.out.println(str);
    //            }
    //        };
            Consumer<String> consumer = (str)->{System.out.println(str);};
            consumer.accept("sdadasd");
        }
    }
    

    Supplier 供给型接口

    image-20200620201214488

    /**
     * Supplier 供给型接口 没有参数,只有返回值
     */
    public class Demo04 {
        public static void main(String[] args) {
    //        Supplier supplier = new Supplier<Integer>() {
    //            @Override
    //            public Integer get() {
    //                System.out.println("get()");
    //                return 1024;
    //            }
    //        };
    
            Supplier supplier = ()->{ return 1024; };
            System.out.println(supplier.get());
        }
    }
    

    12、Stream流式计算

    什么是Stream流式计算

    大数据:存储 + 计算

    集合、MySQL 本质就是存储东西的;计算都应该交给流来操作!

    image-20200620201316869

    /**
     * 题目要求:一分钟内完成此题,只能用一行代码实现!
     * 现在有5个用户!筛选:
     * 1、ID 必须是偶数
     * 2、年龄必须大于23岁
     * 3、用户名转为大写字母
     * 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(6,"e",25);
            // 集合就是存储
            List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);
    
            // 计算交给Stream流
            // lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
            list.stream()
                    .filter(u->{return u.getId()%2==0;})
                    .filter(u->{return u.getAge()>23;})
                    .map(u->{return u.getName().toUpperCase();})
                    .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})
                    .limit(1)
                    .forEach(System.out::println);
        }
    }
    

    13、ForkJoin

    什么是 ForkJoin

    ForkJoin 在 JDK 1.7出现, 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)

    image-20200620201447105

    ForkJoin 特点:工作窃取

    这个里面维护的都是双端队列

    image-20200620201523555

    image-20200620201553473

    /**
     * 求和计算的任务!
     * 3000   6000(ForkJoin)  9000(Stream并行流)
     * // 如何使用 forkjoin
     * // 1、forkjoinPool 通过它来执行
     * // 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
     * // 3. 计算类要继承 ForkJoinTask
     */
    public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {
    
        private Long start;  // 1
        private Long end;    // 1990900000
    
        // 临界值
        private Long temp=10000l;
    
        public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
            this.start = start;
            this.end = end;
    //        this.temp= (start + end) / 2;
        }
    
        // 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 递归
                long middle = (start + end) / 2; // 中间值
                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(); // 拆分任务,把任务压入线程队列
                return task1.join() + task2.join();
            }
        }
    }
    

    测试:

    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    //         test1(); // 7185
    //         test2(); // 10038
             test3(); // 153
        }
    
        // 普通程序员
        public static void test1(){
            Long sum = 0L;
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
                sum += i;
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("sum="+sum+" 时间:"+(end-start));
        }
    
        // 会使用ForkJoin
        public 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);// 提交任务
            Long sum = submit.get();
    
            long end = System.currentTimeMillis();
    
            System.out.println("sum="+sum+" 时间:"+(end-start));
        }
    
        public static void test3(){
            long start = System.currentTimeMillis();
            // Stream并行流 ()  (]
            long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, (a,b)->{return a+b;});
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("sum="+sum+"时间:"+(end-start));
        }
    }
    

    14、异步回调

    15、JMM

    请你谈谈你对 Volatile 的理解

    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

    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 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

    image-20200620222716027

    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doublelong类型的变量来说,loadstorereadwrite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

    16、彻底玩转单例模式

    饿汉式 DCL懒汉式,深究!

    饿汉式

    // 饿汉式单例
    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;
        }
    
    }
    

    DCL 懒汉式

    // 懒汉式单例
    // 道高一尺,魔高一丈!
    public class LazyMan {
    
        private static boolean qinjiang = false;
    
        private LazyMan(){
            synchronized (LazyMan.class){
                if (qinjiang == false){
                    qinjiang = true;
                }else {
                    throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏异常");
                }
            }
        }
        
        private volatile static LazyMan lazyMan;
    
        // 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(); // 不是一个原子性操作
                    }
                }
            }
            return lazyMan;
        }
    
        // 反射!
        public static void main(String[] args) throws Exception {
    //        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
            Field qinjiang = LazyMan.class.getDeclaredField("qinjiang");
            qinjiang.setAccessible(true);
    
            Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
            declaredConstructor.setAccessible(true);
            LazyMan instance = declaredConstructor.newInstance();
    
            qinjiang.set(instance,false);
    
            LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
    
            System.out.println(instance);
            System.out.println(instance2);
        }
    }
    

    静态内部类

    // 静态内部类
    public class Holder {
        private Holder(){
        }
    
        public static Holder getInstace(){
            return InnerClass.HOLDER;
        }
    
        public static class InnerClass{
            private static final Holder HOLDER = new Holder();
        }
    }
    

    枚举

    // enum 是一个什么? 本身也是一个Class类
    public enum EnumSingle {
    
        INSTANCE;
    
        public EnumSingle getInstance(){
            return INSTANCE;
        }
    }
    
    class Test{
    
        public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
            EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
            Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
            declaredConstructor.setAccessible(true);
            EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
    
            // NoSuchMethodException: com.kuang.single.EnumSingle.<init>()
            System.out.println(instance1);
            System.out.println(instance2);
        }
    }
    
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