N 段代码掌握Java N 种多线程开发姿势

Bertha 。 2023-01-21 12:19 60阅读 0赞

# N 段代码掌握Java N 种多线程开发姿势 #

### 文章目录 ###

*  N 段代码掌握Java N 种多线程开发姿势
 *   *  synchronized相关
     *  valiate 相关
     *  AtomXXX类相关
     *  面试题1 观察者
     *  基于 AQS 的CountDownLatch
     *  ReentrantLock相关
     *  面试题 2 生产者与消费者
     *  ThreadLocal相关
     *  面试题 3 火车票
     *  并发容器相关【待补充】
     *  线程池相关
     *   *  Future Callable
         *  CachedPool
         *  SingleThreadExecutor
         *  SchedulePool

## synchronized相关 ##

*  锁对对象独立创建 ==> 应该弄成 static类对象

class T {
        
        private int count =10;
        private Object o=new Object();
    
        public void m(){
        
        		//任何线程要执行下面的代码，必须先拿到o的锁	
            synchronized (o){
           
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
            }
        }
    }

*  锁this ==> 类实例对象

class T {
        
        private int count=10;
        public void m(){
        
            synchronized (this){
        
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
            }
        }
    }

*  锁实例方法 == 锁实例对象

class T {
        
        private int count=10;
        public synchronized void m(){
        
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
        }
    }

*  锁静态方法 ==> 锁静态类对象

class T {
        
        private static int count=10;
    
        /*修饰静态方法-*/
    
        public synchronized static void m(){
            //这里等同于synchronized(yxxy.c_001.T.class)
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
        }
    
        public static void mm(){
        
            synchronized (T.class){
         //这里写synchronized(this)是否可以? ==> 不可以 类对象和实例对象不一样
                count--;
            }
        }
    }

*  多线程启动去运行一个方法 ==> 严格意义上输出结果不一定按启动顺序

class T implements Runnable {
        
    
        private int count=10;
        @Override
        public synchronized void run() {
        
            count--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count = "+count);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                new Thread(t,"Thread"+i).start();
            }
        }
    }

*  验证同步方法和非同步方法是否可以同步调用 ==> 验证异步性

class T {
        
    
        /*同步方法*/
        public synchronized void m1(){
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"m1 start...");
            try {
        
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" m1 end");
        }
    
        /*非同步方法*/
        public void m2(){
        
            try {
        
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" m2");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            new Thread(()->t.m1(),"t1").start();
            new Thread(()->t.m2(),"t2").start();
    
            /*
            * 等效写法
            new Thread(t::m1,"t1").start();
            new Thread(t::m2,"t2").start();*/
        }
    }

> t1m1 start…  
> t2 m2  
> t1 m1 end

*  银行账户脏读场景

package c_008;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**   DirtyRead
     * 对业务写方法加锁
     * 对业务读方法不加锁
     * 容易产生脏读问题(dirtyRead)
     * 写还没写完  先读过去了  就是脏读
     */
    class Account {
        
        private String name;
        private double balance; //余额
    
      	//写
        public synchronized void set(String name,double balance){
        
            this.name=name;
          //模拟睡眠器间，读线程执行完毕，这时张三的余额初始为0
            try {
        
                Thread.sleep(2000);   
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            this.balance=balance;
        }
    		
        //读
        public /*synchronized*/ double getBalance(String name) {
        
            return this.balance;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Account a=new Account();
            //写100 进余额  需要 2s 完成
            new Thread(()->a.set("张三",100.0)).start(); 
    				//睡1s
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    				//读 ==> 读到 0
            System.out.println(a.getBalance("张三"));
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    				//读到 100
            System.out.println(a.getBalance("张三")); /*读线程*/
    
        }
    }

> 0.0  
> 100.0

*  演示 synchronized 可重入支持继承机制

import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 一个同步方法可以调用另外一个同步方法，当然是两个同步方法锁对象一致
     * 一个线程已经拥有某个对象的锁，再次申请的时候仍然会得到该锁
     * 也就是说synchronized获得的锁是可重入的
     * 可重入锁保证继承的机制 就是即使两个锁对象 拥有继承关系也可以
     */
    class T {
        
        //锁 t 实例对象
        synchronized void m(){
        
            System.out.println("m start");
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            System.out.println("m end");
        }
        
        //主方法 调用子类的同步方法
        public static void main(String[] args) {
        
            new TT().m();
        }
    }
    
    //子类
    class TT extends T{
        
        @Override
        //锁tt 实例对象
        synchronized void m(){
        
            System.out.println("child m start");
            //调用父类同步方法  此时会申请父类的锁对象
            super.m();  
            System.out.println("chile m end");
        }
    }

*  演示同步出现异常 ==> 证明出异常会释放锁 ==> 合理的catch

package c_011;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**  同步业务异常需谨慎！
     * 程序在执行过程中，如果出现异常，默认情况锁会被释放
     * 所以，在并发处理的过程中，有异常要多加小心，不然可能会发生不一致的情况
     * 比如，在一个web app处理过程中，多个servlet线程共同访问一个资源，这时如果异常处理不合适，
     * 在第一个线程抛出异常，其他线程就会进入同步代码区，有可能会访问到异常产生的数据，
     * 因此要非常小心的处理同步业务逻辑中的异常
     */
    class T {
        
        int count=0;
        //循环对 count 做自增
        synchronized void m(){
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start");
            while (true){
        
                count++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" count =  "+count);
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                //在 count == 5 时候 模拟出异常 程序会释放锁
                if (count == 5){
        
                    int i=1 / 0;
                }
            }
        }
    
        //两个线程先后去执行 m 方法
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            Runnable r=new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    t.m();
                }
            };
    
            new Thread(r,"t1").start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            new Thread(r,"t2").start();
        }
    
    }

> t1 start  
> t1 count = 1  
> t1 count = 2  
> t1 count = 3  
> t1 count = 4  
> t1 count = 5  
> t2 start  
> t2 count = 6  
> Exception in thread “t1” java.lang.ArithmeticException: / by zero  
> at c\_011.T.m(T.java:27)  
> at c\_011.T$1.run(T.java:46)  
> at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:831)  
> t2 count = 7  
> t2 count = 8

*  锁失效

package c_017;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 锁定某个对象o，如果o的属性发生改变，不影响锁的使用
     * 但如果o变成另外一个对象，则锁失效
     * 应该避免将锁定对象的引用变成另外的对象
     */
    class T {
        
       Object o=new Object();
       void m(){
        
           synchronized (o){
        
               while (true){
        
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                   try {
        
                       TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                   } catch (InterruptedException e) {
        
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
           }
       }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            //启动第一个线程
            new Thread(t::m,"t1").start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            //创建第二个线程
            Thread t2=new Thread(t::m,"t2");
            t.o = new Object();   //锁发生改变，所以t2线程得意执行，如果注释掉这句话，线程2永远得不到执行机会
            t2.start();
        }
    }

> t1  
> t1  
> t1  
> t2 //锁失效后t2得以进入同步区代码  
> t2  
> t1  
> t2  
> t1

## valiate 相关 ##

*  valiate 使用场景

package c_012;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * volatile关键字，使一个变量在多个线程间可见
     * A B线程都用到一个变量，java默认是A线程中保留一份copy，这样如果B线程修改了该变量，则A线程未必知道
     * 使用volatile关键字，会让所有线程都读到该变量的修改值
     *
     * 在下面的代码中，running是存在于堆内存的t对象中
     * 当线程t1开始运行的时候，会把running值从内存中读到t1线程的工作区，在运行过程中直接使用这个copy，并不会每次都去读取
     * 堆内存，这样，当主线程修改running的值之后，t1线程感知不到，所以不会停止运行
     *
     * 使用volatile，将会强制所有线程都去堆内存读取running的值
     *
     * 可以阅读这篇文章进行更深入的理解
     * https://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html
     *
     * volatile 并不能保证多个线程共同修改runing变量时所带来的不一致问题，也就是说volatile不能替代synchronized
     */
    class T {
        
        //对比一下有无volatile的情况下，整个程序运行结果的区别
        volatile boolean running = true;
        void m(){
        
            System.out.println("m start");
            while (running){
        
                System.out.println("m is running");
                try {
        
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // running == false
            System.out.println("m end");
        }
    
        //2s 后循环判断为 false
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            new Thread(t::m,"t1").start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            t.running=false;
        }
    }

*  valiate 无法保证最终一致性
    
        /**
         * volatile并不能保证多个线程共同修改running变量时所带来的不一致问题
         * 也就是说volatile不能替代synchronized
         * 看到了又如何 两个线程指令一交错 我看到了但我也已经改动了 除非配合 cas
         */
        class T {
              
            volatile int count = 0;
        
            //volatile代替 synchronized还是会有不同步问题
            void m(){
              
                //疯狂对count自增
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
              
                    count++;
                }
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
                T t=new T();
                //模拟线程池
                List<Thread> threads=new ArrayList<>();
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
              
                    threads.add(new Thread(t::m,"thread-"+i));
                }
                threads.forEach((o)->o.start());
                //join 是一种用于主线程与子线程的同步方式
                // 子线程调用 join 替代主线程再次休眠
                //在A线程中调用了B线程的join()方法时，表示只有当B线程执行完毕时，A线程才能继续执行
                //这里就是等所有子线程执行完主线程再执行
                threads.forEach((o)->{
              
                    try {
              
                        o.join();
                    } catch (InterruptedException e) {
              
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                System.out.println(t.count);
            }
        }

> 4116738 < 100000

## AtomXXX类相关 ##

*  解决上一个 valiate 的最终一致性问题

package c_015;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    /**
     * 解决同样的问题的更高效的方法，使用AtomXXX类
     * AtomXXX类本身方法都是原子性的，但不能保证多个方法连续调用是原子性的
     */
    class T {
        
        //使用原子类
        AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
        void m(){
        
            for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
        
                /*if (count.get()<1000000)*/
                count.incrementAndGet();    //替代count++的
                /*如果这里出现其他方法，那么m方法不能保证原子性*/
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            T t=new T();
            List<Thread> threads=new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                threads.add(new Thread(t::m,"thread-"+i));
            }
            threads.forEach((o)->o.start());
            threads.forEach((o)->{
        
                try {
        
                    o.join();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            System.out.println(t.count);
        }
    }

> 100000000

底层是乐观锁 https://blog.csdn.net/JunSIrhl/article/details/106858462

## 面试题1 观察者 ##

/**
     * 曾经的面试题：
     * 实现一个容器，提供两个方法：add，size
     * 写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束
     * 分析下面这个程序，能完成这个功能吗？
     */
    public class MyContainer1 {
        
        static List<Object> list = new ArrayList();
        public void add(Object o){
        
            list.add(o);
        }
        public int size(){
        
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            MyContainer1 c = new MyContainer1();
            //启动十个线程去搞
            new Thread(()->{
        
                /*添加10个对象*/
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                    c.add(new Object());
                    System.out.println("add " + i);
                    try {
        
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"t1").start();
    
    
            //观察者
            new Thread(()->{
        
                while (true){
        
                    if (c.size() == 5){
        
                        break;
                    }
                }
                System.out.println("t2结束");
            },"t2").start();
        }
    }

> add 1  
> add 2  
> add 3  
> add 4  
> add 5  
> add 6

==> t2 线程中的 size没有可见性

*  对 list添加 valiate 后

/**
     * 曾经的面试题：
     * 实现一个容器，提供两个方法：add，size
     * 写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束
     * 给lists添加volatile之后，t2能够接到通知，但结果好像不准确，但是t2线程的死循环很浪费cpu，如果不用死循环怎么做呢？
     *
     * 分析下面这个程序，能完成这个功能吗？
     */
    public class MyContainer2 {
        
        //添加volatile，使t2能够得到通知
        volatile List<Object> list = new ArrayList();
    
        public void add(Object o){
        
            list.add(o);
        }
    
        public int size(){
        
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            MyContainer2 c=new MyContainer2();
    
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                    c.add(new Object());
                    System.out.println("add "+ i);
    
                    try {
        
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            },"t1").start();
    
            new Thread(()->{
        
                while (true){
        
                    if (c.size() == 5){
        
                        break;
                    }
                }
                System.out.println("t2结束");
            },"t2").start();
        }
    }

> add 0  
> add 1  
> add 2  
> add 3  
> add 4  
> t2结束  
> add 5  
> add 6

*  不要死循环 改用通知机制

/**
     * 曾经的面试题：
     * 实现一个容器，提供两个方法：add，size
     * 写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束
     *
     * 给lists添加volatile之后，t2能够接到通知，但是t2线程的死循环很浪费cpu，如果不用死循环怎么做呢？
     *
     * 这里使用wait和notify可以做到，wait会释放锁，而notify不会释放锁
     * 需要注意的是，运用这种方法，必须要保证t2先执行，也就是首先让t2监听才可以
     *
     * 阅读下面程序，并分析出结果
     * 可以读到输出结果但并不是sieze=5时退出，而是t1结束时t2才接收到通知而退出
     *
     *  * notify之后,t1必须释放锁，t2退出后也必须notify，通知t1继续执行
     *  * 整个通信过程比较繁琐
     *
     *
     */
    public class MyContainer3 {
        
        //添加volatile，使t2能够得到通知
        volatile List<Object> list=new ArrayList();
    
        public void add(Object o){
        
            list.add(o);
        }
        public int size(){
        
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            MyContainer3 c=new MyContainer3();
            final Object lock = new Object();
            //观察者
            new Thread(()->{
        
                synchronized (lock){
        
                    System.out.println("t2启动");
                    if (c.size() != 5){
        
                        try {
        
                            //进入等待 释放锁 -> t1取得锁*/
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("t2结束");
                }
            },"t2").start();
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            //对容器做 add 操作
            new Thread(()->{
        
                //等待lock锁
                synchronized (lock){
        
                    System.out.println("t1启动");
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                        c.add(new Object());
                        System.out.println("add " + i);
                        //通知观察者
                        if (c.size() == 5){
        
                            //对持有本锁的其他线程进行通知, notify不会当前锁释放锁 t2无法获得锁  ->*/
                            lock.notify();
                        }
                        try {
        
                            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("t1结束");
                }
            },"t1").start();
    
    
        }
    }

> t2启动  
> t1启动  
> add 0  
> add 1  
> add 2  
> add 3  
> add 4  
> add 5  
> add 6  
> add 7  
> add 8

无效

/**
     * notify之后,t1必须释放锁，t2退出后也必须notify，通知t1继续执行
     * 整个通信过程比较繁琐
     */
    public class MyContainer4 {
        
        //添加volatile，使t2能够得到通知
        volatile List<Object> list = new ArrayList();
        public void add(Object o){
        
            list.add(o);
        }
        public int size(){
        
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            MyContainer4 c = new MyContainer4();
            final Object lock=new Object();
            new Thread(()->{
        
                synchronized (lock){
        
                    System.out.println("t2启动");
                    if (c.size() != 5){
        
                        try {
        
                            //释放锁  进入阻塞队列
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("t2结束");
                    //让t1继续执行
                    lock.notify();
                }
            },"t2").start();
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            new Thread(()->{
        
                synchronized (lock){
        
                    System.out.println("t1启动");
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                        c.add(new Object());
                        System.out.println("add "+i);
    
                        if (c.size() == 5){
        
                            //通知阻塞队列
                            lock.notify();
                            //释放锁，让t2得以执行
                            try {
        
                                //释放锁
                                lock.wait(); 
                            } catch (InterruptedException e) {
        
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
    
                        try {
        
                            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                        } catch (InterruptedException e) {
        
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    System.out.println("t1结束");
                }
            },"t1").start();
        }
    }

## 基于 AQS 的CountDownLatch ##

解决上一段代码频繁释放通知的繁琐

/**
     * 使用Latch(门闩/门栓)替代wait notify来进行通知
     * 好处是通信方式简单，同时也可以指定等待时间
     * 使用await和countdown方法替代wait和notify
     * CountDownLatch不涉及锁定，当count的值为零是当前线程继续运行
     * 当不涉及同步，只是涉及线程通信的时候，用synchronized+wait/notify就显得太重了
     * 这时应该考虑CountDownLacth/cyclicbarrier/semaphore
     *
     *
     */
    public class MyContainer5 {
        
        //添加volatile，使t2能够得到通知
        volatile List<Object> list = new ArrayList();
    
        public void add(Object o){
        
            list.add(o);
        }
        public int size(){
        
            return list.size();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            MyContainer5 c=new MyContainer5();
    
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
    
            /*监视线程*/
            new Thread(()->{
        
                System.out.println("t2启动");
                if (c.size() != 5){
        
                    try {
        
                        //Decrements the count of the latch
                        //releasing all waiting threads if the count reaches zero.
                        latch.await();
                        //也可以指定等待时间
                        //latch.await(5000,TimeUnit.MILLISECONDS);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("t2结束");
    
            },"t2").start();
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
    
            new Thread(()->{
        
                System.out.println("t1启动");
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                    c.add(new Object());
                    System.out.println("add "+i);
                    if (c.size() == 5){
        
                        //Decrements the count of the latch
                        //releasing all waiting threads if the count reaches zero.
                        latch.countDown();
                    }
    
                    try {
        
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("t1结束");
    
            },"t1").start();
    
    
        }
    }

## ReentrantLock相关 ##

*  基本演示

/**
     * reentrantlock用于替代synchronized
     * 需要注意的是，必须要手动释放锁
     * 使用syn锁定的话如果遇到异常，jvm会自动释放锁，但是lock必须手动释放锁，因此经常在finally中进行锁的释放
     */
    class ReentrantLock2 {
        
        
        //ReentrantLock
        Lock lock = new ReentrantLock();
    
        void m1(){
        
            /**
             * 在 try-finally 外加锁的话，如果因为发生异常导致加锁失败
             * try-finally 块中的代码不会执行
             * 相反，如果在 try{ } 代码块中加锁失败，finally 中的代码无论如何都会执行
             * 但是由于当前线程加锁失败并没有持有 lock 对象锁，程序会抛出异常
             *
             * 详情参考 https://blog.csdn.net/u013568373/article/details/98480603
             */
            lock.lock();    //相当于synchronized(this)
            try {
        
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    System.out.println(i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    
        void m2(){
        
            lock.lock();
            try {
        
                System.out.println("m2....");
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            ReentrantLock2 r1=new ReentrantLock2();
            new Thread(r1::m1).start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            new Thread(r1::m2).start();
        }
    }

*  trylock

/**
     * reentrantlock用于替代synchronized
     *
     * 需要注意的是，必须要手动释放锁
     * 使用syn锁定的话如果遇到异常，jvm会自动释放锁，但是lock必须手动释放锁，因此经常在finally中进行锁的释放
     *
     * 使用reentrantlock可以进行“尝试锁定”trylock，这样无法锁定，或者在指定时间内无法锁定，线程可以决定是否继续等待
     */
    class ReentrantLock3 {
        
        
        Lock lock=new ReentrantLock();
    
        void m1(){
        
            lock.lock();    //相当于synchronized(this)
            try {
        
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    System.out.println(i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    
        /**
         * 使用trylock进行尝试锁定，不管锁定与否，方法都将继续执行
         * 可以根据trylock的返回值来判断是否锁定
         * 也可以指定trylock的时间，由于trylock(time)抛出异常，所以要注意unlock的处理，必须方法finally中
         */
        void m2(){
        
            boolean locked = false;
            try {
        
                //try lock 等待 5s
                locked= lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS);
                System.out.println("m2...."+ locked );
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                if (locked) lock.unlock();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            ReentrantLock3 r1 = new ReentrantLock3();
            new Thread(r1::m1).start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            new Thread(r1::m2).start();
        }
    }

> 0  
> 1  
> 2  
> 3  
> 4  
> m2…false  
> 5  
> 6  
> 7

*  演示打断

lockInterruptibly

*  如果当前线程未被中断，则获取锁。
 *  如果该锁没有被另一个线程保持，则获取该锁并立即返回，将锁的保持计数设置为 1。
 *  如果当前线程已经保持此锁，则将保持计数加 1，并且该方法立即返回。 (可重入)
 *  如果锁被另一个线程保持，发生以下两种情况之一以前，该线程将一直处于休眠状态：
    
     *  锁由当前线程获得
     *  其他某个线程**中断**当前线程
 *  如果当前线程获得该锁，则将锁保持计数设置为 1。  
    如果当前线程：
    
     *  在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态
     *  在等待获取锁的同时被中断。
        
        则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。

package c_020;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    /**
     * 使用ReentrantLock还可以调用lockInterruptibly方法，可以对线程interrupt方法做出响应
     * 在一个线程等待锁的过程中，可以被打断
     */
    public class ReentrantLock4 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Lock lock = new ReentrantLock();
            Thread t1 = new Thread(()->{
        
                lock.lock();
                try {
        
                    System.out.println("t1 start");
                    //无限睡眠、线程2拿不到锁
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);
                    System.out.println("t1 end");
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    System.out.println("InterruptedException");
                } finally {
        
                    lock.unlock();
                }
            });
            t1.start();
    
            Thread t2 = new Thread(()->{
        
                try {
        
                    //此时锁被t1持有 在此等待
                    lock.lockInterruptibly();
                    System.out.println("t2 start");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    System.out.println("t2 end");
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                } finally {
        
                    System.out.println("打断响应且释放锁");
                    lock.unlock();
                }
            });
    
            t2.start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            //打断线程2的等待 抛出异常
            t2.interrupt();
        }
    }

*  演示公平锁 ==> 乖乖去阻塞队列等待被唤醒 排队

/**
     * ReentrantLock还可以指定公平锁
     */
    public class ReentrantLock5 extends Thread {
        
        //参数为true表示为公平锁，轻对比输出结果
        private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
    
    
        @Override
        public void run() {
        
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
                lock.lock();
                try {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得锁");
                } finally {
        
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            ReentrantLock5 r1 = new ReentrantLock5();
            Thread th1 = new Thread(r1);
            Thread th2 = new Thread(r1);
            th1.start();
            th2.start();
        }
    }

> 输出交替
> 
> Thread-1获得锁  
> Thread-2获得锁  
> Thread-1获得锁  
> Thread-2获得锁  
> Thread-1获得锁
> 
> …

> 非公平锁 ==> 不可重入 ==>
> 
> Thread-1获得锁  
> Thread-1获得锁  
> Thread-1获得锁  
> Thread-1获得锁  
> Thread-1获得锁  
> Thread-2获得锁  
> Thread-2获得锁  
> Thread-2获得锁
> 
> …

## 面试题 2 生产者与消费者 ##

wait/notify

package c_021;
    
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 面试题：写一个固定容量同步容器，拥有put和get方法，以及getCount方法
     * 能够支持两个生产者线程以及10个消费者线程的阻塞调用
     * 使用wait和nofify、notifyAll来实现
     */
    public class MyContainer1<T> {
        
        final private LinkedList<T> list = new LinkedList<T>();
        final private int MAX = 10;   //最多10个元素
        private int count=0;
    
        //生产者
        public synchronized void put(T t){
        
            //想想为什么用while而不是用if ->while 中每条语句都会对while中的判断条件进行判断
            //满了 ==> 等着
            while (list.size() == MAX){
        
                try {
        
                    this.wait();
                }catch (InterruptedException e){
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            list.add(t);
            ++count;
            this.notifyAll();//通知消费者线程进行消费
        }
    
        //消费者
        public synchronized T get(){
        
            T t = null;
            //没得拿 wait 等着
            while (list.size() == 0){
        
                try {
        
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            t = list.removeFirst();
            count--;
            this.notifyAll();   //通知生产者进行生产
            return t;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            MyContainer1<String> c =new MyContainer1<>();
            //启动十个消费者线程
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                new Thread(()->{
        
                    //一次拿五个
                    for (int j = 0; j < 5; j++) {
        
                        System.out.println("cget:" + c.get());
                    }
                },"c" + i).start();
            }
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            //启动生产者线程
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
                new Thread(()->{
        
                    //一次生产25个
                    for (int j = 0; j < 25; j++) {
        
                        c.put(Thread.currentThread().getName()+" "+j);
                    }
                },"p" + i).start();
            }
        }
    }

condition条件变量

package c_021;
    
    import java.util.LinkedList;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.concurrent.locks.Condition;
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    /**
     * 面试题：写一个固定容量同步容器，拥有put和get方法，以及getCount方法
     * 能够支持两个生产者线程以及10个消费者线程的阻塞调用
     *
     * 使用Lock和Condition来实现
     * 对比两种方式，condition的方式可以更加精确的指定哪些线程被唤醒
     * notifyall的唤醒是由JVM选择的
     *
     */
    public class MyContainer2<T> {
        
        final private LinkedList<T> list = new LinkedList<T>();
        final private int MAX = 10;   //最多10个元素
        private int count = 0;
    
        private Lock lock = new ReentrantLock();
        /*绑定到condition中-->更有针对性   */
        private Condition producer = lock.newCondition();
        private Condition consumer = lock.newCondition();
    
        public void put(T t){
        
            lock.lock();
            try {
        
                while (list.size() == MAX){
          //想想为什么用while而不是用if
                    /*Causes the current thread to wait until it is signalled or interrupted.*/
                    producer.await();
                }
                list.add(t);
                ++count;
                //通知消费者线程进行消费
                consumer.signalAll();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public T get(){
        
            T t = null;
            lock.lock();
            try {
        
                while (list.size() == 0){
        
                    consumer.await();
                }
                t = list.removeFirst();
                count--;
                producer.signalAll();   //通知生产者进行生产
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
            return t;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            
            MyContainer2<String> c =new MyContainer2<>();
            //启动消费者线程
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                new Thread(()->{
        
                    for (int j = 0; j < 5; j++) {
        
                        System.out.println(c.get());
                    }
                },"c"+i).start();
            }
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            //启动生产者线程
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
                new Thread(()->{
        
                    for (int j = 0; j < 25; j++) {
        
                        c.put(Thread.currentThread().getName()+" "+j);
                    }
                },"p"+i).start();
            }
        }
    }

## ThreadLocal相关 ##

*  基本使用 - 背景

package c_022;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * ThreadLocal线程局部变量
     */
    public class ThreadLocal1 {
        
    
        volatile static Person p = new Person();  /*使用volatile-->线程可见
                                                    *注意这里不写Volatile可能发生问题，也可能不发生问题*/
        public static void main(String[] args) {
        
            //2s 前后 pname
            new Thread(()->{
        
                System.out.println(p.name);
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(p.name);
            }).start();
    
            //修改 name
            new Thread(()->{
        
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                p.name="lisi1";
            }).start();
        }
    }
    
    class Person{
        
        String name="zhangsan";
    }

> zhangsan
> 
> …
> 
> lisi1

*  使用 threadlocal

package c_022;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * ThreadLocal线程局部变量
     *
     * ThreadLocal是使用空间换时间，synchronized是使用时间换空间
     * 比如在hibernate中的session就存在ThreadLocal中，避免synchronized的使用
     */
    public class ThreadLocal2 {
        
        /*不使用volatile,各个线程维护各自的"本地副本”*/
        static ThreadLocal<Person> t1 = new ThreadLocal<>();
    
        public static void main(String[] args) {
        
            System.out.println(t1.get());
            new Thread(()->{
        
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                /*使用get获取默认值，get不到线程2中的new Person (lisi) 所以结果为null*/
                System.out.println(t1.get()); 
            }).start();
    
    
            new Thread(()->{
        
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                t1.set(new Person()); /*set->设置副本为new Person*/
            }).start();
        }
    
        static class Person{
        
            String name="zhangsan";
        }
    }

> null
> 
> Null

## 面试题 3 火车票 ##

情景复现

/**
     * 有n张火车票，每张票都有一个编号
     * 同时有10个窗口对外售票
     * 请写一个模拟程序
     * 分析下面的程序可能会产生哪些问题？
     * 重复销售？超量销售？  --> 不加锁的情况下 都有可能
     */
    public class TicketSeller1 {
        
        static List<String> tickets = new ArrayList<>();
        //初始 1w 张票
        static {
        
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        
                tickets.add("票编号：" + i);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                //无限抢票
                new Thread(()->{
        
                   while (tickets.size() > 0){
        
                       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"销售了--" + tickets.remove(0));
                   }
                },"窗口"+i).start();
            }
        }
    }

*  static Vector< String> tickets = new Vector<>(); 低级线程安全
 *  synchronized (tickets)\{ ==> 十分低效
 *  static Queue< String> tickets=new ConcurrentLinkedQueue<>(); 高级并发容器
    
        package c_024;
        
        import java.util.ArrayList;
        import java.util.List;
        import java.util.Queue;
        import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
        import java.util.concurrent.TimeUnit;
        
        /**
         * 有n张火车票，每张票都有一个编号
         * 同时有10个窗口对外售票
         * 请写一个模拟程序
         *
         * 分析下面的程序可能会产生哪些问题？
         * 重复销售？超量销售？
         *
         */
        public class TicketSeller4 {
              
            //并发容器
            static Queue<String> tickets = new ConcurrentLinkedQueue<>();
        
            static {
              
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
              
                    tickets.add("票编号："+i);
                }
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
              
                    new Thread(()->{
              
                       while (true){
              
                           //先poll再判断，就不用加syn -->但输出结果非顺序（判断操作分离
                           String s = tickets.poll();
                           if (s == null){
              
                               break;
                           }else{
              
                               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"销售了--" + s);
                           }
                       }
                    },"窗口"+ i).start();
                }
            }
        }

## 并发容器相关【待补充】 ##

## 线程池相关 ##

/**
     * 认识Executor
     */
    public class T01_MyExecutor implements Executor {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            new T01_MyExecutor().execute(()->{
        
               	//Runnable
                System.out.println("hello executor");
            });
        }
    
        @Override
        public void execute(Runnable command){
        
            new Thread(command).run();
            //command.run();
        }
    }
    
    /**
     * 认识ExecutorService，阅读API文档
     */
    
    /**
     * 认识Callable，对Runnable进行了扩展
     */
    
    /**
     * 认识Executors
     */

package c_026;
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * 线程池的概念
     */
    public class T05_ThreadPool {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            //execute submit
            ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(5);
            for (int i = 0; i < 6; i++) {
        
                service.execute(()->{
        
                    try {
        
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                });
            }
    
            //打印线程池信息
            System.out.println(service);
            //等任务执行完成后结束
            service.shutdown();
            System.out.println(service.isTerminated());
            //是否shutdown状态
            System.out.println(service.isShutdown());
            System.out.println(service);
            //给时间让任务都执行完，根据CPU的性能，需要调控好时间才能看出区别
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            System.out.println(service.isTerminated());
            System.out.println(service.isShutdown());
            System.out.println(service);
        }
    }

> java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@a09ee92\[Running, pool size = 5, active threads = 5, queued tasks = 1, completed tasks = 0\]  
> false  
> true  
> java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@a09ee92\[Shutting down, pool size = 5, active threads = 5, queued tasks = 1, completed tasks = 0\]  
> pool-1-thread-1  
> pool-1-thread-5  
> pool-1-thread-3  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-1  
> false  
> true  
> java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@a09ee92\[Terminated, pool size = 0, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 6\]

### Future Callable ###

单线程与线程池用法

public class T06_Future {
        
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        
    
            //定义任务
            FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(()->{
        
                //Callable
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
                return 1000;
            });
    
            //新创建线程来执行这个任务task
            new Thread(task).start();
            //阻塞，等待计算完成，取回结果 --> 1000
            System.out.println(task.get());
    
            //线程池操作
            ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(5);
            /*任务定义*/
            Future<Integer> f = service.submit(()->{
        
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
                return 1;
            });
            System.out.println(f.get());
            System.out.println(f.isDone());
    
        }
    }

> 1000  
> 1  
> true

*  并行计算质数

/**
     * 应用
     * nasa --> 平行（并行）计算
     */
    public class T07_ParallelComputing {
        
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        
    
            //正常计算 统计时间
            long start = System.currentTimeMillis();
            List<Integer> results = getPrime(1,200000);
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end - start);
    
    
    
            //线程池方式
            ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(5);
            MyTask t1=new MyTask(1,80000);
            MyTask t2=new MyTask(80001,130000);
            MyTask t3=new MyTask(130001,170000);
            MyTask t4=new MyTask(170000,200000);
    
            Future<List<Integer>> f1 = service.submit(t1);
            Future<List<Integer>> f2 = service.submit(t2);
            Future<List<Integer>> f3 = service.submit(t3);
            Future<List<Integer>> f4 = service.submit(t4);
    
            start=System.currentTimeMillis();
            f1.get();
            f2.get();
            f3.get();
            f4.get();
            end=System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end - start);
        }
    
        //获取 start ==> end 之间的质数
        static class MyTask implements Callable<List<Integer>>{
        
            int startPos, endPos;
    
            MyTask(int s,int e){
        
                this.startPos = s;
                this.endPos = e;
            }
            //重写Callable的cALL方法 --> 大致跟run方法一样
            @Override
            public List<Integer> call() throws Exception {
        
                List<Integer> r = getPrime(startPos , endPos);
                return r;
            }
        }
    
        //判断质数
        private static boolean isPrime(int num){
        
            for (int i = 2; i < num / 2; i++) {
        
                if (num % i == 0){
        
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    
        //获取质数
        private static List<Integer> getPrime(int start, int end) {
        
            List<Integer> result= new ArrayList<>();
            for (int i = start; i <= end; i++) {
        
                if (isPrime(i)){
        
                    result.add(i);
                }
            }
            return result;
        }
    }

### CachedPool ###

无限救急

public class T08_CachedPool {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    
            ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
            System.out.println(service);
    
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
                service.execute(()->{
        
                    try {
        
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                });
            }
    
            System.out.println(service);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(80);
            System.out.println(service);
        }
    }

> java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@279f2327\[Running, pool size = 0, active threads = 0, queued tasks = 0, completed tasks = 0\]  
> java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@279f2327\[Running, pool size = 2, active threads = 2, queued tasks = 0, completed tasks = 0\]  
> pool-1-thread-1  
> pool-1-thread-2

### SingleThreadExecutor ###

单线程处理多任务

ExecutorService service= Executors.newSingleThreadExecutor();
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
        final int j = i;
        service.execute(()->{
        
            System.out.println(j + " "+Thread.currentThread().getName());
        });
    }

> 0 pool-1-thread-1  
> 1 pool-1-thread-1  
> 2 pool-1-thread-1  
> 3 pool-1-thread-1  
> 4 pool-1-thread-1

### SchedulePool ###

创建一个周期线程池，支持定时及周期性任务执行

package c_026;
    
    import java.util.Random;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    
    public class T10_SchedulePool {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(4);
    
            /**
             * Creates and executes a periodic action that becomes enabled first
             * after the given initial delay*/
            service.scheduleAtFixedRate(()->{
        
                try {
        
                    //1s 内随机睡
    //                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(new Random().nextInt(1000));
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                //延迟 0 秒  0.5秒执行一次任务
            },0,500, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }

> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-2  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-4  
> pool-1-thread-1  
> pool-1-thread-1

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0p1blNJcmhs_size_16_color_FFFFFF_t_70]

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