【JUC】并发编程学习笔记（二）

news2024/11/16 11:29:56

JUC并发编程

五、多线程锁
- 5.1、synchronized实现同步的基础
- 5.2、公平锁与非公平锁
- 5.3、可重入锁
- 5.4、死锁
- - 5.4.1、概念
  - 5.4.2、案例
  - 5.4.3、查看死锁
六、Callable接口
- 6.1、概述
- 6.2、FutureTask概述和原理
- 6.3、案例
七、辅助类
- 7.1、减少计数CountDownLatch
- 7.2、循环棚栏CyclicBarrier
- 7.3、信号灯Semaphore

五、多线程锁

5.1、synchronized实现同步的基础

Java中的每一个对象都可以作为锁。
具体表现为以下3种形式。

对于普通同步方法，锁是当前实例对象。
对于静态同步方法，锁是当前类的class对象。
对于同步方法块，锁是synchonized括号里配置的对象

5.2、公平锁与非公平锁

//创建非公平锁
//可能一个线程吃掉所有任务 其他线程被“饿死” 但效率高
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);

//创建公平锁
//每个线程都领到任务 但效率降低
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

5.3、可重入锁

同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁(前提是锁对象得是同一个对象)，不会因为之前已经获取过锁还没有释放而发生阻塞

class RLock {
    public synchronized void add(){
        add();
    }
}
public class Demo06 {
    public static void main(String[] args) {
        new RLock().add();
    }
}

此时不会堵塞只会栈溢出java.lang.StackOverflowError

5.4、死锁

5.4.1、概念

两个或者两个以上进程在执行过程中，因为争夺资源而造成一种互相等待的现象。如果没有外力干涉，他们无法再执行下去。
在这里插入图片描述

产生死锁原因:

系统资源不足
进程运行推进顺序不合适
资源分配不当

5.4.2、案例

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class DeadLock {

    static Object o1=new Object();
    static Object o2=new Object();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            synchronized (o1){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"持有o1，试图获取o2");
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o2){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取o2");
                }
            }
        },"aa").start();

        new Thread(()->{
            synchronized (o2){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"持有o2，试图获取o1");
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o1){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取o1");
                }
            }
        },"bb").start();
    }
}

5.4.3、查看死锁

jps
先输入jps -l找到进程号
jstack
jvm自带堆栈跟踪工具
输入jstack 进程号在最后提示Found xxx deadlock.发现xx个死锁

在这里插入图片描述

六、Callable接口

6.1、概述

通过使用Runnable 创建线程。但是，Runnable 缺少的一项功能是，当线程终止时（即run ( )完成时），我们无法使线程返回结果。为了支持此功能，Java中提供了Callable接口。

	Runnable	Callable
是否有返回值	无	有
是否抛出异常	无	有
实现方法	run()	call()

6.2、FutureTask概述和原理

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture 继承了Runnable和Future接口，所以本质上 FutureTask是Runnable的一种实现。

6.3、案例

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

//比较Callable Runable
class MyThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {

    }
}
class MyThread2 implements Callable{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        return 200;
    }
}
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建Runable线程
        new Thread(new MyThread1(),"aa").start();

        //创建Callable线程
        //不能直接替换runnable的方式,因为Thread类的构造方法根本没有Callable.
        //FutureTask构造可以传递callable

        //创建FutureTask线程
        FutureTask<Integer> futureTask1=new FutureTask<>(new MyThread2());

        //lambda简化FutureTask线程
        FutureTask<Integer> futureTask2=new FutureTask<>(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" in Callable");
            return 1024;
        });

        new Thread(futureTask2,"bb").start();
        while (!futureTask2.isDone()){
            System.out.println("wait");
        }
        System.out.println(futureTask2.get());
        System.out.println(futureTask1.get());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" over");
    }
}

七、辅助类

7.1、减少计数CountDownLatch

CountDownLatch类可以设置一个计数器，然后通过countDown方法来进行减1的操作，使用await方法等待计数器不大于0，然后继续执行await方法之后的语句。

CountDownLatch主要有两个方法，当一个或多个线程调用await方法时，这些线程会阻塞
其它线程调用countDown方法会将计数器减1(调用countDown方法的线程不会阻塞)
当计数器的值变为0时，因await方法阻塞的线程会被唤醒，继续执行

案例:6个同学陆续离开教室后才可以关门
正常写法

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //6个同学陆续离开教室之后
        for (int i = 1; i <=6; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread( ).getName()+"号同学离开了教室");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread( ).getName()+"锁门了");
    }
}

会出现问题：
在这里插入图片描述
更改之后：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //创建CountDownLatch
        CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(6);

        //6个同学陆续离开教室之后
        for (int i = 1; i <=6; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread( ).getName()+"号同学离开了教室");
                countDownLatch.countDown();
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        //等待
        countDownLatch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread( ).getName()+"锁门了");
    }
}

在这里插入图片描述

7.2、循环棚栏CyclicBarrier

允许一组线程全部等待彼此达到共同屏障点的同步辅助。循环阻塞在涉及固定大小的线程方的程序中很有用，这些线程必须偶尔等待彼此。屏障被称为循环，因为它可以在等待的线程被释放之后重新使用。

例子:集齐7颗龙珠就可以召唤神龙

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {
    //创建固定值
    private static final int NUMBER = 7;

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(NUMBER,()->{
            System.out.println("已经集齐7颗龙珠，可以召唤神龙了");
        });
        for (int i = 1; i <=7; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread( ) .getName()+"星龙被收集到了");
                    //等待
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

7.3、信号灯Semaphore

一个单向隧道能同时容纳10个小汽车或5个卡车通过(1个卡车等效与2个小汽车), 而隧道入口记录着当前已经在隧道内的汽车等效比重. 比如1个小汽车和1个卡车, 则隧道入口显示3. 若隧道入口显示10表示已经满了. 当汽车驶出隧道之后, 隧道入口显示的数字则会相应的减小. 于这个示例相符合场景非常适合用信号量.

案例：抢车位,6部汽车3个停车位

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore=new Semaphore(3);

        for (int i = 1; i <=6; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    //抢占
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread( ) .getName()+"抢到了车位");
                    //设置随机停车时间
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
                    System.out.println(Thread.currentThread( ) .getName()+"离开了车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    semaphore.release();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}