title: java高并发学习一
date: 2019-05-05 09:53:51
tags: java
categories: java
1. 基础的线程同步:synchronized
1.1synchronized示例
访问同一个变量的时候，可以加锁保证数据的一致性。该类中 this 锁定的是一个对象。
public class T {
private int count = 10;
public void m() {
synchronized(this) { //任何线程要执行下面的代码，必须先拿到this的锁
count--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count = " + count);
}
}
}
简便写法：
image
一个同步方法可以调用另外一个同步方法，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对象的锁.
也就是说synchronized获得的锁是可重入的
这里是继承中有可能发生的情形，子类调用父类的同步方法
- 示例
public class T {
synchronized void m() {
System.out.println("m start");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("m end");
}
public static void main(String[] args) {
new TT().m();
}
}
class TT extends T {
@Override
synchronized void m() {
System.out.println("child m start");
super.m();
System.out.println("child m end");
}
}
线程抛出异常后锁会释放吗？ 是
/**
* 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线程共同访问同一个资源，这时如果异常处理不合适，
* 在第一个线程中抛出异常，其他线程就会进入同步代码区，有可能会访问到异常产生时的数据。
* 因此要非常小心的处理同步业务逻辑中的异常
*/
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class T {
int count = 0;
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();
}
if(count == 5) {
int i = 1/0; //此处抛出异常，锁将被释放，要想不被释放，可以在这里进行catch，然后让循环继续
System.out.println(i);
}
}
}
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();
}
}
运行结果：
image
1.2不要以字符常量作为锁的对象
示例：
/**
* 不要以字符串常量作为锁定对象
* 在下面的例子中，m1和m2其实锁定的是同一个对象
* 这种情况还会发生比较诡异的现象，比如你用到了一个类库，在该类库中代码锁定了字符串“Hello”，
* 但是你读不到源码，所以你在自己的代码中也锁定了"Hello",这时候就有可能发生非常诡异的死锁阻塞，
* 因为你的程序和你用到的类库不经意间使用了同一把锁
*/
public class T {
String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
void m1() {
synchronized(s1) {
}
}
void m2() {
synchronized(s2) {
}
}
}
2.volatile关键字(无锁同步)
2.1.volatile的可见性
volatile关键字 每个线程都有自己的一小块内存，执行的时候会把变量copy过来，修改了后在写回对象，
执行m1方法的线程把 running读到内存里，与此同时主线程也把running读到内存，并进行修改，写回对象为false
但是执行m1的线程里的内存一直都是true啊（因为太忙了没空去刷新）所以会形成死循环，
volatile就是当running改了之后 *立马去通知其他线程，你们记得去主存刷新一下，一刷新，running为false，退出while循环。
示例：
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class T {
volatile boolean running = true; //对比一下有无volatile的情况下，整个程序运行结果的区别
void m() {
System.out.println("m start");
while(running) {
/*
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
}
System.out.println("m end!");
}
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
new Thread(t::m, "t1").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t.running = false;
}
}
运行结果：
image
image
volatile 只保证原子性，而 synchronized 既保证可见性又保证原子性，但是synchronized太“重”了（效率很低）！
image
2.2.volatile不具备原子性
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class T {
volatile int count = 0;
void m() {
for(int i=0; i<10000; i++) count++;
}
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
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);
}
}
运行结果：
image
2.3.synchronized既保证可见性又保证了原子性
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class T {
/*volatile*/ int count = 0;
synchronized void m() {
for (int i = 0; i < 10000; i++)
count++;
}
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
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);
}
}
运行结果：
image
2.4给容器list添加volatile方法
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*给list添加volatile之后，t2能够接到通知，但t2线程的死循环很浪费CPU*/
public class MyContainer1 {
/*volatile*/ List lists = new ArrayList();
public void add(Object o) {
lists.add(o);//add
}
public int size() {
return lists.size();
}
public static void main(String[] args) {
MyContainer1 c = new MyContainer1();
new Thread(() -> {//该线程负责往list添加
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(() -> {//该线程一直检测list的size,直到size等于5
while(true) {//一直检测，浪费cpu
if(c.size() == 5) {
break;
}
}
System.out.println("t2 结束");
}, "t2").start();
}
}
运行结果：
image
2.5使用wait（）和notify（）方法
当线程执行wait()方法时候，会释放当前的锁，然后让出CPU，进入等待状态。
当 notify/notifyAll() 被执行时，会唤醒一个或多个正处于等待状态的线程，然后继续往下执行，直到执行完synchronized 代码块的代码或是中途遇到wait() ，再次释放锁。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyContainer3 {
//添加volatile，使t2能够得到通知
volatile List lists = new ArrayList();
public void add(Object o) {
lists.add(o);
}
public int size() {
return lists.size();
}
public static void main(String[] args) {
MyContainer3 c = new MyContainer3();
final Object lock = new Object();
new Thread(() -> {
synchronized(lock) {
System.out.println("t2启动");
if(c.size() != 5) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("t2 结束");
}
}, "t2").start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
new Thread(() -> {
System.out.println("t1启动");
synchronized(lock) {
for(int i=0; i<10; i++) {
c.add(new Object());
System.out.println("add " + i);
if(c.size() == 5) {
lock.notify();
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}, "t1").start();
}
}
2.6 使用CountDownLatch（门闩）的await和countdown方法替代wait、notify方法来进行通知
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MyContainer3 {
// 添加volatile，使t2能够得到通知
volatile List lists = new ArrayList();
public void add(Object o) {
lists.add(o);
}
public int size() {
return lists.size();
}
public static void main(String[] args) {
MyContainer3 c = new MyContainer3();
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
new Thread(() -> {
System.out.println("t2启动");
if (c.size() != 5) {
try {
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 e1) {
e1.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) {
// 打开门闩，让t2得以执行
latch.countDown();
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "t1").start();
}
}
3.原子变量类（AtomXxx）
当更新一个变量的时候，多出现数据争用的时候可能出现所意想不到的情况。这时的一般策略是使用synchronized解决，因为synchronized能够保证多个线程不会同时更新该变量。然而，从jdk 5之后，提供了粒度更细、量级更轻，并且在多核处理器具有高性能的原子操作类。因为原子操作类把竞争的范围缩小到单个变量上，这可以算是粒度最细的情况了。
原子操作类相当于泛化的volatile变量，能够支持原子读取-修改-写操作。比如AtomicInteger表示一个int类型的数值，提供了get和set方法，这些volatile类型的变量在读取与写入上有着相同的内存语义。原子操作类共有13个类，在java.util.concurrent.atomic包下，可以分为四种类型的原子更新类：原子更新基本类型、原子更新数组类型、原子更新引用和原子更新属性。
- AtomicBoolean：原子更新布尔变量
- AtomicInteger：原子更新整型变量
- AtomicLong：原子更新长整型变量
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class T {
/*volatile*/ //int count = 0;
AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
/*synchronized*/ void m() {
for (int i = 0; i < 10000; i++)
//if count.get() < 1000
count.incrementAndGet(); //count++
}
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>();
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);
}
}
运行结果：
image
