JUC线程和进程并发和并行线程的状态lock锁生产者和消费者问题

Posted 2022-08-04 郑同学要努力呀

1、线程和进程

• 进程：一个程序，微信、qq、、、程序的集合。（一个进程包含多个线程，至少包含一个线程。java默认有两个线程：主线程（main）、垃圾回收线程（GC）
• 线程：runnable、thread 、callable
  java开不了线程，在源码中可以看出，调用的是底层的方法

private native void start0();

2、并发和并行

• 并发：交替
• 并行：同时（同一个时间）
  并发编程的本质：充分利用cpu的资源

3、线程的状态

看源码

public enum State 
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * @link Object#wait() Object.wait.
         */
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>@link Object#wait() Object.wait with no timeout</li>
         *   <li>@link #join() Thread.join with no timeout</li>
         *   <li>@link LockSupport#park() LockSupport.park</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>@link #sleep Thread.sleep</li>
         *   <li>@link Object#wait(long) Object.wait with timeout</li>
         *   <li>@link #join(long) Thread.join with timeout</li>
         *   <li>@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos</li>
         *   <li>@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil</li>
         * </ul>
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
        TERMINATED;
    

• 新生
• 运行
• 阻塞
• 等待，（死死的等）
• 超时等待
• 终止

4、sleep和wait的区别

• sleep来自thread。wait来自object
• wait会释放锁，sleep不会释放锁
• wait只能在同步代码块中，sleep可以在任意地方睡

5、Lock锁

Lock接口

public interface Lock
Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得的更广泛的锁定操作。 它们允许更灵活的结构化，可能具有完全不同的属性，并且可以支持多个相关联的对象Condition 。
锁是用于通过多个线程控制对共享资源的访问的工具。 通常，锁提供对共享资源的独占访问：一次只能有一个线程可以获取锁，并且对共享资源的所有访问都要求首先获取锁。 但是，一些锁可能允许并发访问共享资源，如ReadWriteLock的读锁。

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

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

synchronized和lock的区别

• 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锁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 傻傻的等。lock锁就不一定会等下去；会试图获取锁
• 5、synchronized 可重入锁，不可以中断，非公平：lock，可重入锁可以判断锁，非公平
• 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

6、买票问题

7、生产者和消费者问题

8、使用condition替换synchronized

修改后的代码

package com.pc;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 线程之间的通信,生产者和消费者问题
 */
public class PC 
    public static void main(String[] args) 
        Data data = new Data();
        new Thread(()->
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
                try 
                    data.increment();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            

        ,"A").start();

        new Thread(()->
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
                try 
                    data.decrement();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            

        ,"B").start();

        new Thread(()->
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
                try 
                    data.increment();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            

        ,"C").start();

        new Thread(()->
            for (int i = 0; i < 5; i++) 
                try 
                    data.decrement();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            

        ,"D").start();

    



//等待,业务,通知
class Data 
    //资源类
    private int num = 0;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();

    /**
     * condition.await();//等待
     * condition.signalAll();//通知
     */

    //增加操作
    public void increment() throws InterruptedException 
        try 
            lock.lock();
            while (num != 0) 
                //等待
                condition.await();
            
            num++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
            //通知
            condition.signalAll();
         finally 
            lock.unlock();
        


    

    //减少操作
    public void decrement() throws InterruptedException 
        try 
            //第一步上锁
            lock.lock();
            while (num == 0) 
                //等待
                condition.await();
            
            num--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=>" + num);
            //通知
            condition.signalAll();
         finally 
            lock.unlock();

        

    

测试结果