java高并发编程

Posted 2020-12-05 有点懒惰的大青年

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java高并发编程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

马士兵java并发编程的代码，照抄过来，做个记录。

一、分析下面面试题

/**
 * 曾经的面试题：（淘宝？）
 * 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？
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_019;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class MyContainer1 {

    List lists = new ArrayList();

    public void add(Object o) {
        lists.add(o);
    }

    public int size() {
        return lists.size();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MyContainer1 c = new MyContainer1();

        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();
    }
}

分析:

不能完成这个功能；

添加volatile关键字，修改为如下：

二、添加volatile：

/**
 * 曾经的面试题：（淘宝？）
 * 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，该怎么做呢？
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_019;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class MyContainer2 {

    //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) {
        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();
    }
}

但是上面代码还存在两个问题：

1）由于没加同步,c.size()等于5的时候，假如另外一个线程又往上增加了1个，实际上这时候已经等于6了才break，所以不是很精确；

2）浪费CPU，t2线程的死循环很浪费cpu

三、使用wait和notify

/**
 * 曾经的面试题：（淘宝？）
 * 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，该怎么做呢？
 * 
 * 这里使用wait和notify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
 * 
 * 阅读下面的程序，并分析输出结果
 * 可以读到输出结果并不是size=5时t2退出，而是t1结束时t2才接收到通知而退出
 * 想想这是为什么？
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_019;

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();
        
        
    }
}

分析：

1）解释wait和notify方法：

使用wait和notify必须进行锁定，如果没有锁定这个对象，你就不能调这个对象的wait和notify方法；

wait和notify是调用被锁定对象的wait和notify方法。

比如有一个对象A，两个线程1,2来访问这个对象A，第一个线程1的访问过程中假如条件没有满足，想让这个线程1暂停，等着；这时候怎么办的呢？

首先线程1要锁定对象A，然后调用这个对象A的wait方法，线程1就进入等待状态，同时释放锁，别的线程可以进来；

什么时候线程1会再次启动呢？只有再调用这个对象A的notify方法。notify方法会启动一个正在这个对象A上等待的某一个线程，或者是调用notifyAll(),

notifyAll方法是叫醒在这个对象上正在等待的所有线程。

notify无法指定的通知启动哪一个具体的线程，没法指定，由cpu线程调度器自己帮你找一个线程运行。

2）为什么size=5了，t2线程没有结束？

由于notify不会释放锁，即便你通知了t2,让它起来了，它起来之后想往下运行，wait了之后想重新继续往下运行是需要重新得到lock这把锁的，可是很不幸的是t1已经把这个锁锁定了，所以只有等t1执行完了，t2才会继续执行。

四、

/**
 * 曾经的面试题：（淘宝？）
 * 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，该怎么做呢？
 * 
 * 这里使用wait和notify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
 * 
 * 阅读下面的程序，并分析输出结果
 * 可以读到输出结果并不是size=5时t2退出，而是t1结束时t2才接收到通知而退出
 * 想想这是为什么？
 * 
 * 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
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_019;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class MyContainer4 {

    //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) {
        MyContainer4 c = new MyContainer4();
        
        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");
                //通知t1继续执行
                lock.notify();
            }
            
        }, "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();
                        //释放锁，让t2得以执行
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }, "t1").start();
        
        
    }
}

流程图：

上面的通信过程太繁琐了，有没有简单点的办法？

五、

/**
 * 曾经的面试题：（淘宝？）
 * 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，该怎么做呢？
 * 
 * 这里使用wait和notify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
 * 
 * 阅读下面的程序，并分析输出结果
 * 可以读到输出结果并不是size=5时t2退出，而是t1结束时t2才接收到通知而退出
 * 想想这是为什么？
 * 
 * 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
 * 
 * 使用Latch（门闩）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的值为零时当前线程继续运行
 * 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countdownlatch/cyclicbarrier/semaphore
 * @author mashibing
 */
package yxxy.c_019;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MyContainer5 {

    // 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) {
        MyContainer5 c = new MyContainer5();

        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();

    }
}

CountDownLatch(1)，CountDown往下数，当1变为0的时候门闩就开了，latch.countDown()调用一次数就往下-1；

latch.await()，门闩的等待是不需要锁定任何对象的；

以上是关于java高并发编程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

java高并发编程

Java并发编程与高并发解决方案视频教程

Java并发编程与高并发解决方案--安全发布对象

《java并发编程实战》

长文慎入-探索Java并发编程与高并发解决方案

Java并发编程实战 04死锁了怎么办？