Java---JUC并发篇（多线程详细版）

Posted 2022-02-02 Panda_Java

Java---多线程

• 1. 并发基础（线程篇）
• • 1.1 java线程状态及线程状态之间的转化
  • 1.2 操作系统层面有5种状态
• 2. 线程池的核心参数（7个核心参数）
• • 2.1 线程池参数介绍
  • 2.2 代码实现
  • 2.3 handler 4种拒绝策略
• 3. sleep与wait方法对比
• • 3.1 异同点
  • 3.2 代码展示
• 4. lock锁与synchronized锁区别
• • 4.1 异同点
  • 4.2 代码实现
• 5. volatile 能否保证线程安全
• • 5.1 什么是线程安全
  • 5.2 代码展示
  • • 5.2.1 原子性
    • 5.2.2 可见性
    • 5.2.3 有序性
• 6. Java中的悲观锁与乐观锁
• • 6.1 悲观锁与乐观锁区别
  • 6.2 代码实现
  • 6.2.1 CAS概念：
  • 6.2.2 悲观锁与乐观锁代码实现共享变量线程安全
• 7. Hashtable 与 ConcurrentHashMap
• • 7.1 Hashtable 与 ConcurrentHashMap概念区别
  • 7.2 ConcurrentHashMap原理细节
• 8. ThreadLocal
• • 8.1 谈一谈对ThreadLocal的理解
  • 8.2 线程间隔离 与 线程内共享

1. 并发基础（线程篇）

1.1 java线程状态及线程状态之间的转化

Java线程分成六种状态

new(新建)—runnable（可运行）—terminated（终结）—blocked（阻塞）—waiting（等待）—timed_waiting（有时限等待）

1.2 操作系统层面有5种状态

注：Java中的runnable涵盖就绪、运行、阻塞I/O.

2. 线程池的核心参数（7个核心参数）

Java中的线程池及其实现类ThreadPoolExecutor

2.1 线程池参数介绍

2.2 代码实现

2.3 handler 4种拒绝策略

1. AbortPolicy()—抛出异常
2. CallerRunsPolicy() — 由main主线程运行，调用者自己执行
3. DiscardPolicy() — 直接丢弃掉
4. DiscardOldestPolicy() — 等待最久的线程丢弃掉，新submit来的线程留下来

3. sleep与wait方法对比

3.1 异同点

3.2 代码展示

1. wait 要和Lock 配合使用，直接用对象调用wait方法会报错。
   
2. 获得对象锁，就不会报错了。
   
3. t1 线程调用wait方法 会释放锁，主线程得到锁。
   
4. sleep 在synchornized里面 不会释放锁。
   
5. t1 线程调用interrupt() 可中断sleep和wait方法,提前唤醒t1线程
   

4. lock锁与synchronized锁区别

4.1 异同点

两者都具备基本的互斥、同步、可重入锁（加多道锁）功能。Synchornized 用wait 和notify 实现同步，Lock用await和signal实现同步。

4.2 代码实现

1. blocked queue 一个双向链表， 使用lock时，需要手动unlock.
   链接: lock_阻塞演示.
2. 公平锁与非公平锁
   
3. lock_条件变量
   Condition类： await阻塞放在waiting queue，signal唤醒到blocked queue 阻塞队列
   
   

5. volatile 能否保证线程安全

5.1 什么是线程安全

5.2 代码展示

5.2.1 原子性

虽然运行结果是10，当运行很多次 可能会出错。
balance -= 5; 对应Jvm中有多条指令，若两者（多线程）指令交错，会导致出错，如下所示：

5.2.2 可见性

下面案例是不可见性（无限循环）

JIT即时编译器会优化热点代码。
正确修改: static volatile boolean stop = false; 解决可见性问题

5.2.3 有序性

大量的压测试验。

voliate加的x,y位置不一样效果也不一样。
voliate在内存屏障来实现有序性 下面显示正确案例：（voliate变量 要加在最后写的变量上，最先读的变量上，这样才能起到屏障地作用）

6. Java中的悲观锁与乐观锁

6.1 悲观锁与乐观锁区别

上下文切换的概念：运行–阻塞：记录状态与恢复状态

6.2 代码实现

6.2.1 CAS概念：

链接: 什么是java中的CAS？.
用cas（cas提供原子性）共享变量时，需要voliate修饰。（voliate保证可见性）,一般要配合使用。
乐观锁展示：(比较并交换)

6.2.2 悲观锁与乐观锁代码实现共享变量线程安全

悲观锁展示：

乐观锁展示：

7. Hashtable 与 ConcurrentHashMap

7.1 Hashtable 与 ConcurrentHashMap概念区别

1 ConcurrentHashMap与HashMap结构很类似，在每个头结点加了一把锁。

7.2 ConcurrentHashMap原理细节

1. 如何put一个元素到HashMap中，根据key计算二次hash值，移位再按位与。（移位再按位与目的：并发度为16时，高4位为索引值）。
2. 理解ConcuurentHashMap中的capacity 和 factor 与HashMap中的有所区别。
   capacity表示要存放的元素的个数，factor只有第一次初始化时用上，以后还是按0.75扩容。
3. 扩容细节：一个个的迁移4. 查询：forwardingNode 标志已经迁移过，get操作时去新的map上获取，并不会阻塞。迁移链表过程中下面2个1 不能是同一个对象。
   
4. put 分三种情况
   0-9 正常put
   10 号正在迁移，头节点锁被占用，被阻塞
   11-15 forwardingNode

8. ThreadLocal

8.1 谈一谈对ThreadLocal的理解

适用场景：连接数据库获取Connection对象时。
多个线程调用工具类时间格式化会报错，没有考虑线程的安全问题，这个时候threadlocal出现了
链接: 讲解ThreadLocal参考视频.

用TreadLocal修饰—时间格式化SimpleDateFormat
把这个操作放在threadlocal中，解决线程的安全问题。

8.2 线程间隔离 与 线程内共享

ThreadLocalMap解决资源的线程间隔离，ThreadLocal解决线性冲突的方法为：开放寻址放。