关于java:Java多线程学习JUC常见知识点全面总结

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一. ReentrantLock

  1. 了解

之前咱们探讨的可重入锁，翻译成英文就是 ReentrantLock，大部分状况下这个英文单词要了解成这一锁个性，但多数状况下要了解成一个类
和 synchronized 定位相似，都是用来实现互斥成果，用来保障线程平安，同时这个锁是可重入的

public class Test {
    static class Counter{
        public int count=0;
        public void increase(){count++;}
    }

    public static void main(String[] args) {Counter counter=new Counter();
        Thread t1 = new Thread() {
            @Override



            public void run() {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();
                }
            }
        };
        Thread t2 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();
                }
            }
        };
        t1.start();
        t2.start();

        try {t1.join();
            t2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(counter.count);
    }
}
  1. 用法

上面咱们来看一段代码实现两个线程别离对一个变量 count 累加操作：
通过之前的学习，咱们认为此办法打印 count 是线程不平安的，不会每次都很精确地打印 10000：

之前咱们学过的解决办法是应用 synchronized 保障线程的安全性，代码如下：

static class Counter{
        public int count=0;
        synchronized public void increase(){count++;}
    }

但此时咱们能够通过创立 ReentrantLock 这一对象对其实现加锁，残缺代码如下：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Test {
    static class Counter {
        public int count;
        public ReentrantLock locker = new ReentrantLock();

        public void increase() {locker.lock();
            count++;
            locker.unlock();}
    }
    public static void main(String[] args) {Counter counter=new Counter();
        Thread t1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();
                }
            }
        };
        Thread t2 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {for (int i = 0; i < 50000; i++) {counter.increase();
                }
            }
        };
        t1.start();
        t2.start();

        try {t1.join();
            t2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(counter.count);
    }
}
  1. 与 synchronized 区别

那么，与 synchronized 同样都能对其实现加锁性能，这两者有什么区别呢？

ReentrantLock 把加锁和解锁拆成了两个办法，的确存在忘记解锁的危险，但能够让代码变得更加灵便，能够把加锁和解锁的代码别离放到两个办法之中
synchronized 在申请锁失败时，代码会死等。而 ReentrantLock 能够通过 trylock 这个办法期待一段时间就放弃，不会浪费时间
synchronized 是非偏心锁，而 ReentrantLock 默认是非偏心锁。但能够通过构造方法传入一个 true 开启偏心锁模式
ReentrantLock 有更弱小的唤醒机制，synchronized 是通过 Object 的 wait / notify 办法实现期待唤醒过程的，每次唤醒的是一个随机期待的线程。而 ReentrantLock 搭配 Condition 类实现期待 - 唤醒，能够更准确管制唤醒某个指定的线程。

  1. 总结

大部分状况下应用 synchronized 就足够了
锁竞争强烈的时候，应用 ReentrantLock , 搭配 trylock 办法能够更灵便地管制加锁的行为，而不是死等。
如果须要应用偏心锁, 应用 ReentrantLock
二. 原子类

  1. 了解

保障线程平安不肯定非得加锁，当然也能够用原子类，从 java1.5 开始，jdk 提供了 java.util.concurrent.atomic 包，这个包内蕴含一系列的原子操作类，提供了一种用法简略，性能高效，线程平安的更新一个变量的形式。其外部通常以 CAS 形式实现，因而性能通常比加锁实现 i ++ 要高很多，具体应用办法如下（上述例子）

 public AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

        public void increase() {count.getAndIncrement();
        }
  1. 常见的原子类

AtomicBoolean
AtomicInteger
AtomicIntegerArray
AtomicLong
AtomicReference
AtomicStampedReference

  1. 常见的办法

以 AtomicInteger 举例，常见办法有

addAndGet(int delta); 相当于 i += delta;
decrementAndGet(); 相当于–i;
getAndDecrement(); 相当于 i–;
incrementAndGet(); 相当于 ++i;
getAndIncrement(); 相当于 i ++;

三. 线程池

  1. 为什么要引入线程池

解决并发编程的计划个别是靠多过程的，然而过程开销的资源是十分大的，因而咱们进一步地引入了多线程。尽管创立销毁线程比创立销毁过程看起来仿佛更轻量了，然而在频繁创立毁线程的时还是会比拟低效。线程池就是为了解决这个问题。如果某个线程不再应用了，并不是真正把线程开释，而是放到一个 “ 池子 ” 中。当咱们须要应用多线程的时候，间接从之前创立好的池子中取出一个就行了，当咱们不必的时候，间接把这个线程放回池子中即可。

  1. 引入线程池的益处

当咱们不必线程池的时候，频繁地创立或者销毁线程波及到用户态和内核态的来回切换，从用户态切换到内核态会创立出对应的 PCB（过程管制块，英文是 Processing Control Block），这样会耗费大量的系统资源，而且效率还会比拟低。
当咱们引入线程池后，相当于只在用户态实现各种操作，这样代码执行效率和零碎开销会大大优化

  1. 创立线程池的办法

（1）ThreadPoolExecutor

应用 Java 规范库中的 ThreadPoolExecutor 形式创立，但需注意外面各自的参数代表的含意，应用起来相对而言比较复杂。
构造方法
2）Executors

应用 Executors 这个类创立，这个类相当于一个工厂类，通过这个工厂类中的一些办法，就能够创立出不同格调的线程池实例了。
局部办法

Executors.newFixedThreadPool：创立一个固定大小的线程池
Executors.newCachedThreadPool：创立一个可缓存的线程池，若线程数超过解决所需，缓存一段时间后会回收，若线程数不够，则新建线程。
Executors.newSingleThreadExecutor：创立出只蕴含一个线程数的线程池，它能够保障先进先出的执行程序。
Executors.newScheduledThreadPool：创立一个能够执行提早工作的线程池（放入的工作可能过一会再执行）
Executors.newSingleThreadScheduledExecutor：创立出具备一个单线程并且能够执行提早工作的线程池
用法示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test {public static void main(String[] args) {ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 20; i++) {service.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {System.out.println("hello");
                }
            });
        }
    }
}

四. 信号量 Semaphore

  1. 定义

信号量 Semaphore 个别用来示意可用资源的个数，相当于一个计数器，可类比生存中停车场牌子下面显示的停车场残余车位数量。

当有车开进去的时候, 就相当于申请一个可用资源，可用车位就 -1 (这个称为信号量的 P 操作)
当有车开进去的时候, 就相当于开释一个可用资源, 可用车位就 +1 (这个称为信号量的 V 操作)
如果计数器的值曾经为 0 了，还尝试申请资源，就会阻塞期待，直到有其余线程开释资源（计数器的值是大于等于 0 的）

  1. 作用

在创立信号量的时候，能够给定一个初始值（可用资源个数），当可用资源个数用完时，就会阻塞期待，以确保线程平安
若把信号量的初始值设成 1，则计数器的值只能取 0 或 1 了，此时把这个信号量称为二元信号量，和锁的性能相似，有加锁（没法申请资源）和解锁状态（能够申请资源）

  1. 用法示例

上面咱们创立 15 个线程，给定初始资源量为 3 个，而后先尝试申请资源（acquire），申请完资源后再休眠 1 秒，而后开释资源（release）：

mport java.util.concurrent.Semaphore;

public class Test {public static void main(String[] args) {Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {System.out.println("筹备申请资源");
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println("申请资源胜利");
                    // 申请到资源之后休眠 1 秒
                    Thread.sleep(1000);
                    semaphore.release();
                    // 开释资源
                    System.out.println("开释资源结束");
                } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        // 创立 15 个线程，让这 15 个线程来别离去尝试申请资源
        for (int i = 0; i < 15; i++) {Thread t = new Thread(runnable);
            t.start();}
    }
}

能够看到，因为资源数为 3，所以前 3 个线程申请资源后很容易胜利，而之后的线程就没有资源能够申请了，只能等到前 3 个线程把资源释放出来后再申请
信号量相当于是锁的降级版本，锁只能管制一个资源的有无，而信号量能够管制很多个资源的有无

五. CountDownLatch

  1. 了解

用于同时期待 N 个工作完结，就好比百米赛跑一样，只有当所有选手都到位之后，哨声音了之后能力同时登程开始跑步，当所有选手都通过起点时才会颁布问题。

  1. 用法

咱们创立 10 个线程同时开始执行一个工作，每个工作执行完后记录一下，都调用 latch.countDown（）办法。在 CountDownLatch 外部的计数器同时自减。再创立一个主线程，其中应用 latch.await()；阻塞期待至所有工作执行结束（此时计数器为 0）
用法示例

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Test {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {System.out.println("工作开始");
                try {Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));// 生成随机数
                } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
                System.out.println("工作实现!");
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {Thread t = new Thread(runnable);
            t.start();}
        latch.await();
        System.out.println("所有工作完结");
    }
}

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正文完
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2021-10-20
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