JAVA多线程 – JUC

Java多线程（JUC）

线程基本知识
- 一、线程与进程
- 二、线程安全与不安全
- 三、CopyOnWriteArrayList — 读写分离，写时复制
线程进阶
- 一、多线程8锁
- 二、生-消模型
- 三、控制线程顺序
- 四、读写分离-ReadWriteLock
- 五、主线程等待 — CountDownLath
- 六、循环屏障 — CyclicBarrier
- 七、信灯 — Semaphore
- 八、Callable
- 九、阻塞队列 — BlockingQueue
- 十、线程池
- 十一、手写线程池

线程基本知识

一、线程与进程

1、线程与进程是什么

进程：是执行中一段程序，即一旦程序被载入到内存中并准备执行，它就是一个进程。进程是表示资源分配的的基本概念，又是调度运行的基本单位，是系统中的并发执行的单位。

线程：单个进程中执行中每个任务就是一个线程。线程是进程中执行运算的最小单位。

2、线程能做什么

一个进程中可以有多个线程，也就是说，在一个进程运行时，会有很多属于这个进程的线程为其干活，而计算机中的线程是采用时间片轮转的方式来获取时间片，如线程A得到了时间片执行了0.03秒，线程A暂停，线程B得到了时间片，执行了0.001秒，时间片在分给别的线程。因此给用户造成了一个假象，就仿佛是几个任务在同时运行一样。这样的好处是，如果一个任务极其占用时间，会阻塞其他任务，因此采用这种方案可以防止堵塞，也可以增加CPU的利用率。

3、举个例子

用QQ打个比方，我们说QQ主程序是一个进程，这个进程中包含聊天线程，下载线程，视频线程，用户在使用的时候，可以后台下着软件的同时聊着天。

再比如，我们使用IDEA写代码的时候，会自动提示，自动判断语法错误，也就是说，在我们敲代码的同时，后台还有提示以及差错线程在为我们服务。

二、线程安全与不安全

我们都知道ArrayList是线程不安全的，可能有点人说，我平时用ArrayList用的挺好啊，没发现什么不对啊，但是当你用多个线程同时操作ArrayList的时候，就会发现结果是不正确的，有时候ArrayList里面存储的是NULL，有的时候会少存储一个，甚至会 ConcurrentModificationException异常。

那么ArrayList不安全谁安全呢，肯定有人说Vector啊，Vector是线程安全的，没错，我们深究底层，发现Vector的构造方法调用this(10)重载构造方法，说明Vector初始大小是10，而体现在线程安全的代码如下图所示。

Vector添加方法

Vector是ArrayList的上一代，Vector牺牲了性能保证了安全性，ArrayList牺牲了安全性保证了性能。

其实还有一种方案，就是通过将ArrayList转换成线程安全的对象。

那上面的方案看起来换汤不换药，那有没有更好的方案去解决高并发呢，首先给大家引入一个重要概念读写分离，写时复制

三、CopyOnWriteArrayList — 读写分离，写时复制

读写分离，写时复制听起来好像不太好懂，我们拿上课签到举例子：

需求：现在有一张空名单，来的人要将自己的名字写上去完成签到。

方案一：采用线程不安全的方案
小三正在纸上写着自己的名字，由于想签到的同学(线程)太多了，没有老师来限制他们，他们就疯的一般上前去签到，小三刚刚写完 “ 小 ” 字，就被被人抢走了，导致数据出现错误。

方案二：采用加锁方案
小三正在纸上写着自己的名字，由于想签到的同学(线程)太多了，每个人都想先签到，但是老师让他们在门外等着，只有小三签到以后他们才能签到。也就是说小三签到的时候，别人看不到已签到名单(写则不能读)。

方案三：读写分离，写时复制。
我们都知道，只有写操作才会对资源造成修改，但是读不会对资源造成修改，所以我们就将已签到名单粘在墙上，同学们都可以看墙上的名单(并发读)，当有同学要签到的时候，将墙上的名单复制(别管怎么复制，这只是例子，他有超能力)一份，把自己的名字写在复制版名单上(加锁写)，在此期间并没有影响其他同学读名单，然后在将墙上的替换掉。这就是读写分离，写时复制。

CopyOnWriteArrayList就是采用这种思想，在实际实现中，我们发现只需要将替换成之后就可以解决高并发产生的问题。

但是我们不知仅仅满足解决这个问题，也不能满足仅仅懂得读写分离，写时复制的思想，我们还应该了解CopyOnWriteArrayList的底层源码。

CopyOnWriteArrayList 构造方法

CopyOnWriteArrayList基本的组成部分我们看了，再看看关键的add()方法。
CopyOnWriteArraylist add方法

主类（仅供参考）

题目：多线程8锁

1、标准访问，当邮件和短音都有锁的时候，请问先打印邮件还是短信br> 答：先打印邮件，后打印短信
结论：一个对象里面如果有多个synchronized方法，某一个时刻内，只要一个线程去调用其中的一个synchronized方法了，

2、邮件新增暂停4秒钟的方法，请问先打印邮件还是短信br> 答：先打印邮件后打印短信。
结论：锁的是当前对象this，被锁定后，其它的线程都不能进入到当前对象的其它的synchronized方法

3 、新增普通的hello方法，请问先打印邮件还是hello
答：先打印邮件在打印hello
结论：加个普通方法后发现和同步锁无关

4、有两部手机，请问先打印邮件还是短信br> 答：先打短信后打邮件
结论：换成两个对象后，不是同一把锁了，情况立刻变化，谁先执行完就先打印谁，不冲突。

5、两个静态同步方法，同一部手机，请问先打印邮件(静态)还是短信br> 答：先打邮件后打短信，既谁先抢到谁就锁。
结论：见(6)

6 、两个静态同步方法，2部手机，请问先打印邮件还是短信br> 答：先打邮件再打短信
结论： synchronized是实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式。
（1）对于普通同步方法，锁是当前实例对象等同于同步方法块。
（2）对于同步方法块。锁的是Synchonized括里配置的对象。
（3）对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象本身，

7 、1个静态同步方法,1个普通同步方法，1部手机，请问先打印邮件（静态）还是短信br> 答：先打短信在打邮件
结论：见(8)

8 、1个静态同步方法,1个普通同步方法，2部手机，请问先打印邮件还是短信br> 答：先打短信在打邮件
结论：所有的静态同步方法用的也是同一把锁——类对象本身，就是我们说过的唯一模板Class，具体实例对象this和唯一模板Class，这两把锁是两个不同的对象，所以静态同步方法与普通同步方法之间是不会有竞态条件的，但是一旦一个静态同步方法获取锁后，其他的静态同步方法都必须等待该方法释放锁后。

二、生-消模型

题目

现在两个线程，可以操作初始值为零的一个变量，实现一个线程对该变量加1，一个线程对该变量减1，实现交替，来10轮，变量初始值为零。

资源类(仅供参考)