线程的几个状态NEW 线程对象已创建还没调用RUNNABLE 就绪或正在运行BLOCKED 阻塞状态在排队等锁WAITING 调用了wait()等待唤醒中TIMED_WAITING 调用了sleep(ms)TERMINATED 执行结束或异常退出Java多线程编程的注意点线程安全问题保证同一时间只有一个线程操作共享数据线程中通信线程的创建和销毁成本volatile关键字保证可见性一个线程修改了 volatile 变量其他线程立刻能看到最新值普通变量可能因为 CPU 缓存读到旧值不保证原子性volatile int count; count 仍然不安全因为 count 是读-改-写三步操作禁止指令重排通过内存屏障防止编译器和 CPU 对指令重排序双重检查锁定的单例模式中instance 变量必须用 volatile 修饰否则可能拿到一个半初始化的对象synchronized和ReentrantLock的区别synchronized是JVM内置的会自动释放锁如果没有获取到锁会一直尝试获取锁不可以中断只有非公平锁自己抢只有一个等待队列ReentrantLockJDK提供的基于AQS必须手动上锁开锁尝试获取锁获取不到就不等了可以中断有公平性和非公平性锁可以有多个等待队列等待队列的问题生产者消费者这里有两个等待队列厨师等待队列和顾客等待队列ReentrantLocklocknewReentrantLock();ConditionnotFulllock.newCondition();// 给厨师的等待区等桌子有空位ConditionnotEmptylock.newCondition();// 给顾客的等待区等桌上有菜完整代码importjava.util.concurrent.locks.*;publicclassRestaurant{privatefinalReentrantLocklocknewReentrantLock();privatefinalConditionnotFulllock.newCondition();// 桌子没满这个条件privatefinalConditionnotEmptylock.newCondition();// 桌子没空这个条件privateStringdishnull;// 桌上的菜null 表示桌子空了// 厨师做菜 publicvoidcook(StringdishName){lock.lock();try{// 如果桌上有菜了桌子满了厨师必须等while(dish!null){System.out.println(厨师桌子满了我等一会儿...);notFull.await();// 厨师走进等待区A睡觉等待}// 桌子空了厨师放菜dishdishName;System.out.println(厨师做好了dishName);// 做完了去等待区B喊一声顾客可以来吃了notEmpty.signal();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}}// 顾客吃菜 publicvoideat(){lock.lock();try{// 如果桌上没菜桌子空了顾客必须等while(dishnull){System.out.println(顾客桌上没菜我等一会儿...);notEmpty.await();// 顾客走进等待区B睡觉等待}// 桌上有菜了顾客吃掉System.out.println(顾客吃掉了dish);dishnull;// 桌子空了// 吃完了去等待区A喊一声厨师可以再做了notFull.signal();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();}}}main方法publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){RestaurantrestaurantnewRestaurant();// 厨师线程连续做 5 道菜newThread(()-{String[]menu{红烧肉,糖醋鱼,宫保鸡丁,麻婆豆腐,蛋炒饭};for(Stringdish:menu){restaurant.cook(dish);}},厨师).start();// 顾客线程连续吃 5 次newThread(()-{for(inti0;i5;i){restaurant.eat();}},顾客).start();}}对队列进行等待唤醒notFull.await();// 我厨师进入notFull 等待区把锁让给别人我睡觉了notEmpty.await();// 我顾客进入notEmpty 等待区把锁让给别人我睡觉了await()时候厨师这个线程挂起锁被释放然后被顾客线程抢走吃完之后顾客线程signal()厨师线程顾客线程释放锁厨师线程拿到锁然后做菜有两个等待队列可以精确控制唤醒的是厨师还是顾客线程池ThreadPoolExecutorexecutornewThreadPoolExecutor(5,// ① 核心线程数10,// ② 最大线程数60,// ③ 空闲存活时间TimeUnit.SECONDS,// ④ 时间单位newArrayBlockingQueue(100),// ⑤ 任务队列newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()// ⑥ 拒绝策略);核心线程数线程池里长期存活的线程数量即使没有任务也不会被销毁最大线程数线程池允许创建的最大线程数量。当任务太多核心线程都在忙队列也满了就会创建临时线程但总数不超过这个值线程池大小的决定CPU 密集型线程多了也没用CPU 只有那么多核多了反而浪费在切换上IO 密集型线程在等 IO 时 CPU 是空闲的可以多开线程让 CPU 忙起来原子类一句话定义基本数据类型和引用数据类型的包装类使得count这种操作变成原子性的importjava.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;AtomicIntegercountnewAtomicInteger(0);// 线程安全的自增不需要加锁count.incrementAndGet();// 等价于 count底层用的CAS乐观锁的机制AQS一句话定义① state 一个数字记录当前资源的状态 ② 队列 一个排队链表没抢到资源的线程在这里排队等着所有并发工具都是在这个两个东西上做文章ReentrantLock的工作过程来看AQSReentrantLocklocknewReentrantLock();// 线程B 想办业务lock.lock();// 办业务...lock.unlock();state 0 窗口空闲没人办业务 队列 空 等候区没人线程A 的内心活动 我来看看窗口有没有人读 state state 0窗口空着 我直接坐到窗口前把 state 改成 1 我拿到锁了开始办业务线程A 调用 lock.lock() │ ▼ 尝试获取锁把 state 从 0 改成 1CAS 操作 │ ├─ 成功了state 原来是 0现在改成 1 │ ▼ 线程A 拿到锁可以执行 lock() 后面的代码了 当前状态 state 1线程A 在办业务 队列 空线程B 的内心活动 我来看看窗口有没有人读 state state 1有人在办业务 那我去等候区坐下来等吧线程B 调用 lock.lock() │ ▼ 尝试获取锁CAS 把 state 从 0 改成 1 │ ├─ 失败了state 是 1不是 0 │ ▼ 获取失败把自己包装成一个排号Node 对象 │ ▼ 插到队列的尾部 │ ▼ 线程B 挂起睡觉等待不消耗 CPU 当前状态 state 1线程A 在办业务 队列[线程B] ← 在等候区睡觉线程A 的内心活动 业务办完了我走了 把窗口标记为空闲state 改回 0 看看等候区有没有人叫一个过来线程A 调用 lock.unlock() │ ▼ 释放锁把 state 从 1 改回 0 │ ▼ 看看队列有没有人在排队 │ ├─ 队列头是线程B │ ▼ 把线程B 从队列里取出来 │ ▼ 唤醒线程B 当前状态 state 0但线程B 马上会改成 1 队列[线程C] ← 线程B 被取走了线程B 从睡梦中醒来 有人叫我了 我再试试 CAS把 state 从 0 改成 1 成功了我拿到锁了开始办业务 当前状态 state 1线程B 在办业务 队列[线程C] ← 还在等ReentrantLockstate 表示锁被占了几次state 0 → 没人持锁 state 1 → 有线程持锁 state 2 → 同一个线程持了两次锁重入 state 3 → 重入了 3 次 lock() → state如果 state 已经 1 且不是自己的线程 → 排队 unlock() → state--如果减到 0 → 唤醒队列里的下一个并发工具类结合AQSCountDownLatch倒计时门栓模拟生活场景外卖1 到了 → 还要等 外卖2 到了 → 还要等 外卖3 到了 → 都到了开饭对于代码importjava.util.concurrent.CountDownLatch;publicclassDemo{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{// 创建一个计数为 3 的倒计时CountDownLatchlatchnewCountDownLatch(3);// 模拟 3 个外卖员for(inti1;i3;i){finalintidi;newThread(()-{try{Thread.sleep((long)(Math.random()*3000));// 送餐时间随机System.out.println(外卖id 送达了);latch.countDown();// 计数器 -1}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}).start();}// 主线程等所有外卖到齐System.out.println(等外卖中...);latch.await();// 阻塞直到计数器变成 0System.out.println(都到了开饭);}}countDown() → 计数器减 1 await() → 等计数器变成 0不是 0 就阻塞AQS的底层new CountDownLatch(3) → AQS 的 state 3 countDown() 做了什么 → CAS 把 state 减 1 → 如果减完 state 0 → 唤醒队列里所有等待的线程 await() 做了什么 → 看 state 是不是 0 → 是 0 → 直接通过不阻塞 → 不是 0 → 当前线程包装成 Node塞进 AQS 队列挂起Semaphore信号量生活场景是停车场只有 3 个车位来了 8 辆车代码importjava.util.concurrent.Semaphore;publicclassParking{publicstaticvoidmain(String[]args){// 3 个许可 3 个车位SemaphoresemaphorenewSemaphore(3);// 8 辆车for(inti1;i8;i){finalintidi;newThread(()-{try{semaphore.acquire();// 获取许可占车位System.out.println(车id 停进去了);Thread.sleep(2000);// 停 2 秒}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}finally{System.out.println(车id 开走了);semaphore.release();// 释放许可腾车位}}).start();}}}AQS的底层acquire() → 获取许可许可数 -1没有许可就阻塞等 release() → 释放许可许可数 1唤醒一个等待者 new Semaphore(3) → AQS 的 state 33 个许可 acquire() 做了什么 → 看 state 0 吗 → 大于 0 → CAS 把 state 减 1 → 获取成功继续执行 → 等于 0 → 塞进 AQS 队列挂起等待 release() 做了什么 → CAS 把 state 加 1 → 去队列里取出一个等待线程唤醒它CyclicBarrier循环栅栏生活场景朋友 3 个人约好一起吃饭先到的人等后面的人人齐了再一起进去importjava.util.concurrent.CyclicBarrier;publicclassDinner{publicstaticvoidmain(String[]args){// 3 个人到齐后执行这个 RunnableCyclicBarrierbarriernewCyclicBarrier(3,()-{System.out.println(人齐了一起进去吃饭);});String[]names{小明,小红,小刚};for(Stringname:names){newThread(()-{try{Thread.sleep((long)(Math.random()*3000));// 到达时间随机System.out.println(name 到了);barrier.await();// 等其他人到齐System.out.println(name 进去吃饭);}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}).start();}}}CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的关键区别但是CyclicBarrier的底层不是用AQS而是 ReentrantLock ConditionCompletableFuture异步编程生活场景你要做一顿饭需要 3 件事煮饭20 分钟 炒菜15 分钟 煲汤30 分钟 串行一个一个做20 15 30 65 分钟 并行同时做max(20, 15, 30) 30 分钟源代码importjava.util.concurrent.CompletableFuture;// 启动一个异步任务在另一个线程里执行CompletableFutureStringfutureCompletableFuture.supplyAsync(()-{// 模拟耗时操作try{Thread.sleep(2000);}catch(Exceptione){}return米饭煮好了;});// 这里不会阻塞主线程可以做其他事情System.out.println(我在做别的事...);// 需要结果时才阻塞等待Stringresultfuture.get();// 阻塞直到有结果System.out.println(result);// 米饭煮好了
