1、什么是JUC

java.util 工具包、包、分类：

java.util.concurrent
java.util.concurrent.atomic
java.util.concurrent.locks

2、线程和进程

进程：一个程序，QQ.exe Music.exe 程序的集合

一个进程往往可以包含多个线程，至少包含一个！

Java默认有几个线程？

2 个：mian、GC

线程：开了一个进程 Typora，写字，自动保存（线程负责的）

对于Java而言：Thread、Runnable、Callable 、线程池(四种创建线程的方式)

2.1、 java无法真正开启线程，底层需要调用C++开启线程

public synchronized void start() {
       /**
        * This method is not invoked for the main method thread or "system"
        * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
        * to this method in the future may have to also be added to the VM.
        *
        * A zero status value corresponds to state "NEW".
        */
       if (threadStatus != 0)
           throw new IllegalThreadStateException();

       /* Notify the group that this thread is about to be started
        * so that it can be added to the group's list of threads
        * and the group's unstarted count can be decremented. */
       group.add(this);

       boolean started = false;
       try {
           start0();
           started = true;
       } finally {
           try {
               if (!started) {
                   group.threadStartFailed(this);
               }
           } catch (Throwable ignore) {
               /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                 it will be passed up the call stack */
           }
       }
   }
   // 本地方法，底层的C++ ，Java 无法直接操作硬件
   private native void start0();

2.2 、并发、并行

并发编程：并发、并行

并发（多线程操作同一个资源）

CPU 一核，模拟出来多条线程，天下武功，唯快不破，快速交替

并行（多个人一起行走）

CPU 多核，多个线程可以同时执行；线程池

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取cpu的核数
        // CPU 密集型，IO密集型
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    }
}

并发编程的本质：充分利用CPU的资源

2.3、线程有几个状态

public enum State {
    // 新生
    NEW,

    // 运行
    RUNNABLE,

    // 阻塞
    BLOCKED,
    
    // 等待，死死地等
    WAITING,

    // 超时等待
    TIMED_WAITING,

    // 终止
    TERMINATED;
}

2.4、wait/sleep 区别

来自不同的类
wait => Object
sleep => Thread
关于锁的释放
wait 会释放锁，sleep 不会释放锁！（抱着锁睡）
使用的范围是不同的
wait 必须在同步代码块中

sleep 可以再任何地方睡
是否需要捕获异常
wait 不需要捕获异常
sleep 必须要捕获异常

3、Lock锁（重点）

3.1 传统 Synchronized

/**
 * 真正的多线程开发，公司中的开发，降低耦合性
 * 线程就是一个单独的资源类，没有任何附属的操作！
 * 1、 属性、方法
 */
public class SaleTicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 并发：多线程操作同一个资源类, 把资源类丢入线程
        Ticket ticket = new Ticket();

        // @FunctionalInterface 函数式接口，jdk1.8  lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 1; i < 40 ; i++) {
                ticket.sale();
            }
        },"C").start();

    }
}

// 资源类 OOP
class Ticket {
    // 属性、方法
    private int number = 30;

    // 卖票的方式
    // synchronized 本质: 队列，锁
    public synchronized void sale(){
        if (number>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number-
-)+"票,剩余："+number);
        }
    }

}

3.2 Lock接口

公平锁：十分公平：可以先来后到

非公平锁：十分不公平：可以插队（默认）

public class SaleTicketDemo02  {
    public static void main(String[] args) {

        // 并发：多线程操作同一个资源类, 把资源类丢入线程
        Ticket2 ticket = new Ticket2();

        // @FunctionalInterface 函数式接口，jdk1.8  lambda表达式 (参数)->{ 代码 }
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
ticket.sale();},"A").start();
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
ticket.sale();},"B").start();
        new Thread(()->{for (int i = 1; i < 40 ; i++) 
ticket.sale();},"C").start();

    }
}
// Lock三部曲
// 1、 new ReentrantLock();
// 2、 lock.lock(); // 加锁
// 3、 finally=>  lock.unlock(); // 解锁
class Ticket2 {
    // 属性、方法
    private int number = 30;

    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void sale(){

        lock.lock(); // 加锁

        try {
           // 业务代码

            if (number>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+(number--)+"票,剩余："+number);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock(); // 解锁
        }
    }

}

3.3 Synchronized 和 Lock 区别

1、Synchronized 内置的Java关键字， Lock 是一个Java类

2、Synchronized 无法判断获取锁的状态，Lock 可以判断是否获取到了锁

3、Synchronized 会自动释放锁，lock 必须要手动释放锁！如果不释放锁，死锁

4、Synchronized 线程 1（获得锁，阻塞）、线程2（等待，傻傻的等）；Lock锁就不一定会等待下去；

5、Synchronized 可重入锁，不可以中断的，非公平；Lock ，可重入锁，可以判断锁，非公平（可以自己设置）；

6、Synchronized 适合锁少量的代码同步问题，Lock 适合锁大量的同步代码！

4、线程通讯（生产者消费者问题）

4.1 生产者和消费者问题Synchronized版

/**
 * 线程之间的通信问题：生产者和消费者问题！  等待唤醒，通知唤醒
 * 线程交替执行  A   B 操作同一个变量   num = 0
 * A num+1
 * B num-1
 */
public class A {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.increment();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    data.decrement();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"B").start();
    }
}

// 判断等待，业务，通知
class Data{ // 数字 资源类

    private int number = 0;

    //+1
    public synchronized void increment() throws InterruptedException {
        if (number!=0){  //0
            // 等待
            this.wait();
        }
        number++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        // 通知其他线程，我+1完毕了
        this.notifyAll();
    }

    //-1
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        if (number==0){ // 1
          // 等待
            this.wait();
        }
        number--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
        // 通知其他线程，我-1完毕了
        this.notifyAll();
    }

}

使用if会导致，A B C D 4 个线程，虚假唤醒

当使用if判断通过进入后，若被阻塞之后再次被唤醒时，之前if判断的条件可能已经改变了，但由于此时已执行到if体内了，就会按顺序往下执行（此时条件已不满足，不应往下继续执行）。——这就是虚假唤醒

解决方法：if 改为 while 判断

因为是在while体内，唤醒之后会循环判断条件，所以可以避免线程的虚假唤醒！

public synchronized void increment() throws InterruptedException {
    while (number!=0){  //0
        // 等待
        this.wait();
    }
    number++;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
    // 通知其他线程，我+1完毕了
    this.notifyAll();
}

//-1
public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
    while (number==0){ // 1
        // 等待
        this.wait();
    }
    number--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+number);
    // 通知其他线程，我-1完毕了
    this.notifyAll();
}

4.2 JUC版的生产者和消费者问题（使用Lock锁的Condition）

通过Lock 获得Condition

使用Condition 可以精准的通知和唤醒线程

/* A 执行完调用B，B执行完调用C，C执行完调用A
 */
public class C {

    public static void main(String[] args) {
        Data3 data = new Data3();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printA();
            }
        },"A").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printB();
            }
        },"B").start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <10 ; i++) {
                data.printC();
            }
        },"C").start();
    }

}

class Data3{ // 资源类 Lock

    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition1 = lock.newCondition();
    private Condition condition2 = lock.newCondition();
    private Condition condition3 = lock.newCondition();
    private int number = 1; // 1A  2B  3C

    public void printA(){
        lock.lock();
        try {
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            while (number!=1){
                // 等待
                condition1.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>AAAAAAA");
            // 唤醒，唤醒指定的人，B
            number = 2;
            condition2.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printB(){
        lock.lock();
        try {
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            while (number!=2){
                condition2.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒，唤醒指定的人，c
            number = 3;
            condition3.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    public void printC(){
        lock.lock();
        try {
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            // 业务，判断-> 执行-> 通知
            while (number!=3){
                condition3.await();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>BBBBBBBBB");
            // 唤醒，唤醒指定的人，c
            number = 1;
            condition1.signal();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

}

5、八锁现象

/**
 * 8锁，就是关于锁的8个问题
 * 1、标准情况下，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话
 * 1、sendSms延迟4秒，两个线程先打印 发短信还是 打电话？ 1/发短信  2/打电话
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phone phone = new Phone();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone.sendSms();
        },"A").start();

        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone.call();
        },"B").start();
    }
}

class Phone{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！、
    // 两个方法用的是同一个锁，谁先拿到谁执行！
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

}

/**
 * 3、 增加了一个普通方法后！先执行发短信还是Hello？ 普通方法
 * 4、 两个对象，两个同步方法， 发短信还是 打电话？ // 打电话
 */
public class Test2  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象，两个调用者，两把锁！
        Phone2 phone1 = new Phone2();
        Phone2 phone2 = new Phone2();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}

class Phone2{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！
    public synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

    // 这里没有锁！不是同步方法，不受锁的影响
    public void hello(){
        System.out.println("hello");
    }

}

/**
 * 5、增加两个静态的同步方法，只有一个对象，先打印 发短信？打电话？
 * 6、两个对象！增加两个静态的同步方法， 先打印 发短信？打电话？
 */
public class Test3  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象的Class类模板只有一个，static，锁的是Class
        Phone3 phone1 = new Phone3();
        Phone3 phone2 = new Phone3();

        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}

// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone3{

    // synchronized 锁的对象是方法的调用者！
    // static 静态方法
    // 类一加载就有了！锁的是Class
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    public static synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

}

/**
 * 7、1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，一个对象，先打印 发短信？打电话？
 * 8、1个静态的同步方法，1个普通的同步方法 ，两个对象，先打印 发短信？打电话？
 */
public class Test4  {
    public static void main(String[] args) {
        // 两个对象的Class类模板只有一个，static，锁的是Class
        Phone4 phone1 = new Phone4();
        Phone4 phone2 = new Phone4();
        //锁的存在
        new Thread(()->{
            phone1.sendSms();
        },"A").start();

        // 捕获
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        new Thread(()->{
            phone2.call();
        },"B").start();
    }
}

// Phone3唯一的一个 Class 对象
class Phone4{

    // 静态的同步方法 锁的是 Class 类模板
    public static synchronized void sendSms(){
        try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("发短信");
    }

    // 普通的同步方法  锁的调用者
    public synchronized void call(){
        System.out.println("打电话");
    }

}

6、集合类线程不安全（使用原子集合类变安全）

List

// 并发下 ArrayList 不安全的吗，Synchronized；
        /**
         * 解决方案；
         * 1、List<String> list = new Vector<>();
         * 2、List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>
());
         * 3、List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>()；
         */
        // CopyOnWrite 写入时复制   COW  计算机程序设计领域的一种优化策略；
        // 多个线程调用的时候，list，读取的时候，固定的，写入（覆盖）
        // 在写入的时候避免覆盖，造成数据问题！
        // 读写分离
        // CopyOnWriteArrayList  比 Vector Nb 在哪里？

        List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
                System.out.println(list);
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

Set

/**
 * 同理可证 ： ConcurrentModificationException
 * //1、Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
 * //2、Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();
 */
public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
//        Set<String> set = new HashSet<>();
//        Set<String> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

        Set<String> set = new CopyOnWriteArraySet<>();

        for (int i = 1; i <=30 ; i++) {
           new Thread(()->{
               set.add(UUID.randomUUID().toString().substring(0,5));
               System.out.println(set);
           },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

Tips：

HashSet的底层是HashMap，用的是Map的key，所以不会有重复元素。

public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}

// add set 本质就是 map key是无法重复的！
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

private static final Object PRESENT = new Object(); // 不变得值！

Map

工作中一般不用HashMap，因为企业中一般需要高并发，用HashMap会遇到ConcurrentModificationException异常，所以一般用线程安全的ConcurrentHashMap替代。

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        // Map<String, String> map = new HashMap<>();使用这个会出现ConcurrentModificationException异常！
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();

        for (int i = 1; i <=30; i++) {
            new Thread(()->{
                
map.put(Thread.currentThread().getName(),UUID.randomUUID().toString().substring(
0,5));
                System.out.println(map);
            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}

7、Callable

1、可以有返回值

2、可以抛出异常

3、方法不同，run()/ call()

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, 
InterruptedException {
        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>( Callable )).start();
        new Thread().start(); // 怎么启动Callable

        MyThread thread = new MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(thread); // 适配类

        new Thread(futureTask,"A").start();
        new Thread(futureTask,"B").start(); // 结果会被缓存，效率高（两个futureTask，只会执行一个）

        Integer o = (Integer) futureTask.get(); //这个get 方法可能会产生阻塞！把他放到
最后
        // 或者使用异步通信来处理！
        System.out.println(o);

    }
}

class MyThread implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() {
        System.out.println("call()"); // 会打印几个call
        // 耗时的操作
        return 1024;
    }
}

细节：

1、有缓存

2、结果可能需要等待，会阻塞！

8. 常用的辅助类

8.1 CountDownLatch （倒计时计数器）

// 计数器
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 总数是6，必须要执行任务的时候，再使用！
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");
                countDownLatch.countDown(); // 数量-1
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行

        System.out.println("Close Door");

    }
}

原理：

countDownLatch.countDown(); // 数量-1

countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行

每次有线程调用 countDown() 数量-1，假设计数器变为0，countDownLatch.await() 就会被唤醒继续执行！

8.2、CyclicBarrier

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 集齐7颗龙珠召唤神龙
         */
        // 召唤龙珠的线程
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7,()->{
            System.out.println("召唤神龙成功！");
        });

        for (int i = 1; i <=7 ; i++) {
            final int temp = i;
            // lambda能操作到 i 吗
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收
集"+temp+"个龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await(); // 等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }

    }
}

8.3、Semaphore

Semaphore：信号量

抢车位！6车—3个停车位置

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 线程数量：停车位! 限流！
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                // acquire() 得到
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车
位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车
位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    semaphore.release(); // release() 释放
                }

            },String.valueOf(i)).start();
        }

    }
}