java并发编程实战和并发编程的艺术

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并发与并行

是在不同实体上的多个事件，是在同一实体上的多个事件。

不过这种解释非常晦涩难懂，对于基础和涉世未深的开发人员可能来说如同天书一样。

那我们就回溯本源，来讲一下他们的区别。

并发（Concurrency）

早期计算机的 CPU 都是单核的，一个 CPU 在同一时间只能执行一个进程/线程(任务)，当系统中有多个进程/线程任务等待执行时，CPU 只能执行完一个再执行下一个。
计算机在运行过程中，有很多指令会涉及 I/O 操作，而 I/O 操作又是相当耗时的，速度远远低于 CPU，这导致 CPU 经常处于空闲状态，只能等待 I/O 操作完成后才能继续执行后面的指令。
为了提高 CPU 利用率，减少等待时间，人们提出了一种 CPU 并发工作的理论。

所以谈起并发，我们可以想象成，一条质检员（CPU）想要质检多条流水线（线程/进程）的物品（任务）。这个工人来回在多个生产线上质检货品的操作就是.

将 CPU 资源合理地分配给多个任务共同使用，有效避免了 CPU 被某个任务长期霸占的问题，极大地提升了 CPU 资源利用率。

并行（Parallelism）

并发是针对单核 CPU 提出的，而并行则是针对多核 CPU 提出的。和单核 CPU 不同，多核 CPU 真正实现了“同时执行多个任务”。

多核 CPU 的每个核心都可以独立地执行一个任务，而且多个核心之间不会相互干扰。在不同核心上执行的多个任务，是真正地同时运行，这种状态就叫做。

并发针对单核 CPU 而言，它指的是 CPU 交替执行不同任务的能力；并行针对多核 CPU 而言，它指的是多个核心同时执行多个任务的能力。
单核 CPU 只能并发，无法并行；换句话说，并行只可能发生在多核 CPU 中。
在多核 CPU 中，并发和并行一般都会同时存在，它们都是提高 CPU 处理任务能力的重要手段。

线程与进程

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线程的状态与生命周期

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线程同步与锁

:是指在多线程中，为了保证线程安全，使得一组线程按照一定的顺序执行，不会出现竞态条件。在Java中，可以使用关键字实现同步。

❤️‍🔥 一文让你看懂并发编程中的锁

准备：多线程测试工具类

synchronized关键字

互斥性（共享锁）
可重入

加载代码块中

ReentrantLock

相对于它具备如下特点

可中断
可以设置超时时间
可以设置为公平锁
支持多个条件变量
与 synchronized 一样,都支持可重入

ReentrantLock是可重入的互斥锁，虽然具有与synchronized相同功能，但是会比synchronized更加灵活

基本语法

可中断

和的锁, 是不可被打断的; 也就是说别的线程已经获得了锁, 线程就需要一直等待下去，不能中断，直到获得到锁才运行。

一个线程等待锁的时候，是可以被中断。通过中断异常报出。处理中断使其继续执行逻辑

设置超时时间 tryLock()

使用 lock.tryLock() 方法会返回获取锁是否成功。如果成功则返回true，反之则返回false。

并且tryLock方法可以设置指定等待时间，参数为：tryLock(long timeout, TimeUnit unit) , 其中timeout为最长等待时间，TimeUnit为时间单位

获取锁的过程中, 如果超过等待时间, 或者被打断, 就直接从阻塞队列移除, 此时获取锁就失败了, 不会一直阻塞着 ! (可以用来实现死锁问题)

tryLock适合我们再预期判断是否可以获得锁的前提下进行业务处理。而不需要一直等待，占用线程资源。

当我们tryLock的时候，表示我们试着获取锁，如果已经被其他线程占用，那么就可以直接跳过处理，提示用户资源被处理中。

结果：

公平锁 new ReentrantLock(true)

k默认是, 可以指定为公平锁。
在线程获取锁失败，进入阻塞队列时，先进入的会在锁被释放后先获得锁。这样的获取方式就是公平的。
一般不设置ReentrantLock为公平的, 会降低并发度.
Synchronized底层的Monitor锁就是不公平的, 和谁先进入阻塞队列是没有关系的。

条件变量 Condition

使用流程

前需要获得
await 执行后，会释放锁，进入 conditionObject (条件变量)中等待
await 的线程被唤醒（或打断、或超时）取重新竞争 lock 锁
竞争 lock 锁成功后，从 await 后继续执行
signal 方法用来唤醒条件变量(等待室)汇总的某一个等待的线程
signalAll方法, 唤醒条件变量(休息室)中的所有线程

ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，提供了readLock和writeLock两种锁的操作机制，一个资源可以被多个线程同时读，或者被一个线程写，但是不能同时存在读和写线程。

读锁：共享锁 readLock

写锁： 独占锁 writeLock

读写锁一定要注意几点。

一定要记得读锁和写锁之间的竞争关系。只有读锁与读锁之间是不存在竞争，其他都会产生锁竞争，锁阻塞。
对于读锁而言，由于同一时刻可以允许多个线程访问共享资源，进行读操作，因此称它为共享锁；而对于写锁而言，同一时刻只允许一个线程访问共享资源，进行写操作，因此称它为排他锁。
记住锁的通用范式，一定要释放锁

CountDownLatch

例子：游戏加载资源

只有5个资源线程同时加载完成，游戏才能开始

CyclicBarrier

CyclicBarrier可以理解为一个循环栅栏，其实和CountDownLatch有一定的相同点。就是都是需要进行计数，CyclicBarrier是等待所有人都准备就绪了，才会进行下一步。不同点在于，CyclicBarrier结束了一次计数之后会自动开始下一次计数。而CountDownLatch只能完成一次。

CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程使用await()方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

CyclicBarrier的另一个构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。

await方法

调用await方法的线程告诉CyclicBarrier自己已经到达同步点，然后当前线程被阻塞。直到parties个参与线程调用了await方法，CyclicBarrier同样提供带超时时间的await和不带超时时间的await方法

Semaphore

Semaphore主要是用来控制资源数量的工具，可以理解为信号量。
初始化时给定信号量的个数，其他线程可以来尝试获得许可，当完成任务之后需要释放响应的许可。
这样同时并行/并发处理的数量最大为我们指定的数量。约束住同时访问资源的数量限制。

Exchanger

Exchanger是一个用于线程间协作的工具类。它提供了一个交换的同步点，在这个交换点两个线程能够交换数据。具体交换数据的方式是通过exchange函数实现的，如果一个线程先执行exchange函数，那么它会等待另一个线程也执行exchange方法。当两个线程都到达了同步交换点，两个线程就可以交换数据。

两个人同时到达指定的地点，然后留下信息，exchanger把信息交换传输。

Phaser

是新引入的，我们可以将Phaser的概念看成是一个个的阶段，每个阶段都需要执行的线程任务，任务执行完毕后就进入下一阶段。这里和CyclicBarrier 和CountDownLatch的概念类似，实际上也确实可以用Phaser代替CyclicBarrier和CountDownLatch。

Phaser也是通过计数器来控制，在Phaser中叫parties，我们在指定了parties之后， Phaser可以根据需要动态增加或减少parties的值