JUC以及并发，线程同步，线程安全的概念加深

た入场券 2022-10-07 02:52 152阅读 0赞

上一篇：**[线程间的通信 wait、notify][wait_notify]**

## JUC ##

JUC：就是JDK给我们提供好的一个工具包，提供了很多用于处理并发的类和接口。包名是 **java.util.concurrent** .取前三个字母就是**JUC**

我们先大致看一眼这个包里都有啥  
![在这里插入图片描述][20210615182510755.gif]

可以看到，JUC包中有很多类和接口，我们之前用的**Callable**,**FutureTask**以及用来简化线程休眠的**TimeUnit**都在这个包中。

所以说，基本上，不管你是Android开发还是Java开发，只要涉及到多线程并发的知识，这个包的代码你是一定会用到的，所以**java.util.concurrent**这个包里的类和接口**非常重要**

之前在本专栏的第一篇文章中已经提到过多线程和并发的概念。本篇我们再来加深下对**并发**，**线程安全**，和**线程同步**概念的理解。

## 并发（concurrent） ##

首先并发的种类分为两种

*  **交替执行** : 在单核的cpu中，多个线程轮流占用cpu资源**交替**去执行任务（操作资源）
 *  **并行执行** : 在多核的cpu中，多个线程**并行**的去执行任务（操作资源）

以上两种情况，**交替执行**和**并行执行**都是**并发**.

## 线程安全 ##

上面我们说到了多线程并行执行，那假如多个线程同时去操作一个资源，两个线程同时**写**一个值，另外一个线程又同时在**读**这个值，那这个值最终读出来的是哪个线程写进去的值呢？  
因为多线程的执行时机是由cpu调度的，所以最终读出来的值到底是哪个我们是没办法保证的，这个就是**线程安全**问题。

之前的多线程卖票和线程不安全的单例模式都属于线程安全问题，我们再来看看另外一个例子。

以下代码中，我们在for循环中给一个ArrayList中添加元素。

public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<Integer> integers = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                /*在单个线程向数组中添加元素*/
                integers.add(i);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":integers = " + integers);
            }
        }

这个运行是肯定没问题的，因为我们是在一个线程中操作的ArrayList

运行结果如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

下面我们来改一改代码，在多线程中往ArrayList中添加元素试一下：

public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<Integer> integers = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                /*启动多个线程向数组中添加元素*/
                int finalI = i;
                new Thread(() -> {
        
                    try {
        
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    integers.add(finalI);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":integers = " + integers);
                    
                }).start();
            }
        }

然后我们多运行几次试试  
![在这里插入图片描述][20210615211505325.gif]

运行结果可以看到，有很大几率出现打印的值有不正确的值，且会出现**ConcurrentModificationException**这个异常。这个异常翻译起来很好理解，叫做： **并发修改异常**

原因是ArrayList的add方法是**线程不安全**的方法，所以在多线程中通过add方法向集合中添加数据时，就**可能会**出现该异常。

解决这个异常也很简单，在修改数据的地方做**线程同步操作**

## 线程同步 ##

当多个线程要对同一个内存地址进行操作时（一般都是写操作），同一时间只能有一个线程对该内存地址进行操作，其他线程不可以对该内存地址进行操作，此时，其他线程处于BLOCKED （阻塞）状态，这个就是线程同步。

**线程同步是为了解决线程安全问题。**

在之前文章的多线程卖票例子中已经处理过线程同步了，使用的是JVM提供的**synchronized**关键字。

其实，jdk也给我提供了一些线程安全的集合来给我们使用。

比如使用**java.util**包中的**Vector**。

我们先来看看ArrayList的add方法和Vector的add方法有什么区别：

首先是ArrayList的add  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

再来看看Vector的add  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

可以看到，Vector的add方法使用了**synchronized**修饰，是同步方法。

下面我们将ArrayList替换为Vector试一下。

public static void main(String[] args) {
        
    
            Vector<Integer> integerVector = new Vector<>();
    
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
                /*启动多个线程向数组中添加元素*/
                int finalI = i;
                new Thread(() -> {
        
                    try {
        
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
    
                    /*Vector的add是线程安全的*/
                    integerVector.add(finalI);
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":integerVector = " + integerVector);
    
                }).start();
            }
    
    
        }

运行看看效果：  
![在这里插入图片描述][20210618152303344.gif]

可以看到，数据是正常的，且不会报**ConcurrentModificationException**这个异常。

本篇文章主要是初步对**JUC**的认识，以及加深一下对多线程并发以及线程同步，线程安全这些概念的理解。

除了使用线程安全的集合和**synchronized**关键字以外，我们还可以使用**JUC**提供的锁来实现线程同步，下一篇我们来看一下JUC中的锁。

**[java.util.concurrent.locks 包中的接口和实现类][java.util.concurrent.locks]**

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**如果你觉得本文对你有帮助，麻烦动动手指顶一下，可以帮助到更多的开发者，如果文中有什么错误的地方，还望指正，转载请注明转自[喻志强的博客][Link 1] ，谢谢！**

[wait_notify]: https://blog.csdn.net/yuzhiqiang_1993/article/details/117905787
[20210615182510755.gif]: /images/20221005/a98353d9e1634293ad690155d61e3b1f.png
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[20210615211505325.gif]: /images/20221005/e759dff7ee7648bf98195d7f6de52645.png
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[20210618152303344.gif]: /images/20221005/1f49ada9fd854cdeb0c228b97d931d7a.png
[java.util.concurrent.locks]: https://yuzhiqiang.blog.csdn.net/article/details/118030486
[Link 1]: https://yuzhiqiang.blog.csdn.net/