并发编程JUC（下）

- 日理万妓 2023-10-02 10:29 32阅读 0赞

## 16、JMM ##

> Volatile的理解

**Volatile** 是 Java 虚拟机提供 **轻量级的同步机制**（与synchronized差不多，但是没有它强大）

1、保证可见性

**2、不保证原子性**

3、禁止指令重排

> 什么是JMM

JMM：Java内存模型，不存在的东西，是一种概念、约定！

**关于JMM的一些同步约定**：

*  线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存
 *  线程加锁前，必须读取主存中的最新值到共线程自己的工作内存中
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]
 *  加锁和解锁是同一把锁

--------------------

线程 **工作内存**、**主内存**

**内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read、write操作在某些平台上允许例外）**

*  **Read（读取）**：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用；
 *  **load（载入）**：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中；
 *  **Use（使用）**：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令；
 *  **assign（赋值）**：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中；
 *  **store（存储）**：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用；
 *  **write（写入）**：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中；
 *  **lock（锁定）**：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态；
 *  **unlock（解锁）**：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定；  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

存在问题：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

所以**JMM对这8种操作给了相应的规定**：

*  不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
 *  不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
 *  不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
 *  一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
 *  一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
 *  如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
 *  如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
 *  对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

问题：程序不知道主存的值已经被修改过了，而是线程一直运行下去不会停止：

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-24 15:15
     */
    public class JMMDemo {
        
        private static Integer number = 0;
        public static void main(String[] args) {
        
            new Thread(() -> {
        
                while (number == 0){
        
    
                }
            }).start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            number = 1;
            System.out.println(number);
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

## 17、Volatile ##

> 1、保证可见性

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-24 15:15
     */
    public class JMMDemo {
        
        // 如果不加volatile 程序会死循环
        // 加了volatile是可以保证可见性的
        private volatile static Integer number = 0;
    
        public static void main(String[] args) {
        
            
            new Thread(() -> {
         // 线程1 对主内存的变化不知道的
                while (number == 0){
        
    
                }
            }).start();
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            number = 1;
            System.out.println(number);
        }
    }

> 2、不保证原子性

原子性：不可分割

线程A在执行任务的时候，不能被打扰，也不能被分割，要么同时成功，要么同时失败。

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-24 15:30
     */
    //测试不保证原子性
    public class VDemo02 {
        
        
        //volatile 不保证原子性
        private volatile static int num = 0;
    
        public static void add(){
        
            num++;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            //理论上num为20000
            for(int i = 1;i<=20;i++){
        
                new Thread(() -> {
        
                    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
        
                        add();
                    }
                }).start();
            }
            while (Thread.activeCount() > 2){
         // main gc 默认两个线程
                Thread.yield();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
        }
    }

![在这里插入图片描述][908eac5659ef40a3bbe5155214e2b2f9.png]

**num++底层（非原子性操作）**：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]

**如果不加synchronized和lock，怎样保证原子性**

*  使用原子类，解决原子性问题
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-24 15:30
         */
        public class VDemo02 {
              
        
            //volatile 不保证原子性 但是使用原子类就能保证原子性了
            private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();
        
            public static void add(){
              
                num.getAndIncrement();  // AtomicInteger + 1 方法，CAS
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
        
                //理论上num为20000
                for(int i = 1;i<=20;i++){
              
                    new Thread(() -> {
              
                        for (int j = 0; j < 1000; j++) {
              
                            add();
                        }
                    }).start();
                }
                while (Thread.activeCount() > 2){
               // main gc 默认两个线程
                    Thread.yield();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
            }
        }
    
    原子类的底层都直接和操作系统挂钩！在内存中修改值！**Unsafe**类是一个很特殊的存在

> 3、禁止指令重排

**什么是指令重排？**

**我们写的程序，计算机并不是按照我们自己写的那样去执行的**

源代码–>编译器优化重排–>指令并行也可能会重排–>内存系统也会重排–>执行

**处理器在进行指令重排的时候，会考虑数据之间的依赖性！**

例如：

int x=1; //1
    int y=2; //2
    x=x+5;   //3
    y=x*x;   //4
    
    //我们期望的执行顺序是 1_2_3_4  可能执行的顺序会变成2134 1324
    //可不可能是 4123？ 不可能的 因为结果改变了

--------------------

可能造成的影响结果：其中a b x y这四个值 默认都是0

正常的结果： x = 0、y =0；但是可能由于指令重排出现以下执行顺序

指令重排可能会出现结果：x=2; y=1

**原理探究**

**volatile可以避免指令重排**，**volatile中会加一道内存的屏障，这个内存屏障可以保证在这个屏障中的指令顺序**

内存屏障：CPU指令。作用：

1、保证特定的操作的执行顺序；

2、可以保证某些变量的内存可见性（利用这些特性，就可以保证volatile实现的可见性）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

> 小结

*  **volatile可以保证可见性；**
 *  **不能保证原子性**
 *  **由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生**

内存屏障用得最多是**单例模式**

## 18、彻底玩转单例模式 ##

> 饿汉式单例模式

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-25 16:13
     */
    // 饿汉式单例
    public class Hungry {
        
    
        //可能会浪费空间
        private byte[] data1 = new byte[1024*1024];
        private byte[] data2 = new byte[1024*1024];
        private byte[] data3 = new byte[1024*1024];
        
        // 构造器私有化
        private Hungry(){
        }
    
        private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
    
        public static Hungry getInstance(){
        
            return HUNGRY;
        }
    }

> DCL懒汉式单例模式

*  **初始版本**
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            private static LazyMan lazyMan;
        
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
              
                    new Thread(() -> {
              
                        LazyMan.getInstance();
                    }).start();
                }
            }
        }
    
    多线程下不安全，就不是只有一个对象
    
    ![在这里插入图片描述][fabcfced1dcc4f5bb9500d46026ae2e6.png]
 *  **加锁变成DCL懒汉式单例模式**
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            private static LazyMan lazyMan;
        
            // 双重检测锁模式的懒汉式单例 --> DCL懒汉式
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    synchronized (LazyMan.class){
              
                        if(lazyMan == null){
              
                            lazyMan = new LazyMan();
                        }
                    }
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
              
                    new Thread(() -> {
              
                        LazyMan.getInstance();
                    }).start();
                }
            }
        }
    
    运行结果实现了单例，但是也不是绝对安全的，因为lazyMan = new LazyMan();不是一个原子性操作
 *  最终版的DCL单例模式
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            // + volatile 防止指令重排
            private volatile static LazyMan lazyMan;
        
            // 双重检测锁模式的懒汉式单例 --> DCL懒汉式
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    synchronized (LazyMan.class){
              
                        if(lazyMan == null){
              
                            lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                            
                        }
                    }
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
              
                    new Thread(() -> {
              
                        LazyMan.getInstance();
                    }).start();
                }
            }
        }
    
    分析：lazyMan = new LazyMan() 不是一个原子性操作  
    lazyMan = new LazyMan();的执行步骤  
    1、分配内存空间  
    2、执行构造方法，初始化对象  
    3、把这个对象指向这个空间  
    可能由于指令重排 把执行顺序变成 1-3-2  
    造成的结果：**线程A还没有初始化对象，线程B获取对象是lazyMan!=null就返回对象，此时lazyMan还没有完成构造**

> 静态内部类

//静态内部类
    public class Holder {
        
        private Holder(){
        
    
        }
        public static Holder getInstance(){
        
            return InnerClass.holder;
        }
        public static class InnerClass{
        
            private static final Holder holder = new Holder();
        }
    }

> 单例不安全（因为反射）

*  情况1：第一个对象通过类去得到，第二个对象通过反射通过构造器造对象，破坏单例
    
     *  代码示例：
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            // + volatile 防止指令重排
            private volatile static LazyMan lazyMan;
        
            // 双重检测锁模式的懒汉式单例 --> DCL懒汉式
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    synchronized (LazyMan.class){
              
                        if(lazyMan == null){
              
                            lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                        }
                    }
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                LazyMan lazyMan = LazyMan.getInstance();
                Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
                declaredConstructor.setAccessible(true);
                LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
                System.out.println(lazyMan);
                System.out.println(lazyMan1);
            }
        }
    
    ![在这里插入图片描述][d473bf608844432991b722395cccd7b9.png]
    
     *  解决办法：可以在构造器中添加判断
    
        ...
        private LazyMan(){
              
            if(lazyMan != null){
              
                throw new RuntimeException("不要试图通过反射破坏单例");
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
        }
        ...//省略的代码和上面一样
    
    ![在这里插入图片描述][8152c210af254e75ae6ce9c22c57e1a9.png]
 *  情况二：两个对象都通过反射得到
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
                if(lazyMan != null){
              
                    throw new RuntimeException("不要试图通过反射破坏单例");
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            // + volatile 防止指令重排
            private volatile static LazyMan lazyMan;
        
            // 双重检测锁模式的懒汉式单例 --> DCL懒汉式
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    synchronized (LazyMan.class){
              
                        if(lazyMan == null){
              
                            lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                        }
                    }
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
                declaredConstructor.setAccessible(true);
                LazyMan lazyMan = declaredConstructor.newInstance();
                LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
                System.out.println(lazyMan);
                System.out.println(lazyMan1);
            }
        }
    
    ![在这里插入图片描述][6cec69e62e624096a5483ddc55fcf32d.png]
    
    原因：对象都通过反射得到，导致原类中的LazyMan没有被构造且一直为null，所以都能通过构造器里面的判断
    
    解决方案：设置一个红绿灯（一个标志，非当前对象）来判断
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 10:22
         */
        public class LazyMan {
              
        
            private static boolean cvzhanshi = false;
        
            // 私有化构造器
            private LazyMan(){
              
               synchronized (LazyMan.class){
              
                   if(cvzhanshi == false){
              
                       cvzhanshi = true;
                   }else{
              
                       throw new RuntimeException("不要试图通过反射破坏单例");
                   }
               }
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
            }
        
            // + volatile 防止指令重排
            private volatile static LazyMan lazyMan;
        
            // 双重检测锁模式的懒汉式单例 --> DCL懒汉式
            public static LazyMan getInstance(){
              
                if(lazyMan == null){
              
                    synchronized (LazyMan.class){
              
                        if(lazyMan == null){
              
                            lazyMan = new LazyMan(); // 不是一个原子性操作
                            /**
                             * lazyMan = new LazyMan();的执行步骤
                             * 1、分配内存空间
                             * 2、执行构造方法，初始化对象
                             * 3、把这个对象指向这个空间
                             * 可能由于指令重排 把执行顺序变成 1-3-2
                             * 造成的结果：线程A还没有初始化对象，线程B获取对象是lazyMan!=null就返回对象，此时lazyMan还没有完成构造
                             */
                        }
                    }
                }
                return lazyMan;
            }
        
            public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
              
                // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
                Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
                declaredConstructor.setAccessible(true);
                LazyMan lazyMan = declaredConstructor.newInstance();
                LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
                System.out.println(lazyMan);
                System.out.println(lazyMan1);
            }
        }
    
    ![在这里插入图片描述][a5144225e28c4322ba878f988cc5ded2.png]
 *  情况三：在二的基础上那个“红绿灯”被破解了，也通过反射进行修改，进而破坏单例
    
        ...
        public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
              
            // 单线程下绝对正确且安全，但是在多线程下不安全
            Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
            // 获取cvzhanshi属性
            Field cvzhanshi = LazyMan.class.getDeclaredField("cvzhanshi");
            cvzhanshi.setAccessible(false);
        
            declaredConstructor.setAccessible(true);
            LazyMan lazyMan = declaredConstructor.newInstance();
            cvzhanshi.set(lazyMan,false);
            LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
            System.out.println(lazyMan);
            System.out.println(lazyMan1);
        }
        ...//省略的代码和上面一样
    
    ![在这里插入图片描述][9107b074861047e18208b6f2a4f4549e.png]
    
    查看newInstance方法，发现**不能使用反射而破坏枚举的单例模式**
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]

> 尝试通过反射，破坏枚举类的单例模式

1.  正常取枚举类中的对象，确实是单例模式
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 15:10
         */
        public enum EnumSingle {
              
            INSTANCE;
        
            public EnumSingle getInstance(){
              
                return INSTANCE;
            }
        }
        
        class Test{
              
            public static void main(String[] args) {
              
                EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
                EnumSingle instance2 = EnumSingle.INSTANCE;
                System.out.println(instance1);
                System.out.println(instance2);
            }
        }
    
    ![在这里插入图片描述][cd913f900989459ca768b3e7467bc501.png]
2.  通过查看枚举类编译的class文件，可以看到一个无参构造器
    
        package cn.cvzhanshi.single;
        
        public enum EnumSingle {
              
            INSTANCE;
        
            private EnumSingle() {
              
            }
        
            public EnumSingle getInstance() {
              
                return INSTANCE;
            }
        }
3.  通过反射调用构造器构造对象，破坏单例
    
        /**
         * @author cVzhanshi
         * @create 2021-09-26 15:10
         */
        public enum EnumSingle {
              
            INSTANCE;
        
            public EnumSingle getInstance(){
              
                return INSTANCE;
            }
        }
        
        class Test{
              
            public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
              
                EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
                Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(null);
                declaredConstructor.setAccessible(true);
                EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
                System.out.println(instance1);
                System.out.println(instance2);
            }
        }
    
    结果不尽人意，报错没有空参构造器
    
    ![在这里插入图片描述][4f8163a357b7470ab54f40d41c08ef9e.png]  
    对class文件进行反编译查看代码，发现也有空参构造器
    
    ![在这里插入图片描述][fdf8b5fd8f8743c18b8ce90fccc34a08.png]
    
    我们使用更专业的反编译工具jad.exe，查看源代码可知他是有参构造器
    
    结论：**idea骗了我们**
    
        public final class EnumSingle extends Enum
        {
              
        
            public static EnumSingle[] values()
            {
              
                return (EnumSingle[])$VALUES.clone();
            }
        
            public static EnumSingle valueOf(String name)
            {
              
                return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/ogj/single/EnumSingle, name);
            }
        
            private EnumSingle(String s, int i)
            {
              
                super(s, i);
            }
        
            public EnumSingle getInstance()
            {
              
                return INSTANCE;
            }
        
            public static final EnumSingle INSTANCE;
            private static final EnumSingle $VALUES[];
        
            static 
            {
              
                INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);
                $VALUES = (new EnumSingle[] {
              
                    INSTANCE
                });
            }
        }
4.  得知原因后继续通过反射通过构造器构造对象，破坏单例
    
        ....
        class Test{
              
            public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
              
                EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE;
                Constructor<EnumSingle> declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
                declaredConstructor.setAccessible(true);
                EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance();
                System.out.println(instance1);
                System.out.println(instance2);
            }
        }
        ...//省略的代码和上面一样
    
    通过结果，我们得知枚举确实不能通过反射去改变单例模式
    
    ![在这里插入图片描述][4e763f5274f140a89183294d27a3e788.png]

## 19、深入理解CAS ##

> 什么是CAS

**CAS：比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值是期望的，那么执行操作，如果不是就一直循环（自旋锁）**

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 15:43
     */
    public class CASDemo {
        
    
        // CAS compareAndSet : 比较并交换
        public static void main(String[] args) {
        
    
            AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2021);
            // expect 期望、update 更新
            // public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
            // 方法作用：如果原数据与期望的值相同就更新，否则就不更新   CAS 是CPU的并发原语（计算机层面的）
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
            System.out.println(atomicInteger.get());
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
            System.out.println(atomicInteger.get());
        }
    }

![在这里插入图片描述][85cad86163e947048c38bd0d253f8650.png]

> Unsafe类

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6]

--------------------

**Unsafe类执行+1操作的底层**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7]

**总结**：

CAS：比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果这个值是期望的，那么执行操作，如果不是就一直循环（自旋锁）

**缺点**：

*  循环会耗时
 *  一次性只能保证一个共享变量的原子性
 *  存在ABA问题

> CAS：ABA问题（狸猫换太子）

图解：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 8]

线程A虽然拿到了期望的值，但是这个期望的值已经不是最开始的值了，是B修改过的值

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 15:43
     */
    public class CASDemo {
        
    
        // CAS compareAndSet : 比较并交换
        public static void main(String[] args) {
        
    
            AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2021);
            // expect 期望、update 更新
            // public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
            // 方法作用：如果原数据与期望的值相同就更新，否则就不更新   CAS 是CPU的并发原语（计算机层面的）
    
            // ===============捣乱的线程===============
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
            System.out.println(atomicInteger.get());
    
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
            System.out.println(atomicInteger.get());
    
            // ===============期望的线程===============
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 6666));
            System.out.println(atomicInteger.get());
        }
    }

![在这里插入图片描述][f8fb73d68de14bc6ae42ae8c3ff26d41.png]

## 20、原子引用 ##

带版本号的原子操作

> 解决ABA问题，对应的思想：就是使用了**乐观锁~**

代码示例：

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 17:21
     */
    // 测试原子引用
    public class CASDemo02 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(2020, 1);
    
            new Thread(() -> {
        
                int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); //获取版本号
                System.out.println("a1=>"+ stamp);
    
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2020,
                        2022,
                        atomicStampedReference.getStamp(),
                        atomicStampedReference.getStamp() + 1));
                System.out.println("a2=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
    
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2022,
                        2020,
                        atomicStampedReference.getStamp(),
                        atomicStampedReference.getStamp() + 1));
                System.out.println("a3=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
    
            },"A").start();
    
            new Thread(() -> {
        
                int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); //获取版本号
                System.out.println("b1=>"+ stamp);
    
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2020,
                        6666,
                        stamp,
                        stamp + 1));
                System.out.println("b2=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
            },"B").start();
        }
    }

运行结果：是错误的

![在这里插入图片描述][9259c9cf3926400ab6c66c0fa3fd698f.png]

错误原因：**Integer使用了对象缓存机制，默认范围是-128 ~ 127 ， 推荐使用静态工厂方法valueOf获取对象实例，而不是new，因**  
\*\*为valueOf使用缓存，而new 一定会创建新的对象分配新的内存空间；\*\*代码中我们用的数太大，导致原子引用的不是同一个对象，所以修改不成功。

阿里巴巴开发手册：  
![在这里插入图片描述][e0914917500c46d19679679067ef37b9.png]

解决方案：把数字改小（一搬在生产中不用使用包装类做泛型，用自定义对象如：User）

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 17:21
     */
    // 测试原子引用
    public class CASDemo02 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
    
            // AtomicStampedReference 注意，如果泛型是一个包装类，应该注意对象的引用问题
            AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1);
            // CAS compareAndSet:比较并交换
            new Thread(() -> {
        
                int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); //获取版本号
                System.out.println("a1=>"+ stamp);
    
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1,
                        2,
                        atomicStampedReference.getStamp(),
                        atomicStampedReference.getStamp() + 1));
                System.out.println("a2=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
    
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2,
                        1,
                        atomicStampedReference.getStamp(),
                        atomicStampedReference.getStamp() + 1));
                System.out.println("a3=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
    
            },"A").start();
    
            new Thread(() -> {
        
                int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); //获取版本号
                System.out.println("b1=>"+ stamp);
    
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1,
                        6666,
                        stamp,
                        stamp + 1));
                System.out.println("b2=>"+ atomicStampedReference.getStamp());
            },"B").start();
        }
    }

![在这里插入图片描述][63949552ab604b0880fe826cedf57065.png]

## 21、各种锁的理解 ##

### 21.1 公平锁、非公平锁 ###

公平锁：非常公平，不能够插队，必须先来后到

非公平锁：非常不公平，可以插队（默认是非公平锁）

// 默认非公平锁
    public ReentrantLock() {
        
        sync = new NonfairSync();
    }
    // 根据传入的参数 改变
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

### 21.2 可重入锁 ###

可重入锁（递归锁）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 9]

> Synchronized版

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 17:56
     */
    // Synchronized
    public class Demo01 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Phone phone = new Phone();
            new Thread(()->{
        
                phone.sms();
            },"A").start();
            new Thread(()->{
        
                phone.sms();
            },"B").start();
        }
    }
    
    class Phone{
        
        public synchronized void sms(){
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> sms");
            call();//这里也有一把锁
        }
        public synchronized void call(){
        
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][498c0396c93944efb529c51b7aed55b8.png]

> lock版

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 17:56
     */
    // Synchronized
    public class Demo02 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Phone2 phone = new Phone2();
            new Thread(()->{
        
                phone.sms();
            },"A").start();
            new Thread(()->{
        
                phone.sms();
            },"B").start();
        }
    
    }
    
    class Phone2{
        
        Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public void sms(){
        
            lock.lock();
            try {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> sms");
                call();//这里也有一把锁
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
        public void call(){
        
            lock.lock();
            try {
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> call");
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    }

同理需要A把两把锁都释放了B才能拿到锁

![在这里插入图片描述][5deb847f2b804babbfec5e7e6da54207.png]

> 小结

细节问题：

lock锁必须配对，否则就会死在里面

![在这里插入图片描述][81b767e6c22b4f06980eb5f7862b13fd.png]

lock版和Synchronied版的区别：

*  lock版有两把锁，A线程拿到第一把的时候紧接着就拿到了第二把
 *  Synchronized版，只有一把锁

### 21.3 自旋锁 ###

> 使用自旋锁自定义锁

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 20:10
     */
    public class SpinlockDemo {
        
    	
        // 泛型为Thread 默认值为null
        AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
    
        // 加锁
        public void myLock(){
        
            Thread thread = Thread.currentThread();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==> myLock");
    
            // 自旋锁
            while (!atomicReference.compareAndSet(null,thread)){
        
    
            }
        }
        
        // 解锁
        public void myUnLock(){
        
            Thread thread=Thread.currentThread();
            System.out.println(thread.getName()+"===> myUnlock");
            atomicReference.compareAndSet(thread,null);
        }
    }

**测试**

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 20:19
     */
    public class TestSpinLock {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            SpinlockDemo lock = new SpinlockDemo();
    
            new Thread(() -> {
        
                lock.myLock();
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (Exception e) {
        
                    e.printStackTrace();
                } finally {
        
                    lock.myUnLock();
                }
            },"T1").start();
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            new Thread(() -> {
        
                lock.myLock();
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (Exception e) {
        
                    e.printStackTrace();
                } finally {
        
                    lock.myUnLock();
                }
            },"T2").start();
        }
    }

运行结果：

![在这里插入图片描述][452cd6550b4541f594be7095aed72275.png]

**T2一定要等T1释放了锁才能拿到且释放锁，在这之前进行自旋等待**

### 21.4 死锁 ###

> 死锁是什么

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 10]

> 死锁测试

/**
     * @author cVzhanshi
     * @create 2021-09-26 20:34
     */
    public class DeadLockDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            String lockA= "lockA";
            String lockB= "lockB";
    
            new Thread(new MyThread(lockA,lockB),"t1").start();
            new Thread(new MyThread(lockB,lockA),"t2").start();
        }
    }
    
    class MyThread implements Runnable{
        
    
        private String lockA;
        private String lockB;
    
        public MyThread(String lockA, String lockB) {
        
            this.lockA = lockA;
            this.lockB = lockB;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            synchronized (lockA){
        
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lock"+lockA+"===>get"+lockB);
                try {
        
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lockB){
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lock"+lockB+"===>get"+lockA);
                }
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][fdabcd1def664259b80cf7bf1f7ea937.png]

> 死锁排查，解决问题

1.  使用`jsp -l`定位进程号
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 11]
2.  使用`jstack 进程号`查看堆栈信息找到死锁
    
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 12]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/0e04927a7a714f8fb842e69af64b9db4.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/1ca546e500f7455cae0afc43665b406c.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/0cb891a21adf475b8a2b9db94ea9c22e.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/47628da1a3c941068816eb4dee3f63af.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[908eac5659ef40a3bbe5155214e2b2f9.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/908eac5659ef40a3bbe5155214e2b2f9.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/f61882d6a8514f8090d77a29c350efdb.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/5a6238e61af647c4b561db152fcc3e46.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_15,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/e2d66dde1bde4a0eb7975feaedad2344.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAY3blsZXnpLo=,size_14,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[fabcfced1dcc4f5bb9500d46026ae2e6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/fabcfced1dcc4f5bb9500d46026ae2e6.png
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[8152c210af254e75ae6ce9c22c57e1a9.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8152c210af254e75ae6ce9c22c57e1a9.png
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