一. 在 Java 5.0 提供了 java.util.concurrent （简称JUC ）包，在此包中增加了在并发编程中很常用
的实用工具类， 用于定义类似于线程的自定义子系统，包括线程池、异步 IO 和轻量级任务框架。提供可调的、灵活的线程池。还提供了设计用于多线程上下文中的 Collection 实现等。

二. volatile 关键字

/*
 * 一、volatile 关键字：当多个线程进行操作共享数据时，可以保证内存中的数据可见。
 * 					  相较于 synchronized 是一种较为轻量级的同步策略。
 * 
 * 注意：
 * 1. volatile 不具备“互斥性”
 * 2. volatile 不能保证变量的“原子性”
 */
public class TestVolatile {
	
	public static void main(String[] args) {
		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
		new Thread(td).start();
		
		while(true){
			if(td.isFlag()){
				System.out.println("------------------");
				break;
			}
		}
		
	}

}

class ThreadDemo implements Runnable {

	private volatile boolean flag = false;

	@Override
	public void run() {
		
		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (InterruptedException e) {
		}

		flag = true;
		
		System.out.println("flag=" + isFlag());

	}

	public boolean isFlag() {
		return flag;
	}

	public void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}

}

三. 原子变量与 CAS 算法

/*
 * 一、i++ 的原子性问题：i++ 的操作实际上分为三个步骤“读-改-写”
 * 		  int i = 10;
 * 		  i = i++; //10
 * 
 * 		  int temp = i;
 * 		  i = i + 1;
 * 		  i = temp;
 * 
 * 二、原子变量：在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。
 * 		1. volatile 保证内存可见性
 * 		2. CAS（Compare-And-Swap） 算法保证数据变量的原子性
 * 			CAS 算法是硬件对于并发操作的支持
 * 			CAS 包含了三个操作数：
 * 			①内存值  V
 * 			②预估值  A
 * 			③更新值  B
 * 			当且仅当 V == A 时， V = B; 否则，不会执行任何操作。
 */
public class TestAtomicDemo {

	public static void main(String[] args) {
		AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread(ad).start();
		}
	}
	
}

class AtomicDemo implements Runnable{
	
//	private volatile int serialNumber = 0;
	
	private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger(0);

	@Override
	public void run() {
		
		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (InterruptedException e) {
		}
		
		System.out.println(getSerialNumber());
	}
	
	public int getSerialNumber(){
		return serialNumber.getAndIncrement();
	}
	
	
}

/*
 * 模拟 CAS 算法
 */
public class TestCompareAndSwap {

	public static void main(String[] args) {
		final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					int expectedValue = cas.get();
					boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int)(Math.random() * 101));
					System.out.println(b);
				}
			}).start();
		}
		
	}
	
}

class CompareAndSwap{
	private int value;
	
	//获取内存值
	public synchronized int get(){
		return value;
	}
	
	//比较
	public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue){
		int oldValue = value;
		
		if(oldValue == expectedValue){
			this.value = newValue;
		}
		
		return oldValue;
	}
	
	//设置
	public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue){
		return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue);
	}
}

四. 同步容器类：ConcurrentHashMap

/*
 * CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet : “写入并复制”
 * 注意：添加操作多时，效率低，因为每次添加时都会进行复制，开销非常的大。并发迭代操作多时可以选择。
 */
public class TestCopyOnWriteArrayList {

	public static void main(String[] args) {
		HelloThread ht = new HelloThread();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread(ht).start();
		}
	}
	
}

class HelloThread implements Runnable{
	
//	private static List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
	
	private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
	
	static{
		list.add("AA");
		list.add("BB");
		list.add("CC");
	}

	@Override
	public void run() {
		
		Iterator<String> it = list.iterator();
		
		while(it.hasNext()){
			System.out.println(it.next());
			
			list.add("AA");
		}
		
	}
	
}

五. 闭锁

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待

/*
 * CountDownLatch ：闭锁，在完成某些运算是，只有其他所有线程的运算全部完成，当前运算才继续执行
 */
public class TestCountDownLatch {

	public static void main(String[] args) {
		final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(50);
		LatchDemo ld = new LatchDemo(latch);

		long start = System.currentTimeMillis();

		for (int i = 0; i < 50; i++) {
			new Thread(ld).start();
		}

		try {
			latch.await();
		} catch (InterruptedException e) {
		}

		long end = System.currentTimeMillis();

		System.out.println("耗费时间为：" + (end - start));
	}

}

class LatchDemo implements Runnable {

	private CountDownLatch latch;

	public LatchDemo(CountDownLatch latch) {
		this.latch = latch;
	}

	@Override
	public void run() {

		try {
			for (int i = 0; i < 50000; i++) {
				if (i % 2 == 0) {
					System.out.println(i);
				}
			}
		} finally {
			latch.countDown();
		}

	}

}

六, 实现 Callable 接口

类似于 Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。

/*
 * 一、创建执行线程的方式三：实现 Callable 接口。 相较于实现 Runnable 接口的方式，方法可以有返回值，并且可以抛出异常。
 * 
 * 二、执行 Callable 方式，需要 FutureTask 实现类的支持，用于接收运算结果。  FutureTask 是  Future 接口的实现类
 */
public class TestCallable {
	
	public static void main(String[] args) {
		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
		
		//1.执行 Callable 方式，需要 FutureTask 实现类的支持，用于接收运算结果。
		FutureTask<Integer> result = new FutureTask<>(td);
		
		new Thread(result).start();
		
		//2.接收线程运算后的结果
		try {
			Integer sum = result.get();  //FutureTask 可用于 闭锁
			System.out.println(sum);
			System.out.println("------------------------------------");
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

class ThreadDemo implements Callable<Integer>{

	@Override
	public Integer call() throws Exception {
		int sum = 0;
		
		for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
			sum += i;
		}
		
		return sum;
	}
	
}

七. 同步锁：Lock

实现了 Lock 接口，并提供了与synchronized 相同的互斥性和内存可见性。但相较于synchronized 提供了更高的处理锁的灵活性。

/*
 * 一、用于解决多线程安全问题的方式：
 * 
 * synchronized:隐式锁
 * 1. 同步代码块
 * 
 * 2. 同步方法
 * 
 * jdk 1.5 后：
 * 3. 同步锁 Lock
 * 注意：是一个显示锁，需要通过 lock() 方法上锁，必须通过 unlock() 方法进行释放锁
 */
public class TestLock {
	
	public static void main(String[] args) {
		Ticket ticket = new Ticket();
		
		new Thread(ticket, "1号窗口").start();
		new Thread(ticket, "2号窗口").start();
		new Thread(ticket, "3号窗口").start();
	}

}

class Ticket implements Runnable{
	
	private int tick = 100;
	
	private Lock lock = new ReentrantLock();

	@Override
	public void run() {
		while(true){
			
			lock.lock(); //上锁
			
			try{
				if(tick > 0){
					try {
						Thread.sleep(200);
					} catch (InterruptedException e) {
					}
					
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票，余票为：" + --tick);
				}
			}finally{
				lock.unlock(); //释放锁
			}
		}
	}
	
}

八. Condition 线程通信

描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用 Object.wait 访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个 Lock 可能与多个 Condition 对象关联。为了避免兼容性问题， Condition 方法的名称与对应的 Object 版本中的不同。

九. ReadWriteLock

维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。只要没有 writer，读取锁可以由多个 reader 线程同时保持。写入锁是独占的。
ReadWriteLock 读取操作通常不会改变共享资源，但执行写入操作时，必须独占方式来获取锁。对于读取操作占多数的数据结构。ReadWriteLock 能提供比独占锁更高的并发性。而对于只读的数据结构，其中包含的不变性，可以完全不需要考虑加锁操作

/*
 * 1. ReadWriteLock : 读写锁
 * 
 * 写写/读写 需要“互斥”
 * 读读 不需要互斥
 * 
 */
public class TestReadWriteLock {

	public static void main(String[] args) {
		ReadWriteLockDemo rw = new ReadWriteLockDemo();
		
		new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				rw.set((int)(Math.random() * 101));
			}
		}, "Write:").start();
		
		
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					rw.get();
				}
			}).start();
		}
	}
	
}

class ReadWriteLockDemo{
	
	private int number = 0;
	
	private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
	
	//读
	public void get(){
		lock.readLock().lock(); //上锁
		
		try{
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
		}finally{
			lock.readLock().unlock(); //释放锁
		}
	}
	
	//写
	public void set(int number){
		lock.writeLock().lock();
		
		try{
			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
			this.number = number;
		}finally{
			lock.writeLock().unlock();
		}
	}
}

 十. 线程8锁

/*
 * 题目：判断打印的 "one" or "two" ？
 * 
 * 1. 两个普通同步方法，两个线程，标准打印， 打印? //one  two
 * 2. 新增 Thread.sleep() 给 getOne() ,打印? //one  two
 * 3. 新增普通方法 getThree() , 打印? //three  one   two
 * 4. 两个普通同步方法，两个 Number 对象，打印?  //two  one
 * 5. 修改 getOne() 为静态同步方法，打印?  //two   one
 * 6. 修改两个方法均为静态同步方法，一个 Number 对象?  //one   two
 * 7. 一个静态同步方法，一个非静态同步方法，两个 Number 对象?  //two  one
 * 8. 两个静态同步方法，两个 Number 对象?   //one  two
 * 
 * 线程八锁的关键：
 * ①非静态方法的锁默认为  this,  静态方法的锁为 对应的 Class 实例
 * ②某一个时刻内，只能有一个线程持有锁，无论几个方法。
 */
public class TestThread8Monitor {
	
	public static void main(String[] args) {
		Number number = new Number();
		Number number2 = new Number();
		
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				number.getOne();
			} 
		}).start();
		
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
//				number.getTwo();
				number2.getTwo();
			}
		}).start();
		
		/*new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				number.getThree();
			}
		}).start();*/
		
	}

}

class Number{
	
	public static synchronized void getOne(){//Number.class
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
		}
		
		System.out.println("one");
	}
	
	public synchronized void getTwo(){//this
		System.out.println("two");
	}
	
	public void getThree(){
		System.out.println("three");
	}
	
}

十一. 线程池

/*
 * 一、线程池：提供了一个线程队列，队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁额外开销，提高了响应的速度。
 * 
 * 二、线程池的体系结构：
 * 	java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口
 * 		|--**ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口
 * 			|--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类
 * 			|--ScheduledExecutorService 子接口：负责线程的调度
 * 				|--ScheduledThreadPoolExecutor ：继承 ThreadPoolExecutor， 实现 ScheduledExecutorService
 * 
 * 三、工具类 : Executors 
 * ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池
 * ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。
 * ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程
 * 
 * ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务。
 */
public class TestThreadPool {
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1. 创建线程池
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
		
		List<Future<Integer>> list = new ArrayList<>();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			Future<Integer> future = pool.submit(new Callable<Integer>(){

				@Override
				public Integer call() throws Exception {
					int sum = 0;
					
					for (int i = 0; i <= 100; i++) {
						sum += i;
					}
					
					return sum;
				}
				
			});

			list.add(future);
		}
		
		pool.shutdown();
		
		for (Future<Integer> future : list) {
			System.out.println(future.get());
		}
		
		
		
		/*ThreadPoolDemo tpd = new ThreadPoolDemo();
		
		//2. 为线程池中的线程分配任务
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			pool.submit(tpd);
		}
		
		//3. 关闭线程池
		pool.shutdown();*/
	}
	
//	new Thread(tpd).start();
//	new Thread(tpd).start();

}

class ThreadPoolDemo implements Runnable{

	private int i = 0;
	
	@Override
	public void run() {
		while(i <= 100){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i++);
		}
	}
	
}

十二. 线程调度

/*
 * 一、线程池：提供了一个线程队列，队列中保存着所有等待状态的线程。避免了创建与销毁额外开销，提高了响应的速度。
 * 
 * 二、线程池的体系结构：
 * 	java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口
 * 		|--**ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口
 * 			|--ThreadPoolExecutor 线程池的实现类
 * 			|--ScheduledExecutorService 子接口：负责线程的调度
 * 				|--ScheduledThreadPoolExecutor ：继承 ThreadPoolExecutor， 实现 ScheduledExecutorService
 * 
 * 三、工具类 : Executors 
 * ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池
 * ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。
 * ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程
 * 
 * ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务。
 */
public class TestScheduledThreadPool {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
		
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			Future<Integer> result = pool.schedule(new Callable<Integer>(){

				@Override
				public Integer call() throws Exception {
					int num = new Random().nextInt(100);//生成随机数
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + num);
					return num;
				}
				
			}, 1, TimeUnit.SECONDS);
			
			System.out.println(result.get());
		}
		
		pool.shutdown();
	}
	
}

十三. Fork/Join 框架

采用 “工作窃取”模式（work-stealing）：当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队列中。

相对于一般的线程池实现， fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务的处理方式上.在一般的线程池中， 如果一个线程正在执行的任务由于某些原因无法继续运行， 那么该线程会处于等待状态。 而在fork/join框架实现中，如果某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行。 那么处理该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行.这种方式减少了线程的等待时间， 提高了性能。