JUC并发编程(基础入门二)——ReadWriteLock、阻塞队列BlockingQueue

1ReadWriteLock 读写锁

1ReadWriteLock 是什么

ReadWriteLock 是一个读写锁接口，读写锁是用来提升并发程序性能的锁分离技术，ReentrantReadWriteLock 是 ReadWriteLock 接口的一个具体实现，实现了读写的分离，读锁是共享的，写锁是独占的，读和读之间不会互斥，读和写、写和读、写和写之间才会互斥，提升了读写的性能。

而读写锁有以下三个重要的特性：
（1）公平选择性：支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公平优于公平。
（2）重进入：读锁和写锁都支持线程重进入。
（3）锁降级：遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为读锁。

2ReadWriteLock的具体实现

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Test {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyCache myCache = new MyCache();
        int num = 6;
        for (int i = 1; i <= num; i++) {
    
    
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
    
    

                myCache.write(String.valueOf(finalI), String.valueOf(finalI));

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

        for (int i = 1; i <= num; i++) {
    
    
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
    
    

                myCache.read(String.valueOf(finalI));

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

/**
 *  方法未加锁，导致写的时候被插队
 */
class MyCache {
    
    
    private volatile Map<String, String> map = new HashMap<>();

    //存
    public void write(String key, String value) {
    
    
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始写入");
        map.put(key, value);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程写入ok");
    }

    //取
    public void read(String key) {
    
    
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始读取");
        map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程写读取ok");
    }
}

所以如果我们不加锁的情况，多线程的读写会造成数据不可靠的问题。
我们也可以采用synchronized这种重量锁和轻量锁 lock去保证数据的可靠。
但是这次我们采用更细粒度的锁：ReadWriteLock 读写锁来保证

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class Test {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyCache2 myCache = new MyCache2();
        int num = 6;
        for (int i = 1; i <= num; i++) {
    
    
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
    
    

                myCache.write(String.valueOf(finalI), String.valueOf(finalI));

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

        for (int i = 1; i <= num; i++) {
    
    
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
    
    

                myCache.read(String.valueOf(finalI));

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

}
class MyCache2 {
    
    
    private volatile Map<String, String> map = new HashMap<>();
    private ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public void write(String key, String value) {
    
    
        lock.writeLock().lock(); // 写锁
        try {
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始写入");
            map.put(key, value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程写入ok");

        }finally {
    
    
            lock.writeLock().unlock(); // 释放写锁
        }
    }

    public void read(String key) {
    
    
        lock.readLock().lock(); // 读锁
        try {
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始读取");
            map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程写读取ok");
        }finally {
    
    
            lock.readLock().unlock(); // 释放读锁
        }
    }
}

写的时候没有人插队，读得时候是有人插队的！！！

1线程开始写入
1线程写入ok
2线程开始写入
2线程写入ok
4线程开始写入
4线程写入ok
3线程开始写入
3线程写入ok
5线程开始写入
5线程写入ok
6线程开始写入
6线程写入ok
1线程开始读取
1线程写读取ok
2线程开始读取
2线程写读取ok
3线程开始读取
3线程写读取ok
4线程开始读取
4线程写读取ok
5线程开始读取
5线程写读取ok
6线程开始读取
6线程写读取ok

2阻塞队列BlockingQueue

1什么是阻塞队列？阻塞队列的实现原理是什么？如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型？

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列：在队列为空时，获取元素的线程会阻塞等待。当队列满时，存储元素的线程会阻塞等待。

当生产者线程试图向 BlockingQueue 放入元素时，如果队列已满，则线程被阻塞，当消费者线程试图从中取出一个元素时，如果队列为空，则该线程会被阻塞，正是因为它所具有这个特性，所以在程序中多个线程交替向 BlockingQueue 中放入元素，取出元素，它可以很好的控制线程之间的通信。

1BlockingQueue

是Collection的一个子类
什么情况下我们会使用阻塞队列
多线程并发处理、线程池

/**
     * 抛出异常
     */
    public static void test1(){
    
    
        //需要初始化队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        //抛出异常：java.lang.IllegalStateException: Queue full
//        System.out.println(blockingQueue.add("d"));
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        //如果多移除一个
        //这也会造成 java.util.NoSuchElementException 抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.remove());
    }
=======================================================================================
/**
     * 不抛出异常，有返回值
     */
    public static void test2(){
    
    
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        //添加 一个不能添加的元素 使用offer只会返回false 不会抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));

        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        //弹出 如果没有元素 只会返回null 不会抛出异常
        System.out.println(blockingQueue.poll());
    }
=======================================================================================
/**
     * 等待 一直阻塞
     */
    public static void test3() throws InterruptedException {
    
    
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        //一直阻塞 不会返回
        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");

        //如果队列已经满了， 再进去一个元素  这种情况会一直等待这个队列 什么时候有了位置再进去，程序不会停止
//        blockingQueue.put("d");

        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        //如果我们再来一个  这种情况也会等待，程序会一直运行 阻塞
        System.out.println(blockingQueue.take());
    }
=======================================================================================
/**
     * 等待 超时阻塞
     *  这种情况也会等待队列有位置 或者有产品 但是会超时结束
     */
    public static void test4() throws InterruptedException {
    
    
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);
        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");
        System.out.println("开始等待");
        blockingQueue.offer("d",2, TimeUnit.SECONDS);  //超时时间2s 等待如果超过2s就结束等待
        System.out.println("结束等待");
        System.out.println("===========取值==================");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println("开始等待");
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); //超过两秒 我们就不要等待了
        System.out.println("结束等待");
    }

2同步队列SynchronousQueue

同步队列 没有容量，也可以视为容量为1的队列；
进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放入一个元素；
put方法 和 take方法；
SynchronousQueue和 其他的BlockingQueue 不一样 它不存储元素；
put了一个元素，就必须从里面先take出来，否则不能再put进去值！
并且SynchronousQueue 的take是使用了lock锁保证线程安全的。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class Test {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        BlockingQueue<String> synchronousQueue = new java.util.concurrent.SynchronousQueue<>();
        // 往queue中添加元素
        new Thread(() -> {
    
    
            try {
    
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 01");
                synchronousQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 02");
                synchronousQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "put 03");
                synchronousQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
        // 取出元素
        new Thread(()-> {
    
    
            try {
    
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + synchronousQueue.take());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + synchronousQueue.take());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "take" + synchronousQueue.take());
            }catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}