一、信号量Semaphore
本质上就是一个计数器,描述了一种"可用资源"的个数
申请资源(P操作):使得计数器-1
释放资源(V操作):使得计数器+1
如果计数器为0了,继续申请资源,就会触发阻塞
上述+1 -1 这些操作,都是原子的
Java把操作系统提供的信号量进行封装
java
package Thread;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class demo4 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
semaphore.acquire();
System.out.println("执行P操作");
semaphore.acquire();
System.out.println("执行P操作");
semaphore.acquire();
System.out.println("执行P操作");
semaphore.acquire();
System.out.println("执行P操作");
}
}
最后输出:

java
package Thread;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class demo4 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
semaphore.acquire();
System.out.println("执行P操作");
semaphore.release();
System.out.println("执行V操作");
}
}
输出:

通过信号量来实现原子操作:
java
package Thread;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class demo5 {
private static int count = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
Thread t1 = new Thread(()->{
for(int i=0;i<5000;i++){
try {
semaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
count++;
semaphore.release();
}
});
Thread t2 = new Thread(()->{
for(int i=0;i<5000;i++){
try {
semaphore.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
count++;
semaphore.release();
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(count);
}
}
输出:

信号量,相当于"锁"概念的进一步延申。锁,可以视为是"初始值为1"的特殊信号量。
小结:编写线程安全代码的时候:
1.加锁(最主要)
2.CAS/原子类
3.信号量
java
package Thread;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class demo6 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(8);
for(int i=0;i<8;i++){
int id =i;
Thread t = new Thread(()->{
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();}
System.out.println("线程"+id+"执行完毕");
latch.countDown();//计数器减1
});
t.start();
}
//主线程通过await等待所有线程执行完毕
//awaur阻塞,直到countDownLatch调用latch.countDown()减为0
latch.await();
}
}
二、多线程环境使用ArrayList

三、多线程环境使用哈希表
HashMap线程不安全
解决方案:
1)自己加锁
2)Hashtable类似于Vector,在关键方法加了synchronized
java
package Thread;
import java.util.Hashtable;
public class demo7 {
public static void main(String[] args) {
Hashtable<String,String> hashtable = new Hashtable<>();
hashtable.put("k1", "v1");
hashtable.put("k2", "v2");
hashtable.put("k3", "v3");
hashtable.get("v1");
}
}


但是不推荐使用,因为这是个JDK即将要废弃的方案
3)ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap,最大的调整就是针对锁的粒度进行了优化
Hashtable来说,针对this加锁,任何一个线程,只要操作你这个hash表就可能触发锁竞争

两个线程,针对同一个变量进行修改,所以对于哈希表的操作来说,如果两个线程的修改,是在不同的链表上,本身就是线程安全的。只需要针对同一个链表的修改,才引入阻塞。

ConcurrentHashMap使用了锁桶方案,使竞争更小。实践中,一个hash表,桶的个数非常多,针对哈希表元素的操作,大概率是分布在不同的桶上真正触发锁竞争的情况是非常小的,几乎忽略不计。
那么问题来了,ConcurrentHashMap多引入这些锁,是否会有额外的"空间开销",Java任意对象都可以作为锁对象。实际上直接拿每个链表的头结点作为锁对象即可。
size随着put,remove触发++ 和--
ConcurrentHashMap采取了原子类的方案,基于CAS操作,针对size
ConcurrentHashMap扩容的时候,采取"化整为零的方案"
扩容:搞更大的数组,把原来数组的所有链表元素,重新hash到新数组的链表上。元素本身元素特别多,那么扩容开销就很大。
进行上述搬运的过程中,为了保证线程安全,当然是得加锁的。如果全部进行搬运,持有锁的的实践就会特别长,导致其他线程无法正常使用哈希表了。
因此,ConcurrentHashMap在扩容的时候,不会一股脑把所有的键值全部搬运过去,而是每次都只搬运一点点,以确保这单次搬运的速度足够快,持有锁的实践足够段,一旦触发搬运,每次进行get,put,remove...都会搬运一点。
*假如对size进行加锁,是不是相当于又对this整体加锁:整个哈希表就一个size变量,所有针对size操作的线程就都会引起锁竞争了。前面锁桶方案带来的提升,就被稀释掉了。