Java高效并发(九)

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Java高效并发(九)

艾贺 2018-06-29 22:56:00 浏览800
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一段时间没有回顾多线程相关知识了,虽然工作中会用到一些多线程的内容,但都偏向于基础,今天重读多线程相关内容,发现有些东西还是需要注意下。这些一般是面试高频问题奥。

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Java内存模型

注意,Java内存模型(JMM)和JVM运行时数据区不是同一个概念,还有一个概念是Java对象模型下次可以单独拿出来说。

  • JMM都是围绕着原子性,可见性,有序性来讲的
  • JMM定义了JVM如何与计算机的内存进行交互

线程对变量的所有操作都需要在工作内存中完成,不可直接操作主内存。


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内存间的交互操作:
Lock,Unlock 主内存
Read,Write 主内存
Load,Store 工作内存的变量
Use,Assign 工作内存的变量

更多关于JMM的信息查看,多线程之Java内存模型

Volatile

Volatile可以说是Java虚拟机内提供的最轻量级同步机制,其只保证,可见性与有序性,不保证原子性。

可见性:当一条线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程来说是可以立刻得知的,另外两个可以实现可见性的关键字:Synchronizedfinal

有序性:如果再本线程内观察,所有的操作都是有序的,如果再一个线程中观察另外一个线程,那么所有的操作都是无序的。

Java与线程

并发不一定依赖多线程,如PHP中常见的多进程并发。Java的Thread类所有关键方法都是声明为Native的,所以Java并没有自己实现线程。

实现线程的三种方式:使用内核线程实现,使用用户线程实现,和使用用户线程加更加轻量级进程实现。

  1. 内核线程实现(KLT,Kernel-Level Thread)。程序一般不会直接使用内核线程,而是使用内核线程的一种高级接口,轻量级进程(LWP,Light Weight Process,LWP),先有内核线程,才能有轻量级进程。

缺点:各种线程操作,如创建,析构,及同步需要进行系统调用,而系统调用的代价比较高,需要在用户态和内核态中来回切换。消耗内核资源,一个系统支持轻量级的进程数量是有限制的。

  1. 用户线程实现,广义上说,一个线程只要不是内核线程,那就可以任务是用户线程。用户线程完全在用户态完成,不用内核的帮助,可以支持更大的线程数量。

缺点:没有内核支持,各种操作都比较复杂。现在基本弃用了。

  1. 用户线程 + 轻量级进程,综合两者的有点,用户进程与轻量级进程数量比是不定的。

线程调度

协同式调度:好处是实现简单,切换操作对线程自己是可知的,没有线程同步的问题,线程把自己的事情干完之后才进行线程切换。

缺点:如果程序编写不稳定,那么系统不可控制。一个进程坚持不让出CPU执行实现,就会导致系统崩溃。

抢占式调度(Java默认调度):每个线程由系统来分配执行和弦,线程的切换不由线程来决定,当一个进程出现问题,系统可以杀掉这个进程。

注意:并不是线程的优先级越高,线程就一定会优先执行,只是说优先级高的线程更可能被选择到。

Java线程状态转换

贴一张图,好好记:

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线程安全的实现方法

  • 互斥同步,加锁,悲观方案,保证共享数据同一时刻只有一个线程访问。,互斥是因,同步是果。
  • 非阻塞同步,CAS,乐观方案,先进行操作,如果没有其他线程也进行操作,那么就操作成功了,如果有其它线程也在操作共享数据,那么再重试。
  • 无同步方案,一般为纯代码,有一些特性,如不依赖堆上的公用系统资源

锁优化

  • 自旋锁与自适应自旋
    假如共享数据只会持续很短的一段时间,为了这段时间进行挂起和恢复线程并不值得,这时我们可以让后面请求锁的线程稍等一下,让线程进行一个忙循环(自旋),这就是所谓的自旋锁。

因为们有时不值得共享数据到底被锁了多久,盲目的自旋可能导致性能的损失,JDK1.6之后,系统引入了自适应的自旋,及在一次共享数据被锁定时,加入系统多次获得自旋锁,系统可以允许线程自旋的次数更多时间更久一些。如果多次没有获得自旋锁,那么系统下次可能会省略掉自旋锁。

  • 锁消除
    对一些不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。
  • 锁粗化
    有时候多个操作都对同一个对象加锁,频繁的加锁也会影响性能,那么系统就把锁的同步范围进行扩展。如StringBuffer()的多个append操作。

  • 偏向锁
    可以理解为偏袒锁,锁会偏向于第一个获得它的线程,如果接下来的执行过程中,该锁没有被其他线程获取,则持有偏向锁的线程将永远不在需要进行同步。

最后

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参考

  • 《深入理解JVM》

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