前言

先列出java併發涉及的知識點,後面再慢慢補.

java併發

1 常見概念

進程/線程

• 進程:程式執行的實體,操作系統資源調度資源分配的基本單元
• 線程:程式執行的最小單元,擁有獨立的堆棧和局部變數等屬性,可以共用進程的資源

同步(Synchronous)/非同步(Asynchronous)

• 同步是串列執行,阻塞
• 非同步是並行執行,非阻塞

併發/並行

• 併發:多個任務交替執行
• 並行:多個任務同時執行

臨界區

阻塞(Blocking)/非阻塞(Non-Blocking)

死鎖/饑餓/活鎖

JMM(java記憶體模型)

• 可見性
• 原子性
• 有序性

併發級別

• 阻塞(加鎖阻塞)
• 無饑餓(公平鎖實現無饑餓)
• 無鎖(CAS)
• 無等待(Read-Copy-Update)

2 多線程基礎

線程狀態

• New:新建
• Runnable:運行中
• Blocked:阻塞, 等待鎖是blocked
• Waiting:等待,Object.wait/Condition.await操作釋放鎖,線程進入等待狀態
• Time-Waiting:超時等待, sleep()操作,不會釋放鎖
• Terminated:結束

基本操作

• 新建:Thread/Runnable
• 終止:stop(廢棄)/interrupt
• 等待(wait)/通知(notify),必須配合Synchronous使用
• 掛起(suspend)/只需執行(resume),已廢棄
• 等待線程結束join
• 謙讓yield
• 優先順序priority

線程池

Excutor

ExcutorService擴展Excutor

ThreadPoolExcutor線程池對象

Executors線程池工廠,返回指定類型的線程池對象

原理:

1線程池對象的構造函數:

• corePoolSize:線程池中的線程數量
• maximumPoolSize:線程池最大線程數量
• keepAliveTime:超過corePoolSize數量額線程的存活時間
• unit:時間單位
• workQueue:任務隊列,有界隊列:ArrayBlockingQueue/無界隊列:LinkedBlockingQueue
• handler:拒絕策略

2線程池工廠:ThreadFactory,使用該工廠創建線程

3 鎖

synchronized

• 原理:在JVM編譯後,在入口處加上Monitorenter指令,結束位置或異常處加上monitorexit的指令;
• 作用:保證了JMM的三個特性:原子性/可見性(unlock之前保證變數會同步到主記憶體中去)/有序性(變數同一時刻只能由一個線程處理)

Lock/ReentrantLock

• 細粒度的鎖,有lock()/unlock()/trylock操作;
• 可以實現公平鎖和非公平鎖(預設)
• 原理:AQS

volatile

• 保證可見性,不保證原子性
• 禁止指令重排序保證有序性

ThreadLocal

保存的數據可以看作線程內部局部變數;

實現:實現:當前線程有個ThreadLocalMap表,存儲著當前ThreadLocal實例和對應的value;

樂觀鎖CAS(compare and swap)

synchronized和lock是悲觀鎖,CAS就是樂觀鎖

實現:修改數據時,需要三個參數:記憶體地址,舊的值,新的值, 只有舊的值等於當前記憶體地址中保存的值,才會更新為新的值

jvm對鎖的優化:

• 鎖消除:jvm會判斷加鎖的代碼是否真的需要加鎖,如果不需要會執行不加鎖操作;
• 自旋鎖:競爭鎖失敗後不會立即被掛起(線程的掛起需要操作系統配合,耗費資源),而是類似有個while(true)迴圈多少次後再去競爭鎖;
• 偏向鎖:同一個線程重覆訪問一個同步代碼塊時,可以直接獲取到鎖,免去了CAS加鎖解鎖的操作,使用鎖競爭少的場景;
• 輕量級鎖:
• 重量級鎖

提高鎖性能的建議

• 減少鎖持有的時間
• 減少鎖粒度
• 鎖分離:讀寫鎖
• 鎖的粗化:頻繁加鎖釋放鎖也是不小的開銷,粗化減少加鎖次數

4 JUC併發包

Condition

Semaphore信號量

ReadWriteLock讀寫鎖

CountDownLatch倒計時器

CycliBarrier柵欄

LockSupport線程阻塞工具

Fork/join

AQS(AbstractQueuedSynchronized)併發基礎組件

併發容器

• 線程安全的Map:ConcurrentMap
• 線程安全的List:CopyOnWriteArrayList
• 高效隊列ConcurrentLinkedQueue
• 阻塞隊列BlockingQueue
• 雙向隊列Deque
• 隨機數據結構SkipList