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Java并发

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Java并发.png

线程

使用方法

  • 实现Runnable接口

  • 实现Callable接口

    • 可以用Future获得返回值

  • 继承Thread类

Java提供的机制

  • 线程池

    • Future submit
    • void execute

  • Daemon(守护线程)

    • JVM在所有非守护线程结束时退出
    • 栗子：负责GC的线程

  • sleep

    • 休眠当前正在执行的线程
    • 异常不能跨线程传播，所以必须在本地处理异常

  • yield

    • 告知线程调度者可以切换到其他线程了，但线程调度者未必听从

  • setPriority

    • 优先级高的线程被操作系统调度的优先级较高，但不能确保优先级高的线程一定先被执行

状态

特指 Java 虚拟机的线程状态

  • new

    • 创建后尚未启动

  • Runnable

    • 在JVM层面可运行，具体有没有运行要看底层操作系统的资源调度

  • blocked

    • 因为请求锁而不能得陷入阻塞

  • waiting

    • blocked是被动的，waiting是主动的

    • 进入

      • wait（无时间参数）
      • join（无时间参数）
      • park

    • 退出

      • notify/notifyAll
      • 目标线程执行完毕
      • unpark

  • timed_waiting

    • 在一定时间后被唤醒

    • 进入

      • wait（有时间参数）
      • join（有时间参数）
      • parkNanos/parkUtil

  • terminated

    • 线程任务执行完毕或异常

中断

线程

  • interrupt

    • 可以立即停止一个正在阻塞、等待的线程

  • InterruptedException

    • 如果线程正处于阻塞、等待的状态，interrupt会使线程发生interruptedException

  • interrupted

    • interrupt会标记目标线程，使线程的interrupted返回true

线程池

  • shutdown

    • 所有线程执行完后关闭

  • shutdownNow

    • 对每个线程调用interrupt方法

互斥同步

方法

  • synchronized

    • 同步代码块
    • 同步方法
    • 同步一个类
    • 同步一个静态方法

  • ReentrantLock

    • lock
    • unlock
    • tryLock(long timeout,TimeUnit unit)

比较

  • 实现者

    • synchronized由jvm实现
    • ReentrantLock由jdk实现

  • 性能

    • 新版本性能相似

  • 等待锁的线程是否可中断

    • synchronized：否
    • ReentrantLock：是

  • 公平锁

    • synchronized：只能非公平锁
    • ReentrantLock：默认非公平锁

  • 死锁

    • 使用synchronized，jvm确保不会死锁

选择

  • 优先synchronized

多线程协作

join

  • 将当前线程挂起直到目标线程结束

synchronized

  • wait

    • 将当前线程挂起等待notify或notifyAll

    • wait VS sleep

      • wait会释放锁，而sleep不会

  • notify

    • 唤醒一个因为请求锁而阻塞的线程

  • notifyAll

ReentrantLock

  • await

    • 将当前线程挂起等待signal或signalAll

  • signal

  • signalAll

Java内存模型

作用

  • 屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让 Java 程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果

内存

  • 分类

    • 主内存
    • 工作内存

    多线程内存模型.png

  • 内存间交互内存间的交互.png

特点

  • 原子性

    • 内存间的交互操作具有原子性
    • 使用原子类（AtomicInteger）确保操作的原子性
    • 使用synchronized确保操作的原子性

  • 可见性

    • volatile
    • synchronized
    • final

  • 重排

    • 编译器和处理器的指令重排可能会影响并发的正确性
    • volatile
    • synchronized

先行发生原则

  • single thread rule

    • 单线程内严格串行

  • monitor lock rule

    • unlock先于lock

  • volatile variable rule

    • 对volatile变量的写操作先于读操作

线程安全

不可变

  • final
  • String
  • 枚举类型
  • Collections.unmodifiableXXX()

互斥（阻塞）同步

  • synchronized
  • ReentrantLock

非阻塞同步

  • 乐观锁

    • StampedLock

      • tryOptimisticRead
      • validate

无同步

  • 栈封闭

    • 并发访问方法局部变量不会有线程安全问题

  • 线程本地存储

  • 可重入代码（pure code）