多线程与高并发的一些知识总结

Posted 2021-07-22 scanner小霸王

1.CAS（比较和交换compareAndSwap）：

概念（无锁）
1）读取当前值E，计算结果V，比较E与新值N是否一样；
2）一样的话就证明这个过程没有发生改变，直接修改值为V；
3）否则，将值置为N（被其他线程改变后的值），重复1），2）步骤

2.64位虚拟机，8个字节（意思就是能被8整除，对齐部分就是为了补齐字节后被 8整除的）

new 一个对象T{int m =8;} new T();
会开辟一个空间
主要四个部分：
（markword 8个字节
（压缩后4个字节，a,存在锁的信息;b.gc标记信息;c.hashCode），
klass pointer（记录属于哪个.class文件），
变量 int m 4个字节，padding （对齐））

3.用户态和内核态区别

内核态（Kernel Mode）：运行操作系统程序，操作硬件
用户态（User Mode）：运行用户程序

4.锁的升级

1）
a).new 的时候若偏向锁未启动 普通对象
b) new的时候若偏向锁启动 直接 偏向锁状态
无锁态(00000001)–>
偏向锁(00000101)
（只要有另外一个线程来争，就会升级为轻量级锁）
–>轻量级锁/自旋锁 无锁(00000000)（自旋《即循环，需要占用cpu资源》超过10次或者线程总数超过总核数的1/2）
–>重量级锁(00000010)

偏向锁：当前线程的指针指向markword
（没有抢占资源，存在的原因：多数sychronized方法，很多情况只有一个线程在运行）
轻量级锁：（需要抢锁，看谁能把标签贴到markword上去，不需要经过操作系统内核的）
重量级锁：（需要向操作系统申请）
2）轻量级别锁vs重量级锁
a）轻量锁执行时间短，适用与线程多，时间短的
b）重量锁不需要cpu资源，将线程扔进等待队列，轮到你了，才叫醒

c)
偏向锁,自旋锁都是用户空间完成的
重量级锁是需要内核申请的

5.volatile的作用

1）线程可见性
java中，堆内存是线程共享的，而每个线程都有字节独享的内存用于工作。所以，当线程访问到堆内存中的共享变量时候，会copy一份到自己的工作空间。之后在对空间中的值进行操作，完成后再重新写回堆内存。
所以，当有多个线程同时访问这个变量的时候，可能无法拿到实时的值。
可见性的原理：
MESI（缓存一致性）协议:
a）.写数据时候，发现是共享变量，会发出信号通知其他CPU设置改变量的缓存行为无效状态
b).当其他CPU使用这个变量的时候，会失去观察是否有更改的信号，当发现缓存行失效时候，会从主内存（堆中）重新读取此变量。
优点：高效（非锁机制）
缺点：仅仅保证可见性，不保证数据一致性。
参考博客：https://www.cnblogs.com/nysd/p/12547703.html

2）防止指令重排序
new 一个对象(创建一个对象，初始化，建立关联)
DCL单例锁的双重判断
a)怎么实现：JSR内存屏障
b)不管如何重排序，单线程执行结果不会改变

6.缓存行：

当我们从主存里面读数据的时候，是按照一行或者一块来着（一行64个字节）
缓存行越大，局部性空间效率越大，但读取时间慢；
缓存行越小，局部性空间效率越低，但读取的时间快

1)伪共享，缓存行失效
那么为什么会出现伪共享问题呢？上诉的情况再扩展一下，假设在多线程情况下，x，y两个共享变量在同一个缓存行中，核a修改变量x，会导致核b，核c中的x变量和y变量同时失效。
此时对于在核a上运行的线程，仅仅只是修改了了变量x，却导致同一个缓存行中的所有变量都无效，需要重新刷缓存