红黑树先提前备点儿干货......

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了红黑树先提前备点儿干货......相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


【红黑树】先提前备点儿干货......

~再谝Java中的原子性~

【红黑树】先提前备点儿干货......

~可见性~

【红黑树】先提前备点儿干货......

~有序性~

【红黑树】先提前备点儿干货......
【红黑树】先提前备点儿干货......

⚠️⚠️⚠️指令重排序不会影响单个线程的执行,但是会影响到线程并发执行的正确性

要想并发程序正确地执行,必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证,就有可能会导致程序运行不正确。


~Java有序性~

在Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。

即不需要通过任何手段就能够得到保证的有序性,这个通常也称为 happens-before 原则。如果两个操作的执行次序无法从happens-before原则推导出来,那么它们就不能保证它们的有序性,虚拟机可以随意地对它们进行重排序。

程序次序规则一个线程内按照代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作

锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作

volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作

传递规则:如果操作A先行发生于操作B,而操作B又先行发生于操作C,则可以得出操作A先行发生于操作C

线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作

线程中断规则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生

线程终结规则:线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行

对象终结规则:一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始


⚠️针对第条虚拟机可能会对程序代码进行指令重排序。虽然进行重排序,但是最终执行的结果是与程序顺序执行的结果一致的,它只会对不存在数据依赖性的指令进行重排序。在单个线程中,程序执行看起来是有序执行的。事实上,这个规则是用来保证程序在单线程中执行结果的正确性,但无法保证程序在多线程中执行的正确性。


~是不是叒想到了volatile?~    那就顺便谝一哈volatile.......

1. volatile保证可见性

一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,就具备了两层语义:

  • 保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的。

  • 禁止指令重排序


【死循环】每个线程在运行过程中都有自己的工作内存,那么线程1在运行的时候,会将stop变量的值拷贝一份放在自己的工作内存当中。当线程2更改了stop变量的值之后,但是还没来得及写入主存当中,线程2转去做其他事情了,那么线程1由于不知道线程2对stop变量的更改,因此还会一直循环下去。


【解决方案】volatile关键字修饰,如volatile boolean stop = false;  那有啥不一样:

第一:使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存

第二:若使用volatile关键字。当线程2进行修改时,会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效(反映到硬件层的话,就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);

第三:由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效,所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取~是不是又想起了CAS呢?


⚠️⚠️⚠️~Volatile只能保证可见性,保证不了原子性!!!~

如自增 i++ 操作不是原子性操作,而且volatile也无法保证对变量的任何操作都是原子性的。

解决方案:可以通过synchronized、lock进行加锁,来保证操作的原子性。也可以通过AtomicIntegerAtomic是利用CAS来实现原子性操作的(Compare And Swap),CAS实际上是利用处理器提供CMPXCHG指令实现的,而处理器执行CMPXCHG指令是一个原子性操作).


2. volatile禁止指令重排序

1)当程序执行到volatile变量的读操作or写操作时,在其前面的操作的更改肯定全部已经进行,且结果已经对后面的操作可见;在其后面的操作肯定还没有进行;

2)在进行指令优化时,不能将再对volatile变量的读操作或者写操作的语句放在其后面执行,也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。

例子~


处理器为了提高处理速度(为啥会有缓存?答:速度不匹配)不直接和内存进行交互,而是将系统内存的数据独到内部缓存后再进行操作,但操作完后不知什么时候会写到内存。

如果对声明了volatile变量进行写操作时,JVM会向处理器发送一条Lock前缀的指令,将这个变量所在缓存行的数据写会到系统内存。 这一步确保了如果有其他线程对声明了volatile变量进行修改,则立即更新主内存中数据

Lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障/栅栏MemoryFence,它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置,也不会把前面的指令排到内存屏障的后面;即在执行到内存屏障这句指令时,在它前面的操作已经全部完成。


~适合哪些场景使用?


1)对变量的写操作不依赖于当前值。

2)该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。DCL~Double Check Lock双重锁校验


~为什么要使用 volatile修饰 instance?

因为 instance = new Singleton() 不是一个原子操作。执行的流程:

1.给 instance 分配内存

2.调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量~半初始化状态,即成员变量是默认初始值,

3.将instance对象指向分配的内存空间(执行完这步 instance 就为非 null 了)。

但是在JIT/即时编译器中存在指令重排序的优化。第2步和第3步的顺序是不能保证的,最终的执行顺序可能是 1-2-3 or 1-3-2。如果是后者,则在第3步执行完毕、第2步未执行之前,被线程2抢占了,这时instance已经是非null了(但却没有初始化),所以线程2会直接返回instance,此时使用报错。

以上是关于红黑树先提前备点儿干货......的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

java数据结构和算法06(红黑树)

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红黑树是怎么实现的,看这篇真的就够了!

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