Java 并发编程线程简介 ( 并发类型 | 线程状态 | CPU 数据缓存 )

Posted 2021-09-23 韩曙亮

文章目录

• 一、并发类型
• 二、线程状态
• 三、CPU 数据缓存

一、并发类型

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并发类型 :

• Thread
• Runnable
• Future
• ThreadPool

其中 Runnable , ThreadPool 都是基于 Thread 执行的 ;

二、线程状态

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线程状态 :

线程刚创建时 , 处于 " 新建状态 " ;

调用线程 start() 方法之后 , 线程进入 Runnable " 可运行状态 " , 此时等待 OS 调度分配 CPU 时间片 运行 ;

线程分配到 CPU 时间片 之后 , 线程进入 Running " 运行状态 " , 如果线程分配的 CPU 时间片运行完毕 , 线程又回到 Runnable " 可运行状态 " ;

如果运行过程中 , 手动调用了 Thread.sleep() 或 join()方法 , 线程进入了 " 阻塞状态 " , 线程唤醒之后又回到 Runnable " 运行状态 " ;

线程运行完毕之后 , 或者线程执行出现异常 , 进入 Dead " 死亡状态 " ;

三、CPU 数据缓存

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程序执行时 , 主要是 CPU 执行程序中的指令 , 指令的运行 , 还需要 加载相应的数据 ;

CPU 运行的速度很快 , 如果每次 使用 I/O 总线访问内存获取 CPU 执行所需的数据 , 无法将 CPU 的性能优势发挥到最大 ;

数据从 磁盘 中读取 , 加入到 内存 中 , 线程执行后 , 会将需要操作的数据加入到 CPU 缓存 中 ;

CPU 缓存分为 L1 , L2 , L3 , $3$ 个级别的缓存 , 如下图所示 ;

CPU 执行线程时 , 不直接操作内存中的数据 , 而是通过 CPU 缓存进行处理 ;

JMM ( Java Memory Model - Java 内存模型 ) 参考了 CPU 缓存模型 , CPU 都是多核的 , 每个核中都有 L1 和 L2 缓存 , L3 缓存整个 CPU 的所有核心共同使用 ;

Java 内存模型只是一种规范 ;

Java 虚拟机运行时内存 , 是不同的虚拟机实现的不同的内存使用方式 ;

每种虚拟机的底层实现都是不同的 ;

Java 线程 运行时 , 每个 Java 线程都配套一个 工作内存 , 然后工作内存从 主内存 中获取数据 , 主内存被所有工作内存共享 ;

• 工作内存 就是 线程的 本地内存 , 其中存储的是主内存中的 变量副本 , 使用主内存的变量前 , 先将变量拷贝工作内存中 ;
• 当在线程中 修改了工作内存中的数据 , 需要同时 将变量的修改同步到主内存中 ;

这里的 工作线程 / 本地线程 相当于 CPU 中的 L1 / L2 缓存 , 主内存 相当于 CPU 中的 L3 缓存 ;

如果多个线程同时对 主内存 中的同一个变量进行修改 , 变量的值被不同线程按照不同顺序进行改变 , 主线程中的这个变量是 线程不安全的 ;