java并发知识点

Posted 2022-10-16 jin-blogs

前言

先列出java并发涉及的知识点,后面再慢慢补.

java并发

1 常见概念

进程/线程

• 进程:程序执行的实体,操作系统资源调度资源分配的基本单元
• 线程:程序执行的最小单元,拥有独立的堆栈和局部变量等属性,可以共享进程的资源

同步(Synchronous)/异步(Asynchronous)

• 同步是串行执行,阻塞
• 异步是并行执行,非阻塞

并发/并行

• 并发:多个任务交替执行
• 并行:多个任务同时执行

临界区

阻塞(Blocking)/非阻塞(Non-Blocking)

死锁/饥饿/活锁

JMM(java内存模型)

• 可见性
• 原子性
• 有序性

并发级别

• 阻塞(加锁阻塞)
• 无饥饿(公平锁实现无饥饿)
• 无锁(CAS)
• 无等待(Read-Copy-Update)

2 多线程基础

线程状态

• New:新建
• Runnable:运行中
• Blocked:阻塞, 等待锁是blocked
• Waiting:等待,Object.wait/Condition.await操作释放锁,线程进入等待状态
• Time-Waiting:超时等待, sleep()操作,不会释放锁
• Terminated:结束

基本操作

• 新建:Thread/Runnable
• 终止:stop(废弃)/interrupt
• 等待(wait)/通知(notify),必须配合Synchronous使用
• 挂起(suspend)/只需执行(resume),已废弃
• 等待线程结束join
• 谦让yield
• 优先级priority

线程池

Excutor

ExcutorService扩展Excutor

ThreadPoolExcutor线程池对象

Executors线程池工厂,返回指定类型的线程池对象

原理:

1线程池对象的构造函数:

• corePoolSize:线程池中的线程数量
• maximumPoolSize:线程池最大线程数量
• keepAliveTime:超过corePoolSize数量额线程的存活时间
• unit:时间单位
• workQueue:任务队列,有界队列:ArrayBlockingQueue/无界队列:LinkedBlockingQueue
• handler:拒绝策略

2线程池工厂:ThreadFactory,使用该工厂创建线程

3 锁

synchronized

• 原理:在JVM编译后,在入口处加上Monitorenter指令,结束位置或异常处加上monitorexit的指令;
• 作用:保证了JMM的三个特性:原子性/可见性(unlock之前保证变量会同步到主内存中去)/有序性(变量同一时刻只能由一个线程处理)

Lock/ReentrantLock

• 细粒度的锁,有lock()/unlock()/trylock操作;
• 可以实现公平锁和非公平锁(默认)
• 原理:AQS

volatile

• 保证可见性,不保证原子性
• 禁止指令重排序保证有序性

ThreadLocal

保存的数据可以看作线程内部局部变量;

实现:实现:当前线程有个ThreadLocalMap表,存储着当前ThreadLocal实例和对应的value;

乐观锁CAS(compare and swap)

synchronized和lock是悲观锁,CAS就是乐观锁

实现:修改数据时,需要三个参数:内存地址,旧的值,新的值, 只有旧的值等于当前内存地址中保存的值,才会更新为新的值

jvm对锁的优化:

• 锁消除:jvm会判断加锁的代码是否真的需要加锁,如果不需要会执行不加锁操作;
• 自旋锁:竞争锁失败后不会立即被挂起(线程的挂起需要操作系统配合,耗费资源),而是类似有个while(true)循环多少次后再去竞争锁;
• 偏向锁:同一个线程重复访问一个同步代码块时,可以直接获取到锁,免去了CAS加锁解锁的操作,使用锁竞争少的场景;
• 轻量级锁:
• 重量级锁

提高锁性能的建议

• 减少锁持有的时间
• 减少锁粒度
• 锁分离:读写锁
• 锁的粗化:频繁加锁释放锁也是不小的开销,粗化减少加锁次数

4 JUC并发包

Condition

Semaphore信号量

ReadWriteLock读写锁

CountDownLatch倒计时器

CycliBarrier栅栏

LockSupport线程阻塞工具

Fork/join

AQS(AbstractQueuedSynchronized)并发基础组件

并发容器

• 线程安全的Map:ConcurrentMap
• 线程安全的List:CopyOnWriteArrayList
• 高效队列ConcurrentLinkedQueue
• 阻塞队列BlockingQueue
• 双向队列Deque
• 随机数据结构SkipList