首页  思维导图  详情

多线程

2020-07-29 22:18:58   0  举报





仅支持查看

AI智能生成

多线程和锁

多线程

乐观锁

悲观锁

作者其他创作

大纲/内容

线程

线程安全

包含原子性和可见性两个方面

volatile，JVM虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

内存模型

在当前内存模型下，线程可以把变量保存到本地内存（比如机器的寄存器）中，这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝，造成数据的不一致。

要解决这个问题，就需要把变量声明为volatile，这就指示JVM，这个变量是不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取

为什么使用多线程

充分利用计算机处理性能，提高程序运行的效率

任务处理异步化，快速返回客户端程序响应

如何实现多线程

继承Thread类，重写run（）方法

实现Runnable接口，重写run（）方法

实现Callable接口，重写call方法（有返回值）

使用线程池（有返回值）

synchronized关键字

使用方式

修饰实例方法

作用与当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁

修饰静态方法

作用于当前对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁

修饰代码块

指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁

单例模式

懒汉式

饿汉式

双重校验锁

枚举

线程池

为什么使用线程池

降低资源消耗

通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗

提高响应速度

当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行

提高线程的可管理性

线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

应用场景

需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间较短

对性能要求苛刻的应用

接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用

创建方式

Thread PoolExecutor构造方法（需要设置具体的参数）

通过Executors工具类来实现（不推荐）

Fixed Thread Pool

返回一个固定线程数量的现称此

可能堆积大量请求，从而导致OOM

SingleThreadExecutor

返回一个只有一个线程的线程池

可能堆积大量请求，从而导致OOM

CachedThreadPool

返回一个可根据实际情况调整数量的线程池

可能会创建大量线程，从而导致OOM

ScheduleThreadPool

可能会创建大量线程，从而导致OOM

锁

乐观锁与悲观锁

乐观锁

乐观锁对应于生活中乐观的人总是想着往好的方向发展

实现

版本号机制或时间戳

在数据表中加version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加以。当线程A需要更新数据时，在读取数据的同时也会读取verision值，在提交更新时，若刚才读到的version值为当前数据库中的version值相等时才哥更新，否则重试更新操作，直到更新成功

CAS（compareAndSet）

在不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步。

缺点

ABA问题

问题：如果一个变量V初次读取的时候时A，并且在准备赋值的时候检查它仍为A，并不能说明它的值没被其他线程修改过，因为在这段时间它的值可能被修改为其他值，然后又改回A。

解决：JDK1.5之后，AtomicStampedReference类提供了compareAndSet方法就是检查当前引用是否等于引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置给新的更新值

循环时间长开销大

问题：自旋CAS如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。

解决：如果JVM能支持处理器提供的pause指令那么效率会有一定提升

只能保证一个共享变量的原子操作

问题：CAS只对单个共享变量有效

解决：JDK1.5之后，把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作，所以我们就可以使用锁货利用AtomicReference类把多个共享变量合成一个共享变量来操作

CAS与synchronized

CAS用于写比较少的情况下，synchronized用于写比较多的情况下

悲观锁

悲观锁对应于生活中悲观的人总是想着事情往最坏的方向发展

每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁

实现

synchronized

ReentrantLock

独享锁与共享锁

独享锁

该锁一次只能被一个线程所持有

实现：互斥锁

ReentrantLock

共享锁

该锁可被多个线程所持有

实现：读写锁

ReadWriteLock

可重入锁与非可重入锁

可重入锁（递归锁）

指同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁（前提是锁对象得是同一个对象），不会因为之前已经获取过锁还没有释放而阻塞

ReentrantLock和synchronized都是可重入锁

性能区别

在synchronized优化之前，性能比ReentrantLock差很多，但自从synchronized引入了偏向锁、轻量级锁（自旋锁）后，两者性能差不多

功能区别

ReentrantLock是需要手动声明与释放锁，所以为了避免忘记手工释放锁造成死锁，最好在finnally中声明释放锁

ReentrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁，synchronized只能是非公平锁

ReentrantLock可以分组唤醒需要唤醒的线程

提供中断等待锁的线程的机制

来源区别

synchronized依赖于JVM

ReentrantLock依赖于API

需要lock（）和unlock（）方法配合try/finally语句块来完成

可重入锁的特点就是可以避免死锁

子主题

公平锁与非公平锁

公平锁

多个线程按照申请锁的是顺序来获取锁

非公平锁

顺序不一致，可能造成优先级反转或者饥饿现象

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁是指锁的状态，针对优化synchronized引入

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取所。降低获取锁的代价

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能

重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低

自旋锁

在Java中，自旋锁是指舱室获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是会消耗CPU

区别

synchronized与lock区别

lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现的

通过lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到

synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而lock在发生异常时，如果没有主动通过unlock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用lock时需要在finally块中释放锁；

lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

lock可以提高多个线程进行操作的效率（读写锁）

在性能上，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时，此时lock的性能要远远优于synchronized。

synchronized与volatile区别

volatile关键字解决的是变量和多个线程之间的可见性，而synchronized关键字解决的是访问共享资源的同步性

volatile只能用于修饰变量，而synchronized可以修饰方法，以及代码块。（volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能要比synchronized要好，随着jdk新版本的发布，synchronized关键字在执行上得到很大的提升，在开发中使用synchronized关键字的比率还是比较大）

多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞

volatile能保证变量在多个线程之间的可见性，但不能保证原子性；而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公有内存中的数据同步

Runnable接口与Callable接口的区别

Runnable接口不会返回结果但是Callable接口可以返回结果

执行execute（）方法和submit（）方法的区别

execute（）方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功与否

submit（）方法用于提交需要返回值的任务，线程池会返回一个future类型的对象，通过这个future对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过get（）方法来获取返回值，get（）方法会阻塞当前线程直到任务完成

Atomic

指一个操作是不可中断的

JUC包中的原子类

基本类型（使用原子的方式更新基本类型）

AtomicInteger