多线程
2021-09-28 11:09:37 22 举报AI智能生成
多线程知识点
作者其他创作
大纲/内容
synchronized
原理
同步代码块
使用monitorenter和monitorexit指令
同步方法
方法修饰符上的ACC_SYNCHRONIZED
Java对象头
Mark Word（标记字段）
哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志（无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁）、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳
Klass Pointer（类型指针）
Monitor
一个同步工具，也可以描述为一种同步机制，它通常被描述为一个对象，Monitor 是线程私有的数据结构，每一个线程都有一个可用monitor record列表，同时还有一个全局的可用列表
锁优化（升级）
无锁
偏向锁
轻量级锁
重量级锁
volatile
操作系统语意
CPU和主存的不一致性，出现了高速缓存机制
高速缓存机制在多线程情况下，会出现数据不一致的问题。
缓存不一致问题解决方法
给总线加锁
缓存一致性协议
当某个CPU在写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，则会通知其他CPU告知该变量的缓存行是无效的，因此其他CPU在读取该变量时，发现其无效会重新从主存中加载数据。
概念
原子性、可见性、有序性
原理
保证可见性、不保证原子性
Java内存屏障
禁止指令重排序
happen-before
happens-before原则规则
JUC
AQS
同步队列
概念
FIFO双向队列
AQS则会将当前线程已经等待状态等信息构造成一个节点（Node）并将其加入到CLH同步队列，同时会阻塞当前线程，当同步状态释放时，会把首节点唤醒（公平锁），使其再次尝试获取同步状态。 在CLH同步队列中，一个节点表示一个线程，它保存着线程的引用（thread）、状态（waitStatus）、前驱节点（prev）、后继节点（next）
入队
AQS通过“死循环”的方式来保证节点可以正确添加
出队
首节点的线程释放同步状态后，将会唤醒它的后继节点（next）
同步状态获取与释放
唤醒与阻塞线程
ReentrantLock
概念
继承AQS，实现Lock，实现由内部类子类Sync的实现类FairSync和NonFairSync实现公平锁和非公平锁
获取锁
尝试快速获取锁，如果获取失败，则调用acquire(int arg)方法
调用tryAcquire(int arg)方法
逻辑：首先判断同步状态state == 0 ?，如果是表示该锁还没有被线程持有，直接通过CAS获取同步状态，如果成功返回true。如果state != 0，则判断当前线程是否为获取锁的线程，如果是则获取锁，成功返回true。成功获取锁的线程再次获取锁，这是增加了同步状态state。
释放锁
Sync的release(int arg)释放锁
调用tryRelease(int arg)
只有当同步状态彻底释放后该方法才会返回true。当state == 0 时，则将锁持有线程设置为null，free= true，表示释放成功
公平锁与非公平锁
获取锁的时候是否按照FIFO的顺序来。释放锁不存在公平性和非公平性
ReentrantLock与synchronized区别
相同点
可重入锁
加锁方式同步，而且都是阻塞式的同步
不同点
加锁解锁方式（ReentrantLock手动，synchronized由jvm自动）
灵活性（ReentrantLock更灵活）
是否等待可中断（ReentrantLock可中断）
公平锁（ReentrantLock都可以，synchronized非公平锁）
条件condition（ReentrantLock支持）
获取线程状态（ReentrantLock提供）
使用场景
synchronized：资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的
ReentrantLock提供了多样化的同步，在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态
CAS
概念
CAS中有三个参数：内存值V、旧的预期值A、要更新的值B，当且仅当内存值V的值等于旧的预期值A时才会将内存值V的值修改为B，否则什么都不干。
atomic类原理
概念：valueOffset为变量值在内存中的偏移地址，unsafe就是通过偏移地址来得到数据的原值的。
AtomicInteger
addAndGet()方法
unsafe.getAndAddInt
compareAndSwapInt
CAS缺陷
循环时间太长
只能保证一个共享变量原子操作
ABA问题
解决方法：版本号，Java提供了AtomicStampedReference来解决
并发工具类
CountDownLatch
在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待
CyclicBarrier
它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)
Semaphore
一个控制访问多个共享资源的计数器
Exchanger
对元素进行配对和交换的线程的同步点
ThreadLocal
概念
为每一个线程创建一个单独的变量副本
原理
ThreadLocalMap实现
内部利用Entry来实现key-value的存储，Entry实现WeakReference（弱引用）
ThreadLocal为什么会内存泄漏
key为ThreadLocal为弱引用，当key==null，就会回收，但是value却不是弱引用，还有强引用关系，不能回收，所以导致内存泄漏
线程池ThreadPoolExecutor
线程池参数解析
corePoolSize
maximumPoolSize
keepAliveTime
unit
workQueue
ArrayBlockingQueue
LinkedBlockingQueue
SynchronousQueue
PriorityBlockingQueue
threadFactory
handler
AbortPolicy
CallerRunsPolicy
DiscardOldestPolicy
DiscardPolicy
线程池操作流程
分支主题
Executors的三种线程池
FixedThreadPool
流程使用
corePoolSize 和 maximumPoolSize都设置为创建FixedThreadPool时指定的参数nThreads，意味着当线程池满时且阻塞队列也已经满时，如果继续提交任务，则会直接走拒绝策略，该线程池不会再新建线程来执行任务，而是直接走拒绝策略。FixedThreadPool使用的是默认的拒绝策略，即AbortPolicy，则直接抛出异常。
workQueue使用LinkedBlockingQueue容量无界的问题
当线程池中的线程数量等于corePoolSize 时，如果继续提交任务，该任务会被添加到阻塞队列workQueue中，当阻塞队列也满了之后，则线程池会新建线程执行任务直到maximumPoolSize。由于FixedThreadPool使用的是“无界队列”LinkedBlockingQueue，那么maximumPoolSize参数无效，同时指定的拒绝策略AbortPolicy也将无效。而且该线程池也不会拒绝提交的任务，如果客户端提交任务的速度快于任务的执行，那么keepAliveTime也是一个无效参数。
SingleThreadExecutor
CachedThreadPool
使用SynchronousQueue
问题
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