Java并发编程体系

水深无声 2022-01-23 22:53 200阅读 0赞

# Java并发编程体系 #

### 文章目录 ###

*  Java并发编程体系
 *   *  基础
     *   *  线程创建方式
         *  线程的状态
         *  目的
         *  线程不安全条件
         *  需要解决的问题
         *  三大特性
         *  对象头
         *  锁
         *  重排序
         *  happens-before
     *  解决方式
     *   *  synchronized
         *  volatile
         *  Atomic
         *  Lock接口
         *  容器
     *  Lock--JUC包
     *   *  Lock接口
         *  AbstractQueueSynahronizer接口
         *  ReentrantLock
         *  ReentrantWriteReadLock
         *  CountDownLatch
         *  CyclicBarrier
         *  Semaphore
         *  Exchange
         *  fork/join
         *  callable/future
         *  wait/notify
         *  Condition
     *  容器
     *   *  CopyOnWriteList
         *  ConcurrentLinkedQueue
         *  ArrayBlockingQueue
         *  ConcurrentHashMap
     *  线程池
     *  happens-before

## 基础 ##

### 线程创建方式 ###

1.  Thread
2.  Runable
3.  Callable/Future
4.  Executor
5.  定时任务
6.

### 线程的状态 ###

1.  初始化–就绪–运行中–结束
2.  wait/notify
3.  sleep
4.  synchronized

### 目的 ###

1.  线程安全性
2.  线程性能–上下文切换需要消耗
3.  优化

### 线程不安全条件 ###

1.  多线程
2.  共享变量
3.  非原子性操作
4.

### 需要解决的问题 ###

1.  死锁
2.  饥饿
3.  活锁

### 三大特性 ###

1.  原子性
2.  可见性
3.  有序性

数据库的四个特性ACID： 原子性，一致性，隔离性，持久性

### 对象头 ###

1.  MarkWord
    
    1.  年龄
    2.  线程id
    3.  锁标志位
    4.  GC标志
2.  类型指针
3.  数组长度

### 锁 ###

1.  偏向锁
2.  轻量级锁、CAS
3.  重量锁
4.  公平锁
5.  非公平锁
6.  读写锁
7.  锁降级/升级
8.  死锁/活锁

### 重排序 ###

1.  虚拟机的优化手段
2.  编译器优化和cpu优化
3.  as-if-serial原则，无耦合性，前后顺序
4.

### happens-before ###

## 解决方式 ##

### synchronized ###

1.  monitorEnter/monitorExit
2.  缓存一致性
3.  重入锁
4.  偏向锁-轻量级锁-重量级锁
5.  类、方法、代码块、静态方法
6.  原子性、可见性、有序性

### volatile ###

1.  Java内存模型，
2.  保证内存可见性，
3.  通过无效化cpu缓存，
4.  CPU缓存一致性协议MESI(被修改（Modified)、独享的（Exclusive)、共享的（Shared)、无效的（Invalid）)

### Atomic ###

1.  CAS
2.  AtomicInteger
3.  LongAdder

### Lock接口 ###

### 容器 ###

## Lock–JUC包 ##

### Lock接口 ###

1.  lock
2.  unlock
3.  trylock
4.

### AbstractQueueSynahronizer接口 ###

1.  AQS
2.  模板方法-设计模式
3.  通过 state 控制状态
4.  一个基于FIFO队列
5.  对外提供 5 个重写方法
6.  isHeldExclusively 方法表示是否为独占的
7.  独占模式下 tryAcquire/tryRelease 获取释放对象
8.  共享模式下 tryAcquireShared/tryReleaseShared 获取释放对象
9.

### ReentrantLock ###

1.  实现Lock接口
2.  可重入锁
3.  实现公平锁/非公平锁(通过2个不同内部类实现AQS)
4.  使用状态值判断是否已加锁
5.  CAS

### ReentrantWriteReadLock ###

1.  实现Lock接口
2.  可重入锁
3.  实现公平锁/非公平锁(通过2个不同内部类实现AQS)
4.  实现读锁和写锁(通过2个不同内部类实现AQS)
5.  里面的state分为2部分(16位+16位)

### CountDownLatch ###

1.  开车之前，6个人都绑了安全带，司机才往前开
2.  多个线程都count下，另一个线程才继续
3.  维护了一个count
4.  count维护在AQS中

### CyclicBarrier ###

1.  跑步之前，所有人准备就绪，然后各个运动员往前跑
2.  多线程阻塞，等待这一批线程都到达某个点
3.  维护了一个count
4.  没用AQS
5.

### Semaphore ###

1.  信号量
2.  5个人3台机床，其中2人等其他人做完在继续
3.  实现公平锁/非公平锁(通过2个不同内部类实现AQS)
4.  相当于线程池
5.

### Exchange ###

1.  多个线程之间可以交换数据
2.

### fork/join ###

1.  可以拆分成多个任务

### callable/future ###

1.  带返回值的线程
2.

### wait/notify ###

### Condition ###

1.  条件锁

## 容器 ##

### CopyOnWriteList ###

1.  读写分离
2.  List
3.  写在新的数组操作，后面复制数组
4.

### ConcurrentLinkedQueue ###

1.  链表
2.  队列
3.  head、tail
4.  单数tail=head
5.  双数分开
6.

### ArrayBlockingQueue ###

1.  阻塞队列
2.  生产者消费者
3.  通过Condition，来判断不同的等待条件
4.

### ConcurrentHashMap ###

1.  1.7使用的是分段锁
2.  1.8使用的是数组加链表，next和val使用valatile，保证线程安全性
3.  使用CAS操作
4.

## 线程池 ##

1.  参数：核心、最大、过期时间、单位、阻塞模式
2.  Executor 接口，里面有 execute 方法
3.  ExecutorService继承Executor
4.  FixedThreadPool 核心和最大线程数一样
5.  CachaThreadPool 核心为0，最大为很大
6.  SingleThreadPool 核心线程为1，
7.  ScheduledThreadPoolExecutor 定时任务

## happens-before ##

描述了可见性，但是不确保执行顺序

1.  代码顺序
2.  锁原则，解锁会在二次加锁之前
3.  volatile原则，防止重排序，
4.  传递性
5.  start规则，线程启动中
6.  final规则，final修饰字段初始化一定是在构造函数中