Java高級程序員必備的內(nèi)容知識

更新時間：2019-12-26 09:52:06 來源：動力節(jié)點瀏覽3803次

一段時間沒有回顧多線程相關(guān)知識了，雖然工作中會用到一些多線程的內(nèi)容，但都偏向于基礎(chǔ)，今天重讀多線程相關(guān)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)有些東西還是需要注意下。這些一般是面試高頻問題奧。

　　了解并發(fā)的內(nèi)幕是一個高級程序員不可缺少的課程

　　Java內(nèi)存模型

　　注意，Java內(nèi)存模型(JMM)和JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)不是同一個概念，還有一個概念是Java對象模型下次可以單獨拿出來說。

　　JMM都是圍繞著原子性，可見性，有序性來講的

　　JMM定義了JVM如何與計算機的內(nèi)存進行交互

　　線程對變量的所有操作都需要在工作內(nèi)存中完成，不可直接操作主內(nèi)存。

Java高級程序員必備的內(nèi)容知識

　　內(nèi)存間的交互操作：

Lock,Unlock 主內(nèi)存
Read,Write 主內(nèi)存
Load,Store 工作內(nèi)存的變量
Use,Assign 工作內(nèi)存的變量

　　Volatile

　　Volatile可以說是Java虛擬機內(nèi)提供的最輕量級同步機制，其只保證，可見性與有序性，不保證原子性。

　　可見性：當(dāng)一條線程修改了這個變量的值，新值對于其他線程來說是可以立刻得知的，另外兩個可以實現(xiàn)可見性的關(guān)鍵字：Synchronized和final

　　有序性：如果再本線程內(nèi)觀察，所有的操作都是有序的，如果再一個線程中觀察另外一個線程，那么所有的操作都是無序的。

　　Java與線程

　　并發(fā)不一定依賴多線程，如PHP中常見的多進程并發(fā)。Java的Thread類所有關(guān)鍵方法都是聲明為Native的，所以Java并沒有自己實現(xiàn)線程。

　　實現(xiàn)線程的三種方式：使用內(nèi)核線程實現(xiàn)，使用用戶線程實現(xiàn)，和使用用戶線程加更加輕量級進程實現(xiàn)。

　　內(nèi)核線程實現(xiàn)(KLT,Kernel-Level Thread)。程序一般不會直接使用內(nèi)核線程，而是使用內(nèi)核線程的一種高級接口，輕量級進程(LWP,Light Weight Process,LWP)，先有內(nèi)核線程，才能有輕量級進程。

　　缺點：各種線程操作，如創(chuàng)建，析構(gòu)，及同步需要進行系統(tǒng)調(diào)用，而系統(tǒng)調(diào)用的代價比較高，需要在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)中來回切換。消耗內(nèi)核資源，一個系統(tǒng)支持輕量級的進程數(shù)量是有限制的。

　　用戶線程實現(xiàn)，廣義上說，一個線程只要不是內(nèi)核線程，那就可以任務(wù)是用戶線程。用戶線程完全在用戶態(tài)完成，不用內(nèi)核的幫助，可以支持更大的線程數(shù)量。

　　缺點：沒有內(nèi)核支持，各種操作都比較復(fù)雜。現(xiàn)在基本棄用了。

　　用戶線程 + 輕量級進程，綜合兩者的有點，用戶進程與輕量級進程數(shù)量比是不定的。

　　線程調(diào)度

　　協(xié)同式調(diào)度：好處是實現(xiàn)簡單，切換操作對線程自己是可知的，沒有線程同步的問題，線程把自己的事情干完之后才進行線程切換。

　　缺點：如果程序編寫不穩(wěn)定，那么系統(tǒng)不可控制。一個進程堅持不讓出CPU執(zhí)行實現(xiàn)，就會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

　　搶占式調(diào)度(Java默認(rèn)調(diào)度)：每個線程由系統(tǒng)來分配執(zhí)行和弦，線程的切換不由線程來決定，當(dāng)一個進程出現(xiàn)問題，系統(tǒng)可以殺掉這個進程。

　　注意：并不是線程的優(yōu)先級越高，線程就一定會優(yōu)先執(zhí)行，只是說優(yōu)先級高的線程更可能被選擇到。

　　Java線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

　　貼一張圖，好好記：

Java高級程序員必備的內(nèi)容知識

　　線程安全的實現(xiàn)方法

　　互斥同步，加鎖，悲觀方案，保證共享數(shù)據(jù)同一時刻只有一個線程訪問。，互斥是因，同步是果。

　　非阻塞同步，CAS，樂觀方案，先進行操作，如果沒有其他線程也進行操作，那么就操作成功了，如果有其它線程也在操作共享數(shù)據(jù)，那么再重試。

　　無同步方案，一般為純代碼，有一些特性，如不依賴堆上的公用系統(tǒng)資源

　　鎖優(yōu)化

　　自旋鎖與自適應(yīng)自旋

　　假如共享數(shù)據(jù)只會持續(xù)很短的一段時間，為了這段時間進行掛起和恢復(fù)線程并不值得，這時我們可以讓后面請求鎖的線程稍等一下，讓線程進行一個忙循環(huán)(自旋)，這就是所謂的自旋鎖。

　　因為們有時不值得共享數(shù)據(jù)到底被鎖了多久，盲目的自旋可能導(dǎo)致性能的損失，JDK1.6之后，系統(tǒng)引入了自適應(yīng)的自旋，及在一次共享數(shù)據(jù)被鎖定時，加入系統(tǒng)多次獲得自旋鎖，系統(tǒng)可以允許線程自旋的次數(shù)更多時間更久一些。如果多次沒有獲得自旋鎖，那么系統(tǒng)下次可能會省略掉自旋鎖。

　　鎖消除

　　對一些不可能存在共享數(shù)據(jù)競爭的鎖進行消除。

　　鎖粗化

　　有時候多個操作都對同一個對象加鎖，頻繁的加鎖也會影響性能，那么系統(tǒng)就把鎖的同步范圍進行擴展。如StringBuffer()的多個append操作。

　　偏向鎖

　　可以理解為偏袒鎖，鎖會偏向于第一個獲得它的線程，如果接下來的執(zhí)行過程中，該鎖沒有被其他線程獲取，則持有偏向鎖的線程將永遠(yuǎn)不在需要進行同步。

Java高級程序員必備的內(nèi)容知識