【Java进阶】并发编程
PS:整理自极客时间《Java并发编程》
1. 概述
- 三种性质
- 可见性:一个线程对共享变量的修改,另一个线程能立刻看到。缓存可导致可见性问题。
- 原子性:一个或多个CPU执行操作不被中断。线程切换可导致原子性问题。
- 有序性:编译器优化可能导致指令顺序发生改变。编译器优化可能导致有序性问题。
- 三个问题
- 安全性问题:线程安全
- 活跃性问题:死锁、活锁、饥饿
- 性能问题:
- 使用无锁结构:TLS,Copy-On-Write,乐观锁;Java的原子类,Disruptor无锁队列
- 减少锁的持有时间:让锁细粒度。如ConcurrentHashmap;再如读写锁,读无锁写有锁
2. Java内存模型
- volatile
- C语言中的原意:禁用CPU缓存,从内存中读出和写入。
- Java语言的引申义:
- Java会将变量立刻写入内存,其他线程读取时直接从内存读(普通变量改变后,什么时候写入内存是不一定的)
- 禁止指令重排序
- 解决问题:
- 保证可见性
- 保证有序性
- 不能保证原子性
- Happens-Before规则(H-B)
- 程序顺序性规则:前面执行的语句对后面语句可见
- volatile变量规则:volatile变量的写操作对后续的读操作可见
- 传递性规则:A H-B B,B H-B C,那么A H-B C
- 管程中锁的规则:对一个锁的解锁 H-B于 后续对这个锁的加锁
3. 互斥锁sychronized
- 锁对象:非静态this,静态Class,括号Object参数
- 预防死锁:
- 互斥:不能破坏
- 占有且等待:同时申请所有资源
- 不可抢占:sychronized解决不了,Lock可以解决
- 循环等待:给资源设置id字段,每次都是按顺序申请锁
- 等待通知机制:
- wait、notify、notifyAll
class Allocator {
private List<Object> als;
// 一次性申请所有资源
synchronized void apply(
Object from, Object to){
// 经典写法
while(als.contains(from) ||
als.contains(to)){
try{
wait();
}catch(Exception e){
}
}
als.add(from);
als.add(to);
}
// 归还资源
synchronized void free(
Object from, Object to){
als.remove(from);
als.remove(to);
notifyAll();
}
}
4. 线程的生命周期
- 通用线程的生命周期:
- Java线程的生命周期:
- 状态流转:
- RUNNABLE -- BLOCKED:线程获取和等待sychronized隐式锁
- ps:调用阻塞式API时,不会进入BLOCKED状态,但对于操作系统而言,线程实际上进入了休眠态,只不过JVM不关心。
- RUNNABLE -- WAITING:
- Object.wait()
- Thread.join()
- LockSupport.park()
- RUNNABLE -- TIMED-WAITING:调用各种带超时参数的线程方法
- NEW -- RUNNABLE:Thread.start()
- RUNNABLE -- TERMINATED:线程运行完毕,有异常抛出,或手动调用线程stop()
- RUNNABLE -- BLOCKED:线程获取和等待sychronized隐式锁
6. 线程的性能指标
- 延迟:发出请求到收到响应
- 吞吐量:单位时间内处理的请求数量
- 最佳线程数:
- CPU密集型:线程数 = CPU核数 + 1
- IO密集型:线程数 = (IO耗时/CPU耗时 + 1)* CPU核数
7. JDK并发包
- Lock:lock、unlock
- 互斥锁,和sychronized一样的功能,里面能保证可见性
- Condition:await、signal
- 条件,相比于sychronized的Object.wait,Condition可以实现多条件唤醒等待机制
- Semaphore:acquire、release
- 信号量,可以用来实现多个线程访问一个临界区,如实现对象池设计中的限流器
- ReadWriteLock:readLock、writeLock
- 写锁、读锁,允许多线程读,一个线程写,写锁持有时所有读锁和写锁的获取都阻塞(写锁的获取要等所有读写锁释放)
- 适用于读多写少的场景
- StampedLock:tryOptimisticRead、validate
- 写锁、读锁(分悲观读锁、乐观读锁):
- 线程同步:
- CountDownLatch:一个线程等待多个线程
- 初始化 --> countDown(减1) --> await(等待为0)
- CyclicBarrier:一组线程之间相互等待
- 初始化 --> 设置回调函数(为0时执行,并返回原始值) --> await(减1并等待为0)
- CountDownLatch:一个线程等待多个线程
- 并发容器:
- List:
- CopyOnWriteArrayList:适用写少的场景,要容忍可能的读不一致
- Map:
- ConcurrentHashMap:分段锁
- ConcurrentSkipListMap:跳表
- Set:
- CopyOnWriteArraySet:同上
- ConcurrentSkipListSet:同上
- Queue:
- 分类:阻塞Blocking、单端Queue、双端Deque
- 单端阻塞(BlockingQueue):Array~、Linked~、Sychronized~、LinkedTransfer~、Priority~、Delay~
- 双端阻塞(BlockingDeque):Linked~
- 单端非阻塞(Queue):ConcurrentLinked~
- 双端非阻塞(Deque):ConcurrentLinked~
- List:
- 原子类:
- 无锁方案原理:增加了硬件支持,即CPU的CAS指令
- ABA问题:有解决ABA问题的需求时,增加一个递增的版本号纬度化解
- 分类:原子化基本数据类型,原子化引用类型、原子化数组、原子化对象属性更新器、原子化累加器
- Future:
- Future:cancel、isCanceled、isDone、get
- FutureTask:实现了Runnable和Future接口
- 强大工具类
- CompletableFuture:一个强大的异步编程工具类(任务之间有聚合关系),暂时略
- CompletionService:批量并行任务,暂时略
8. 线程池
- 设计原理:
- 用生产者消费者模型,线程池是消费者,调用者是生产者。
- 线程池对象里维护一个阻塞队列,一个已经跑起来的工作线程组ThreadsList
- ThreadList里面循环从队列中去Runnable任务,并调用run方法
// 简化的线程池,仅用来说明工作原理
class MyThreadPool{
// 利用阻塞队列实现生产者 - 消费者模式
BlockingQueue<Runnable> workQueue;
// 保存内部工作线程
List<WorkerThread> threads
= new ArrayList<>();
// 构造方法
MyThreadPool(int poolSize,
BlockingQueue<Runnable> workQueue){
this.workQueue = workQueue;
// 创建工作线程
for(int idx=0; idx<poolSize; idx++){
WorkerThread work = new WorkerThread();
work.start();
threads.add(work);
}
}
// 提交任务
void execute(Runnable command){
workQueue.put(command);
}
// 工作线程负责消费任务,并执行任务
class WorkerThread extends Thread{
public void run() {
// 循环取任务并执行
while(true){ ①
Runnable task = workQueue.take();
task.run();
}
}
}
} /** 下面是使用示例 **/
// 创建有界阻塞队列
BlockingQueue<Runnable> workQueue =
new LinkedBlockingQueue<>(2);
// 创建线程池
MyThreadPool pool = new MyThreadPool(
10, workQueue);
// 提交任务
pool.execute(()->{
System.out.println("hello");
});
- ThreadPoolExcutor
- 参数
- corePoolSize:线程池保有的最小线程数
- maximumPoolSize:线程池创建的最大线程数
- keepAliveTime:工作线程多久没收到任务,被认为是闲的
- workQueue:工作队列
- threadFactory:通过这个参数自定义如何创建线程
- handler:任务拒绝策略
- 默认为AbortPolicy,会抛出RejectedExecutionException,这是个运行时异常,要注意
- 方法
- void execute()
- Future submit(Runnable task | Callable task)
- 参数
9. 鸟瞰并行任务分类
【Java进阶】并发编程的更多相关文章
- [ 高并发]Java高并发编程系列第二篇--线程同步
高并发,听起来高大上的一个词汇,在身处于互联网潮的社会大趋势下,高并发赋予了更多的传奇色彩.首先,我们可以看到很多招聘中,会提到有高并发项目者优先.高并发,意味着,你的前雇主,有很大的业务层面的需求, ...
- 关于Java高并发编程你需要知道的“升段攻略”
关于Java高并发编程你需要知道的"升段攻略" 基础 Thread对象调用start()方法包含的步骤 通过jvm告诉操作系统创建Thread 操作系统开辟内存并使用Windows ...
- 《Java虚拟机并发编程》学习笔记
对<Java虚拟机并发编程>这本书真的是相见恨晚.以前对并发编程只是懂个皮毛,这本书让我对并发编程有了一个全新的认识.所以把书上的知识点做下笔记,以便以后复习使用. 并发与并行 仔细说来, ...
- java高并发编程(一)
读马士兵java高并发编程,引用他的代码,做个记录. 一.分析下面程序输出: /** * 分析一下这个程序的输出 * @author mashibing */ package yxxy.c_005; ...
- Java 多线程并发编程一览笔录
Java 多线程并发编程一览笔录 知识体系图: 1.线程是什么? 线程是进程中独立运行的子任务. 2.创建线程的方式 方式一:将类声明为 Thread 的子类.该子类应重写 Thread 类的 run ...
- Java高并发编程基础三大利器之CountDownLatch
引言 上一篇文章我们介绍了AQS的信号量Semaphore<Java高并发编程基础三大利器之Semaphore>,接下来应该轮到CountDownLatch了. 什么是CountDownL ...
- 【收藏】Java多线程/并发编程大合集
(一).[Java并发编程]并发编程大合集-兰亭风雨 [Java并发编程]实现多线程的两种方法 [Java并发编程]线程的中断 [Java并发编程]正确挂起.恢复.终止线程 [ ...
- java多线程并发编程与CPU时钟分配小议
我们先来研究下JAVA的多线程的并发编程和CPU时钟振荡的关系吧 老规矩,先科普 我们的操作系统在DOS以前都是单任务的 什么是单任务呢?就是一次只能做一件事 你复制文件的时候,就不能重命名了 那么现 ...
- java多线程并发编程
Executor框架 Executor框架是指java 5中引入的一系列并发库中与executor相关的一些功能类,其中包括线程池,Executor,Executors,ExecutorService ...
- java高并发编程(五)线程池
摘自马士兵java并发编程 一.认识Executor.ExecutorService.Callable.Executors /** * 认识Executor */ package yxxy.c_026 ...
随机推荐
- Mysql系列-数据库
一 .数据库管理软件的由来 基于我们之前所学,数据要想永久保存,都是保存于文件中,毫无疑问,一个文件仅仅只能存在于某一台机器上. 如果我们暂且忽略直接基于文件来存取数据的效率问题,并且假设程序所有的组 ...
- SpringBoot 创建可执行Jar
创建可执行JAR 我们也可以通过插件创建一个在生产环境中运行的可执行jar文件来完成我们的示例. 首先引入依赖: <build> <plugins> <plugin> ...
- JavaScript中对数组和数组API的认识
JavaScript中对数组和数组API的认识 一.数组概念: 数组是JavaScript中的一类特殊的对象,用一对中括号“[]”表示,用来在单个的变量中存储多个值.在数组中,每个值都有一个对应的不重 ...
- java动态绑定与静态绑定【转】
程序绑定的概念: 绑定指的是一个方法的调用与方法所在的类(方法主体)关联起来.对java来说,绑定分为静态绑定和动态绑定:或者叫做前期绑定和后期绑定.静态绑定: 在程序执行前方法已经被绑定(也就是说在 ...
- python爬虫入门(二)Opener和Requests
Handler和Opener Handler处理器和自定义Opener opener是urllib2.OpenerDirector的实例,我们之前一直在使用urlopen,它是一个特殊的opener( ...
- 【转】JavaScript 错误处理与调试——“错误处理”的注意要点
try-catch语句 该语句最适合处理那些我们无法控制的错误,在明明白白地知道自己的代码会发生错误时,再使用该语句就不太合适了. ECMA-262第3版引入了try-catch语句,基本的语法如下所 ...
- SSM-SpringMVC-13:SpringMVC中XmlViewResolver视图解析器
------------吾亦无他,唯手熟尔,谦卑若愚,好学若饥------------- 还记得上篇博客提出来的问题吗? BeanNameViewResolver视图解析器每使用一道视图,就得手工配 ...
- SSM-Spring-10:Spring中cglib动态代理
------------吾亦无他,唯手熟尔,谦卑若愚,好学若饥------------- 何为动态代理,就不扯皮了,上一篇博客刚刚提到,那cglib动态代理又怎么写,我拿个和上个例子相似的案例来写 具 ...
- PHP 的 uniqid 函数产生的 id 真的是唯一的么?
PHP 的 uniqid 函数产生的 id 真的是唯一的么? 最近使用到了 uniqid,就产生了疑问?uniqid 生成的 id 由什么组成?真的是唯一的么?什么情况下会产生冲突? 从文档中看到 u ...
- spring security oauth2 jwt 认证和资源分离的配置文件(java类配置版)
最近再学习spring security oauth2.下载了官方的例子sparklr2和tonr2进行学习.但是例子里包含的东西太多,不知道最简单最主要的配置有哪些.所以决定自己尝试搭建简单版本的例 ...