java锁_IO_NIO_AIO_BIO_GC_Jvm

如何保证线程安全，线程锁有哪些?
同步方法和同步代码块
常见的锁：ReentrantLock与synchronized
二者区别:          
   (1) 线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定，
             如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断；
             如果使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情；  
    (2) synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，
             JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中
    (3)在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，
             但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

多线程环境下如何保证一个共享数据的一致性？

    使用synchronized关键字
    使用Lock锁
    使用Atomic原子类

多线程之不使用锁保证数据的一致性：多线程共享变量的情况下，为了保证数据的一致性，往往需要对这些变量的访问进行加锁。
    而锁本身又会带来一些问题和开销。Immutable Object模式的意图：通过使用对外可见的状态不可变的对象（即Immutable对象），
    使得共享对象“天生”具有线程安全性，而无需额外添加同步访问控制

# 锁synchronize、Lock、ReenTrantLock 的区别 #

1.1 相似点：

这两种同步方式有很多相似之处，它们都是加锁方式同步，而且都是阻塞式的同步，也就是说当如果一个线程获得了对象锁，进入了同步块，其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待，而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的（操作系统需要在用户态与内核态之间来回切换，代价很高，不过可以通过对锁优化进行改善）。

1.2 区别：
1.2.1 API层面

这两种方式最大区别就是对于Synchronized来说，它是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成。

synchronized既可以修饰方法，也可以修饰代码块。

//synchronized修饰一个方法时，这个方法叫同步方法。
public synchronized void test() {
//方法体``

}

synchronized（Object） {
//括号中表示需要锁的对象.
//线程执行的时候会对Object上锁
}

ReentrantLock使用

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
    lock.lock();
    try{
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }finally{
        lock.unlock();
    }
}

1.2.2 等待可中断

等待可中断是指当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。可等待特性对处理执行时间非常长的同步快很有帮助。

具体来说，假如业务代码中有两个线程，Thread1 Thread2。假设 Thread1 获取了对象object的锁，Thread2将等待Thread1释放object的锁。
        使用synchronized。如果Thread1不释放，Thread2将一直等待，不能被中断。synchronized也可以说是Java提供的原子性内置锁机制。内部锁扮演了互斥锁（mutual exclusion lock ，mutex）的角色，一个线程引用锁的时候，别的线程阻塞等待。
        使用ReentrantLock。如果Thread1不释放，Thread2等待了很长时间以后，可以中断等待，转而去做别的事情。

1.2.3 公平锁

公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请的时间顺序来依次获得锁；而非公平锁则不能保证这一点。非公平锁在锁被释放时，任何一个等待锁的线程都有机会获得锁。

synchronized的锁是非公平锁，ReentrantLock默认情况下也是非公平锁，但可以通过带布尔值的构造函数要求使用公平锁。
        ReentrantLock 构造器的一个参数是boolean值，它允许您选择想要一个公平（fair）锁，还是一个不公平（unfair）锁。公平锁：使线程按照请求锁的顺序依次获得锁, 但是有成本;不公平锁：则允许讨价还价

1.2.4 锁绑定多个条件

ReentrantLock可以同时绑定多个Condition对象，只需多次调用newCondition方法即可。
    synchronized中，锁对象的wait()和notify()或notifyAll()方法可以实现一个隐含的条件。但如果要和多于一个的条件关联的时候，就不得不额外添加一个锁。

# 几种IO的区别，场景 #

Java中BIO、NIO、AIO的区别和应用场景（取钱。聊天服务器。下载资源）

学习IO，首先要明白四个东西。

1.同步

java自己去处理io。

2.异步

java将io交给操作系统去处理，告诉缓存区大小，处理完成回调。

3.阻塞

使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回。

4.非阻塞

使用非阻塞IO时，如果不能立马读写，Java调用会马上返回，当IO事件分发器通知可读写时在进行读写，不断循环直到读写完成。

1.BIO：同步并阻塞，服务器的实现模式是一个连接一个线程，这样的模式很明显的一个缺陷是：由于客户端连接数与服务器线程数成正比关系，可能造成不必要的线程开销，严重的还将导致服务器内存溢出。当然，这种情况可以通过线程池机制改善，但并不能从本质上消除这个弊端。

2.NIO：在JDK1.4以前，Java的IO模型一直是BIO，但从JDK1.4开始，JDK引入的新的IO模型NIO，它是同步非阻塞的。而服务器的实现模式是多个请求一个线程，即请求会注册到多路复用器Selector上，多路复用器轮询到连接有IO请求时才启动一个线程处理。

3.AIO：JDK1.7发布了NIO2.0，这就是真正意义上的异步非阻塞，服务器的实现模式为多个有效请求一个线程，客户端的IO请求都是由OS先完成再通知服务器应用去启动线程处理（回调）。

应用场景：并发连接数不多时采用BIO，因为它编程和调试都非常简单，但如果涉及到高并发的情况，应选择NIO或AIO，更好的建议是采用成熟的网络通信框架Netty。

# 数据库连接池 #

连接池技术的核心思想是连接复用，通过建立一个数据库连接池以及一套连接使用、分配和管理策略，使得该连接池中的连接可以得到高效、安全的复用，避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销。

连接池的工作原理主要由三部分组成，分别为连接池的建立、连接池中连接的使用管理、连接池的关闭。

第一、连接池的建立。一般在系统初始化时，连接池会根据系统配置建立，并在池中创建了几个连接对象，以便使用时能从连接池中获取。连接池中的连接不能随意创建和关闭，这样避免了连接随意建立和关闭造成的系统开销。Java中提供了很多容器类可以方便的构建连接池，例如Vector、Stack等。

第二、连接池的管理。连接池管理策略是连接池机制的核心，连接池内连接的分配和释放对系统的性能有很大的影响。其管理策略是：

当客户请求数据库连接时，首先查看连接池中是否有空闲连接，如果存在空闲连接，则将连接分配给客户使用；如果没有空闲连接，则查看当前所开的连接数是否已经达到最大连接数，如果没达到就重新创建一个连接给请求的客户；如果达到就按设定的最大等待时间进行等待，如果超出最大等待时间，则抛出异常给客户。

当客户释放数据库连接时，先判断该连接的引用次数是否超过了规定值，如果超过就从连接池中删除该连接，否则保留为其他客户服务。

该策略保证了数据库连接的有效复用，避免频繁的建立、释放连接所带来的系统资源开销。

第三、连接池的关闭。当应用程序退出时，关闭连接池中所有的连接，释放连接池相关的资源，该过程正好与创建相反。