Java并发体系

同步和异步是相对于操作结果来说，会不会等待结果返回

并发：交替做不同事情的能力 并行：同时做不同事情的能力

阻塞和非阻塞是相对于线程是否被阻塞

临界区资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源。各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源

运行时

阻塞时

不释放锁

等待子线程执行完成后再执行，释放锁

让步（让出CPU执行时间），但不一定让出。不释放锁

阻塞线程并释放锁资源

如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则 就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。

一个资源每次只能被一个进程使用。

一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之 一不满足，就不会发生死锁。

jstack pid

synchronized + wait + notify

使用Condition控制线程通信lock + condition + await + signal

使用阻塞队列（BlockingQueue）控制线程通信

████        ╭ ────── ╮        ╔═════╗ 线程A  ↔   │本地内存A │  →  ║            ║ ↓ 发 ↓         ╰ ────── ╯        ║    主    ║ ↓ 消 ↓                                     ║    内    ║ ↓ 息 ↓         ╭ ────── ╮        ║    存    ║ 线程B  ↔   │本地内存B │  ←  ║            ║ ████        ╰ ────── ╯        ╚═════╝

█████             ╭ ────── ╮              ╔═════╗ 处理器A  写 →  │写缓存区A │ 刷新 → ║█████║  ↓ 读                  ╰ ────── ╯              ║ █ 内 █ ║    → → 读 →→读 → →读   → →          ║█████║  ↑  读                 ╭ ────── ╮              ║ █  存 █║ 处理器B  写→   │写缓存区B │ 刷新 →  ║█████║ █████             ╰ ────── ╯              ╚═════╝

在单线程环境下不能改变程序的运行结果

存在数据依赖关系的不允许重排序

重排序在多线程环境下可能导致数据不安全

编译器优化的重排序

指令级并行的重排序

内存系统的重排序

一个线程中的所有操作必须按照程序的顺序来执行

所有线程都只能看到一个单一的执行顺序，不管是否同步

每个操作都必须原子执行且立刻对所有程序可见

先行发生是Java内存模型中定义的两项操作之间的偏序关系，如果说操作A先行发生于操作B，其实就是说在发生操作B之前，操作A产生的影响能被操作B观察到， “影响”包括修改了内存中共享变量的值、发送了消息、调用了方法等

程序顺序规则：一个线程中的每一个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作。

管程锁定规则：对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁。

volatile变量规则：对于一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读。

线程启动规则： Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个动作。

线程终止规则： 线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值等手段检测到线程已经终止执行。

线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中断发生。

对象终结规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行发生于它的finalize()方法的开始。

传递性：若A happens-before B 、B happens-before C ，那么A happens-before C。

synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临时取，同时它还可以保证共享变量的内存可见性

普通同步方法，锁是当前实例对象

静态同步方法，锁是当前类的class对象

同步方法块，锁是括号里面的对象

Java对象头

monitor（进入和退出管程）

自旋锁

适应性自旋锁

锁消除

锁粗化

轻量级锁

偏向锁

Java语言规范允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致的更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。

处理器不直接和内存进行通信，而是先将系统内存读取到CUP内部缓存再进行操作。

当声明了volatile变量进行写操作，jvm会向处理器发送一条LOCK指令，将这个变量所在的内存行的数据写回系统内存。

但是，就算是写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，执行计算还有问题。

多处理器下，实现了缓存一致性协议，如果发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置为无效状态。

当处理器进行修改时，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存。

可见性：对一个volatile的读，总是可以看到这个变量的最终的写

不具有原子性：对单个读/写具有原子性（32位Long,Double），但是复合操作除外，例如 i++

有序性

当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值立即刷新到住内存中

当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存设置为无效，直接从主内存中读取共享变量

内存、高速缓存（线程私有）缓存一致？

解决方案（实现原则）

1.作为状态标志

2.一次性安全发布

3.独立观察

4.volatile bean模式

5.开销较低的读写锁策略

在构造函数内对一个final域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。

初次读一个包含final域的对象引用，与随后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序。

实例化对象的步骤

重排序的缘故，步骤2、3可能会发生重排序，如果2、3发生了重排序就会导致第二个判断会出错，singleton != null，但是它其实仅仅只是一个地址而已，此时对象还没有被初始化，所以return的singleton对象是一个没有被初始化的对象

将变量singleton生命为volatile即可，当singleton声明为volatile后，步骤2、步骤3就不会被重排序了，也就可以解决上面那问题了。

利用classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程。JVM在类初始化阶段会获取一个锁，这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。

这种解决方案的实质是：运行步骤2和步骤3重排序，但是不允许其他线程看见。

是用户创建的一般线程，如继承Thread类或实现Runnable接口等实现的线程

  是为用户线程提供服务的线程，如JVM的垃圾回收、内存管理等线程。

任何线程都可以是守护线程或者用户线程，所有线程一开始都是用户线程。 涉及守护线程的方法有两个：setDaemon( )和 isDaemon()。

Thread类

Runnable接口

静态代理模式

调用start()

等待阻塞

同步阻塞

其他阻塞

wait()方法使得当前线程必须要等待，等到另外一个线程调用notify()或者notifyAll()方法。

notify()方法会唤醒一个等待当前对象的锁的线程（一般是高优先级的线程）开始排队

notifyAll()方法会唤醒其它所有等待当前对象的锁的线程

start()用来启动一个线程，当调用start方法后，系统才会开启一个新的线程来执行用户定义的子任务，在这个过程中，会为相应的线程分配需要的资源。

run()方法是不需要用户来调用的，当通过start方法启动一个线程之后，当线程获得了CPU执行时间，便进入run方法体去执行具体的任务。注意，继承Thread类必须重写run方法，在run方法中定义具体要执行的任务。

sleep相当于让线程睡眠，交出CPU，让CPU去执行其他的任务。 但是有一点要非常注意，sleep方法不会释放锁，也就是说如果当前线程持有对某个对象的锁， 则即使调用sleep方法，其他线程也无法访问这个对象

调用yield方法会让当前线程交出CPU权限，让CPU去执行其他的线程。它跟sleep方法类似，同样不会释放锁。 但是yield不能控制具体的交出CPU的时间，另外，yield方法只能让拥有相同优先级的线程有获取CPU执行时间的机会。 实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

注意，调用yield方法并不会让线程进入阻塞状态，而是让线程重回就绪状态，它只需要等待重新获取CPU执行时间，这一点是和sleep方法不一样的。

 当调用thread.join()方法后，当前线程会进入等待，然后等待thread执行完之后再继续执行。实际上调用join方法是调用了Object的wait方法

由于wait方法会让线程释放对象锁，所以join方法同样会让线程释放对一个对象持有的锁。

首先，一个线程不应该由其他线程来强制中断或停止，而是应该由线程自己自行停止。

所以，Thread.stop, Thread.suspend, Thread.resume 都已经被废弃了。

而 Thread.interrupt 的作用其实也不是中断线程，而是「通知线程应该中断了」， 具体到底中断还是继续运行，应该由被通知的线程自己处理。

public void interrupt() //将调用者线程的中断状态设为true。 public boolean isInterrupted() //判断调用者线程的中断状态。 public static boolean interrupted //只能通过Thread.interrupted()调用。 它会做两步操作： 返回当前线程的中断状态； 将当前线程的中断状态设为false；

公平锁FairSync

非公平锁NonfairSync

public T get()：返回此线程局部变量的当前线程副本的值

protected T initialValue()：返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”

public void remove()：移除此线程局部变量当前线程的值

public void set(T value)：将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值

是ThreadLocal的静态内部类，其中含有静态内部类Entry 

每个Thread内部都有一个ThreadLoacl.ThreadLocalMap类型的成员变量，该成员变量用来存储实际的TheadLocal变量副本。

提供了一个用键值对方式存储每一个线程的变量副本的方法，key为当前ThreadLocal对象，value则是对应的线程的变量副本

ThreadLocal实例本身不存储值，它值是提供了一个在当前线程中找到副本值的Key

是ThreadLoca包含在Thread中

ThreadLocalMap

解决方案：显式调用remover()