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3-java 高并发编程

2023-03-15 15:33:33   0  举报

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AI智能生成

java 高并发学习笔记

java

模版推荐

作者其他创作

大纲/内容

心得

多线程的本质是压榨CPU性能

锁：竞争临界资源

线程同步和等待的方式

线程信息传递（ThreadLocal,同步容器，队列等）

线程池，线程的名称很重要

利用数组下标，或者同步容器存储不同线程的执行结果

阅读源码的技巧

读源码

基础概念

进程

是计算机资源分配的基本单位

线程

CPU的基本调度单位，多个线程共享进程的资源

线程切换

纤程/协程

串行

并行 parallel

多任务同一时间执行处理

并发 concurrent

在同一时间提交任务

线程数多少合适

理论线程数 = CPU核数* 期望利用率*（1+ IO等待时间/计算密集时间）

用户态和内核态

Java 中的Thread

线程的状态

NEW: 创建一个 Thread 实例，尚未start.

RUNNABLE: 可运行状态。 start()

BLOCKED: 锁阻塞

WAITING: 没有时间的等待，需要手动唤醒

TIMED_WAITING:  有时间的等待，到时间自动唤醒。

TERMINATED:  线程终止

图示

线程的创建方式

继承Thread

实现 Runable 接口

实现 Callable 接口

线程的常用方法

currentThread()    -- 获取当前线程

setName("子系统-模块-方法")  -- 设置线程名称

setPriority(1) -- 设置优先级

Thread.yield()  -- 让出时间片

Thread.sleep(1000)   -- 休眠

join()   --  强制加入执行

wait, notify , notifyAll  -- 阻塞和唤醒

interrupt()  --  标识打断状态。并不会真的打断线程，线程根据自己的业务，编写被打断的业务逻辑

优雅的关闭线程方式

volatile 修饰 布尔变量，用业务逻辑来控制线程关闭。

interrupt 和 interrupted 标识位来控制线程关闭。

并发的三大特性

原子性 automatic

synchronized

synchronized锁升级

普通对象 =》 偏向锁 =》轻量级锁（CAS 或者叫 无锁） =》重量级锁（核心态）

CAS

Lock锁

CAS 乐观锁 对比悲观锁

可见性

MESI协议

子主题

子主题

缓存行 Cache Line

验证缓存行的代码

volatile

synchronized 和 Lock:

ThreadLocal

强软弱虚

强引用：

软引用SoftReference：(可以做缓存用)

配图

弱引用 WeakReference

虚引用 PhantomReference

内存泄漏问题

配图，虚线代表弱引用

有序性

as-if-serial

JVM

一个对象在内存中的结构

markword

标记描述，包括hashcode信息，锁信息，GC信息。（属于对象头信息 默认8字节）

子主题

class pointer

指向 类.class 的地址。 记录这个对象属于哪个class。（属于对象头信息 默认4字节）

instance data

记录成员变量的地址。如果有一个int类型成员变量，占4字节

padding

对齐8字节。64位系统，整个类的所占字节数需要被8字节整除

结构图

JOL工具

子主题

控制线程同步

synchronized + wait + notify

ReentrantLock 可重入锁

CountDownLatch

CyclicBarrier

实例代码

ReadWriteLock

Semaphore 信号量

Exchanger

实例代码

LockSupport

实例代码

同步容器

容器总图

总图

ConcurrentHashMap

HashTable 各种同步锁。  基本废弃了

HashMap 完全没有锁。但是数据结构实现上优化了。

Collections.synchronizedHashMap 给HashMap套synchroized锁。和HashTable本质区别不大

ConcurrentHashMap:  用CAS实现。轻量级。

ConcurrentSkipListMap 跳表结构带排序的容器

CopyOnWriteArrayList,CopyOnWriteArraySet  写时复制

Queue

BlockingQueue 阻塞队列

ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue 标准的阻塞队列

DelayQueue  按照任务delay值排序的队列

SynchronousQueue  线程信息交互队列

TransferQueue 也用于线程之间传递数据

ConcurrentLinkedQueue 非阻塞线程安全队列

线程池

基础接口

Executor 接口

ExecutorService 接口

Future 接口

ThreadPoolExecutor

corePoolSize:  核心线程数。

maximumPoolSize: 最大线程数。 核心线程+工作线程总共的个数

keepAliveTime:生存时间。空闲时间达到后，工作线程会销毁。核心线程不销毁

TimeUnit: 时间单位。

BlockingQueue：阻塞队列，存放任务task

ThreadFactory：用于创建一个线程。newThread()

RejectedExecutionHandler: 拒绝策略。任务队列达到后，而且执行任务的最大线程数达到后，再往线程池添加任务，就需要拒绝。

CompletableFuture 类

控制多个异步线程，同时执行，用allOf 和 join阻塞，让多个线程同步结束。并且可以得到返回值

Excutors  工具类

newSingleThreadExecutor 只有一个线程的线程池

newCachedThreadPool  0个核心线程数的线程池

newFixedThreadPool  固定个核心线程数的线程池

newScheduledThreadPool  时间调度任务，每隔多久执行一次任务

ForkJoinPool

Excutors.newWorkStealingPool

子主题

扩展知识

JMH 基准测试工具。

Distruptor 框架入门，单机内存队列

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