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Java并发编程

2025-06-06 20:54:53   0  举报

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大纲/内容

线程运行模型

并行

多CPU同时执行

并发

线程上下文切换

串行

单CPU单线程执行

线程基础

线程 & 进程

进程是CPU资源分配最小单位

线程是CPU调度最小单位

Java线程生命周期

https://www.processon.com/view/link/6842dbd5590f390f1bfd8b69?cid=660eb99829f2984bc2b7f64a

Thread类方法

start

sleep

join

yield

interupt

Java线程中断机制

interrupt

isInterrupted

interrupted

sleep,await方法会捕获InterruptedException

Java线程间通信

volatile

等待唤醒机制

cas + park/unpark

sychronized + wait/notify/notifyAll

reentrantLock + Condition(await/signal/signalAll)

Thread.join

线程插队

JMM(共享内存模型)

并发编程三大特性

可见性

通过总线锁/缓存锁+缓存一致性协议解决可见性问题

缓存一致性协议优化方案及带来新的可见性问题

有序性

CPU在保证单线程逻辑执行无误的情况下, 适当调整代码顺序, 已达到更优的执行效率

原子性

volatile原理

可以解决线程问题包括

可见性问题

通过lock前缀指令 + mesi协议解决

有序性问题

通过内存屏障解决

cas原理

比较和交换, 利用跟预期值对比, 如果预期值跟内存中的值相等, 则内存值替换为指定值

happens-before原理

CPU高速缓存架构

多种缓存一致性协议(MESI)

伪共享问题

缓存行(默认64Byte)

锁

sychronized

隐式锁

代码块加锁

加锁对象为小括号指定的对象

monitorEnter

monitorExit

静态方法上加Sychronized

加锁对象是当前类对象

成员方法加Sychronized

加锁对象为当前实例(this)

jdk1.6优化

锁升级

锁消除

锁粗化

reentrantLock

state

AbstractQueueSynchronize

显示锁

公平与非公平

可重入

CHL队列

Condition

LockSupport

可中断锁

可尝试获取锁

线程安全问题

分类

运行结果错误

活跃性问题(死锁,饥饿,活锁)

死锁

死锁是指两个线程之间相互等待对方资源，但同时又互不相让，都想自己先执行

饥饿

饥饿是指线程需要某些资源时始终得不到，尤其是CPU 资源，就会导致线程一直不能运行而产生的问题。

活锁

活锁指的是线程一直占用锁执行不完, 相对于死锁来说, 活锁不阻塞. 比如线程拿到锁后, 执行出错, 然后又重试.

对象发布和初始化

线程安全问题解决方案

无锁

局部变量

不可变对象

final关键字

线程隔离

ThreadLocal

cas

atomic原子类

有锁

synchronized

Lock

AQS实现

ReentrantLock

ReentrantReadWriteLock

StampedLock

锁分类

线程是否需要抢占临界资源

需要

悲观锁

不需要

乐观锁

是否需要等待锁过程

自旋锁

非自旋锁

是否可中断

可以

可中断锁

不可以

不可中断锁

是否同一个线程可以多次获取同一把锁

可重入锁

不可重入锁

多个线程竞争一把锁时, 是否按线程先到顺序获取锁

公平锁

非公平锁

多线程是否可以共享同一把锁

共享锁

独占锁

synchronized锁竞争程度

偏向锁

轻量级锁

重量级锁

并发工具类

atomic工具类

AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean

AtomicReference、AtomicStampedRerence、AtomicMarkableReference

AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray

DoubleAccumulator、DoubleAdder、LongAccumulator、LongAdder、Striped64

线程池

ThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor

线程协作

CountDownLatch

Semaphore

CyclicBarrier

Exchanger

Phaser

并发容器

Map

ConcurrentHashMap

ConcurrentSkipListMap

List

CopyOnWriteArrayList

Set

CopyOnWriteArraySet

ConcurrentSkipListSet

BlockingQueue

ArrayBlockingQueue

LinkBlockingQueue

SynchonousQueue

PriorityBlockQueue

DelayQueue

异步编程Future

FutureTask

CompletableFuture

并行框架Fork/Join

ForkJoinPool

ForkJoinTask

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