【Java并发编程的艺术学习】第二章摘要补全

2023-12-29 13:50:52
1.并发编程

多线程情况下，一个线程需要读取到其他线程写后内容再开始操作。

2.如何保证写后读

2.1加锁

? ? ? ? 当前线程对资源进行加锁，在此时其他线程相对该资源操作的话是无法上锁的，所以无法对该资源进行任何操作。

在该线程写完之前不可以释放锁

如果一个方法加锁，那么不管什么线程想拷贝该方法都要事先对该方法加锁。

如果想进行加锁的话需要对读和写操作同时进行加锁，分开加锁的话可能没有执行完毕时间片就到了，这样是没有任何意义的。

public class Test {
	public static int a;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Thread t1=new Thread() {
			public void run() {
				getA();
			}
		};
		t1.start();
		t1.join();
	}
	
	
	public synchronized static int getA() {
		return a; //读
	}
	public synchronized static void setA(int x) {
		a = x; //写
	}
	public synchronized static void m1(int a) {
		a++; //int k=a+1； a=k； 读+写
		
	}
	
}

2.2不加锁的方式：先比较并且交换（CAS）

2.1volatile的应用

1.volatile保证可见性，什么是可见性

可见性是当一个线程修改一个共享变量，另一个线程能读到这个修改的值。

2.volatile能保证一定准确吗？

不一定。volatile只能保证任意时刻读取

比如有两个线程，线程1在t1时刻读取到值为20，恰好在读取后的下一瞬间t2线程2对该资源写回变为1000。在这个过程中，volatile只能保证在t1的一瞬间是正确的，在t2时刻我们在t1时刻读取到的值和t2并不同，所以说一定准确这个说法是不对的。

3.那我们如果不加volatile和加volatile还有什么区别，不加的话我们难道读取就是错的吗？

对于我们的代码来说，比如123456，在我们认知中通常执行顺序是123456，但是实际上并不是，在计算机内部会采用流水线执行，采用流水线执行的话会导致指令重排序，那么一些已经写完的读不到，就会导致计算错误，所以我们需要保证多线程下的可见性。

流水线：每个环节只做一件事

比如制造望远镜，每个人做一个那么需要完成所有，可能一个人完成一天完成一个，那么一百个人一天内最多完成一百个，效率很低下，但是如果每个人只需要完成一个部件，那么效率就会大大提升，所以计算机内部也采用流水线方式执行

4.除了volatile还有什么能保证线程的可见性？

final：防止指令重排序的作用，保证多线程的可见性。

2.2synchronized的实现原理和应用（重点）

1.Synchonized原理（锁的实现原理）？（我讲不清楚，就直接贴图了）
JVM 基于 进 入和退出 Monitor 对 象来实现 方法同步和代 码块 同步，但两者的 实现细节 不一 样 。代 码块 同步是使用 monitorenter和monitorexit 指令 实现 的，而方法同步是使用另外一种方式 实现 的， 细节 在 JVM 规 范里并没有详细说明。但是，方法的同步同 样 可以使用 这 两个指令来 实现 。
monitorenter 指令是在 编译 后插入到同步代 码块 的开始位置，而 monitorexit 是插入到方法 结束处 和异常 处 ， JVM 要保 证 每个 monitorenter 必 须 有 对应 的 monitorexit 与之配 对 。任何 对 象都有一个monitor 与之关 联 ，当且一个 monitor 被持有后，它将 处 于 锁 定状 态 。 线 程 执 行到 monitorenter指令时 ，将会 尝试获 取 对 象所 对应 的 monitor 的所有 权 ，即 尝试获 得 对 象的 锁 。
synchronized 用的 锁 是存在 Java 对 象 头 里的。如果 对 象是数 组类 型， 则 虚 拟 机用 3 个字 宽
（ Word ）存 储对 象 头 ，如果 对 象是非数 组类 型， 则 用 2 字 宽 存 储对 象 头 。在 32 位虚 拟 机中， 1 字 宽
等于 4 字 节 ，即 32bit ，如表 2-2 所示
Java 对 象 头 里的 Mark Word 里默 认 存 储对 象的 HashCode 、分代年 龄 和 锁标记 位。 32 位 JVM
的 Mark Word 的默 认 存 储结 构如表 2-3 所示。
在运行期 间 ， Mark Word 里存 储 的数据会随着 锁标 志位的 变 化而 变 化。 Mark Word 可能 变
化 为 存 储 以下 4 种数据，如表 2-4 所示。
在 64 位虚 拟 机下， Mark Word 是 64bit 大小的，其存 储结 构如表 2-5 所示。
2.对于synchronized的使用
源码 
public class Test02 {
	public synchronized void m1() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m1");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m1");
	}
	public synchronized void m2() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m2");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m2");
	}
	public synchronized static  void m3() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m3");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m3");
	}
	public synchronized static void m4() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m4");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m4");
	}
	public  void m5() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m5");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m5");
	}
	public static  void m6() throws InterruptedException{
		System.out.println("开始执行m6");
		Thread.sleep(3000);
		System.out.println("结束执行m6");
	}
}
public class Test0201 {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		final Test02 x=new Test02();
		final Test02 y=new Test02();
		Thread t1=new Thread() {
			public void run() {
				try {
					x.m1();//更改部分
				}catch(InterruptedException e){ 
					e.printStackTrace();
				}
				
			}
		};
		Thread t2=new Thread() {
			public void run() {
				try {
					y.m2();//更改部分
				}catch(InterruptedException e){ 
					e.printStackTrace();
				}
				
			}
		};
		t1.start();
		t2.start();
	}
	
}

1.类锁：锁住类

动态方法需要通过类来调用，通过运行

可以看到，上锁部分为整个类

2.方法锁

在这里对比可以看到，对于静态方法，锁住的为方法区，（图四4比3先执行是因为对于操作系统来说，先进入就绪队列代表大概率先被选中执行，不是一定先执行）

3.对于类锁来说，锁住该类并不影响无锁的方法执行

4.对于方法区来说同样

建议自己运行一下这部分代码，言语逻辑表述不是很清晰。

3.概念补充：

HotSpot：JAVA运行区域

栈帧：方法

4.偏向锁
一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录里存储锁偏向的进程ID，以后该进程在进入和退出同步块的时候不需要加锁和解锁，测试一下就可以
5.轻量级锁
其他线程一旦释放锁就知道
就是不断地用CAS去替换对象头部指针
相当于死循环
适用于线程比较少的情况下
很消耗CPU
6.重量级锁
其他线程尝试获取锁时都会被阻塞住（进入阻塞队列），当持有锁的线程释放后会唤醒这些线程
阻塞队列：减少浪费CPU

2.3原子操作的实现原理

1.CAS方法不唯一，在Java中很多地方都封装了CAS
2.什么是线程安全类？
内部加了锁，不需要我们再次加锁
3.CAS原子操作三大问题
ABA问题
循环时间长开销大
只能保证一个共享变量的原子操作
4.ABA问题示意图

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_62647396/article/details/135154286
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