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May 09, 2024, 8 min read

  • 进程和线程
    • 进程作为资源分配的基本单位，线程作为资源调度的基本单位。
  • 线程
    • 优雅关闭
      • 不建议使用stop和destory，会强制杀死线程，资源可能没有释放或正常关闭。
      • 合理的是让其运行完。如果是循环运行线程，通过通信机制让其退出。
    • 守护线程
      • jvm只有守护线程时，会退出。回收线程等都算守护线程。
      • 如果有用户线程，就算主线程退出，也不会退出。
    • 线程流转图
      • 轻量级阻塞(对应线程状态是WAITING(会无期限等待)或者TIMED_WAITING(会阻塞一个有限时间))，可被中断
      • 重量级阻塞(对应线程状态是BLOCKED)，如synchronized不可被中断。
      • 线程流转
          1. 初始化是NEW状态
          1. 调用start()后，进入到RUNNING和READY之间切换，由操作系统根据时间片进行轮转。程序可通过yield()放弃cpu占用
          1. 一旦调用轻量级阻塞函数，线程就会进入到WAITING(会无期限等待)或者TIMED_WAITING(会阻塞一个有限时间)。
          1. 如果用的是重量级阻塞,即synchronized，就会进入BLOCKED状态
      • t.interrupted和
    • 如何正常退出线程？使用 t.interrupt。准确含义是唤醒轻量级阻塞，而不是中断一个线程的意思
      • interrupt并不会立即使得线程程序马上抛出异常，只有一些声明了抛出InterruptExcetion的才会抛出。本质上相当于给线程发送一个唤醒信号，如果线程恰巧是WAITING或者TIMED_WAITING状态，就会抛出Interrup异常。 如果线程没有被阻塞,则线程什么都不会做。可以通过判断是否收到中断信号来判断。即isInterrupted
      • 哪些声明了？
        • sleep, wait, join等。
      • 正常使用方法 java while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && stat.get() == STAT_RUNNING) { }
  • 死锁
    • 按顺序申请资源
    • 减少锁的范围
    • 定时释放锁
  • 线程安全

      • 能不能保证操作的原子性，考虑atomic包下的类够不够我们使用。
      • 能不能保证操作的可见性，考虑volatile关键字够不够我们使用
      • 如果涉及到对线程的控制（比如一次能使用多少个线程，当前线程触发的条件是否依赖其他线程的结果），考虑CountDownLatch/Semaphore等等。
      • 如果是集合，考虑java.util.concurrent包下的集合类。
      • 如果synchronized无法满足，考虑lock包下的类
  • 原子性, atomic
      1. AtomicLong做累加的时候实际上就是多个线程操作同一个目标资源。在高并发时，只有一个线程是执行成功的，其他的线程都会失败，不断自旋（重试），自旋会成为瓶颈。
    • LongAdder，把要操作的目标资源「分散」到数组Cell中。每个线程对自己的 Cell 变量的 value 进行原子操作，大大降低了失败的次数
  • 可见性, volatile
  • 有序性, volatile
  • synchronized 原子性，可见性
    • 为什么是重量级锁？需要向操作系统申请资源。早期实现，jdk1.6之后，支持锁升级，即刚开始不需要那么重的锁。
    • 锁的对象是什么？锁某个对象。
      • 实例方法 —> this对象
      • 静态方法 —> Class对象
      • 指定对象 —> 指定对象上
    • 实现原理(重量级锁)
      • 每个对象，都有个monitor对象与之关联。在底层通过monitorenter指令，来获取所有权。如果获取到则可以执行。
      • monitor对象组成
        • 同步队列: 需要竞争的线程列表。
        • 等待队列: 调用wait后，会放到等待队列，此时不能参与竞争。只能等其它线程调用notify或者notifyAll之后才能移到同步队列重新竞争获取。
    • 锁升级(无锁 —> 偏向锁(对象头存threadID) —> 轻量级锁(自旋，超过次数转换成重量级锁) —> 重量级锁)
      • 偏向锁: 只有1个线程访问时，对象头存threadId，方便后续需要的时候，直接判断是否同一个线程id即可。如果有其它线程竞争，当前线程没执行成功时，需要升级成轻量级锁
      • 轻量级锁，将markwork数据拷贝到lockRecord记录中。其它线程竞争时，采用 CAS + 自旋
      • 重量级锁: 超过一定次数后，转换到重量级锁。
    • 为什么notify/notifyAll/wait等方法存在于顶级对象Object中？
      • monitor对象存在于每个Java对象的对象头中(存储的是指针)，synchronized锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因，同时也是notify/notifyAll/wait等方法存在于顶级对象Object中的原因
    • synchronized是非公平锁为什么？
      • synchronized无论处理哪种锁，都是先尝试获取，获取不到才升级|| 放到队列上的，所以是非公平的
      • 偏向锁，如果当前线程ID与markword存储的不相等，则CAS尝试更换线程ID，CAS成功就获取得到锁了
      • 轻量级锁实际上也是通过CAS来抢占锁资源（只不过多了拷贝Mark Word到Lock Record的过程），抢占成功到锁就归属给该线程了，但自旋失败一定次数后升级重量级锁
      • 重量级锁通过monitor对象中的队列存储线程，但线程进入队列前，还是会先尝试获取得到锁，如果能获取不到才进入线程等待队列中
  • CAS compare and swap,比较并交换,对应到CPU指令为cmpxchg。
    • 将当前值与内存值进行对比，判断是否有被修改过
      • CAS 有三个操作数：当前值A、内存值V、要修改的新值B。
      • 假设 当前值A 跟 内存值V 相等，那就将 内存值V 改成B。
      • 假设 当前值A 跟 内存值V 不相等，要么就重试，要么就放弃更新
    • ABA问题
      • AtomicStampedReference, 加个版本号。

资料

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