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1.JMM數(shù)據(jù)原子操作
- read(讀取)∶從主內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)
- load(載入):將主內(nèi)存讀取到的數(shù)據(jù)寫入工作內(nèi)存
- use(使用):從工作內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)來計(jì)算
- assign(賦值):將計(jì)算好的值重新賦值到工作內(nèi)存中
- store(存儲):將工作內(nèi)存數(shù)據(jù)寫入主內(nèi)存
- write(寫入):將store過去的變量值賦值給主內(nèi)存中的變量
- lock(鎖定):將主內(nèi)存變量加鎖，標(biāo)識為線程獨(dú)占狀態(tài)
- unlock(解鎖):將主內(nèi)存變量解鎖,解鎖后其他線程可以鎖定該變量
2.來看volatile關(guān)鍵字
（1）啟動兩個線程
public class VolatileDemo {
private static boolean flag = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (!flag){
}
System.out.println("跳出while循環(huán)了");
}).start();
Thread.sleep(2000);
new Thread(() -> changeFlage()).start();
}
private static void changeFlage() {
System.out.println("開始改變flag值之前");
flag = true;
System.out.println("改變flag值之后");
}
}
沒加volatile之前，第一個線程的while判斷一直滿足
（2）給變量flag加了volatile之后
public class VolatileDemo {
private static volatile boolean flag = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (!flag){
}
System.out.println("跳出while循環(huán)了");
}).start();
Thread.sleep(2000);
new Thread(() -> changeFlage()).start();
}
private static void changeFlage() {
System.out.println("開始改變flag值之前");
flag = true;
System.out.println("改變flag值之后");
}
}
while語句能夠滿足條件
（3）原理解釋：
開啟第一個線程時，flag變量通過read從主內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)，使用load把數(shù)據(jù)加載進(jìn)線程一的工作內(nèi)存，通過use把flag讀取到線程中；線程二也是同樣的讀取操作。線程二通過assign改變了flag的值，線程二工作內(nèi)存中存儲的flag=true，再通過store把flag寫入到總線，總線再把flag通過write寫入到住內(nèi)存；由于兩個線程讀取操作的都是各種工作內(nèi)存中的值，是主內(nèi)存的副本，相互不通信，所以線程一一直再循環(huán)，線程一的flag為false。
加了volatile后，添加了緩存一致性協(xié)議（MESI）,CPU通過總線嗅探機(jī)制感知到數(shù)據(jù)的變化而自己緩存里的值失效，此時線程一會把工作內(nèi)存中存放的flag失效，從主內(nèi)存中重新讀取flag的值，此時滿足while條件。
volatile底層通過匯編語言的lock修飾，當(dāng)變量有修改立馬寫回主類，避免指令重排序
3.并發(fā)編程三大特性
可見性，有序性、原子性
4.雙鎖判斷機(jī)制創(chuàng)建單例模式
public class DoubleCheckLockSinglenon {
private static volatile DoubleCheckLockSinglenon doubleCheckLockSingleon = null;
public DoubleCheckLockSinglenon(){}
public static DoubleCheckLockSinglenon getInstance(){
if (null == doubleCheckLockSingleon) {
synchronized(DoubleCheckLockSinglenon.class){
if(null == doubleCheckLockSingleon){
doubleCheckLockSingleon = new DoubleCheckLockSinglenon();
}
}
}
return doubleCheckLockSingleon;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(DoubleCheckLockSinglenon.getInstance());
}
}
當(dāng)線程調(diào)用getInstance方法創(chuàng)建的時候，先判斷是否為空，為空則把對象加上鎖，否則多線程的情況會創(chuàng)建重復(fù)，再鎖里面再次判斷是否為空，當(dāng)new一個對象的時候，先在內(nèi)存分配空間，再執(zhí)行對象的init屬性賦零操作，再執(zhí)行初始化賦值操作。
cpu為了優(yōu)化代碼執(zhí)行效率，會對滿足as-if-serial和happens-before原則的代碼進(jìn)行指令重排序，as-if-serial規(guī)定線程內(nèi)的執(zhí)行代碼順序不影響結(jié)果輸出，則會進(jìn)行指令重排；
happens-before規(guī)定一些鎖的順序，同一個對象的unlock需要出現(xiàn)下一個lock之前等。
所以為了防止new的時候，指令重排，先進(jìn)行賦值再執(zhí)行賦零操作情況，需要加上volatile修飾符，加上volatile修飾后，在new操作時會創(chuàng)建內(nèi)存屏障，高速cpu不進(jìn)行指令重排序，底層是lock關(guān)鍵字；內(nèi)存屏障分為LoadLoad（讀讀）、storestore（寫寫）、loadstore（讀寫）、storeload（寫讀），底層是c++代碼寫的，c++代碼再調(diào)用匯編語言
5.synchronized關(guān)鍵字
（1）沒加synchronized之前
package com.qingyun;
/**
* Synchronized關(guān)鍵字
*/
public class SynchronizedDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Num num = new Num();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0;i < 100000;i++) {
num.incrent();
}
});
t1.start();
for (int i = 0;i < 100000;i++) {
num.incrent();
}
t1.join();
System.out.println(num.getNum());
}
}
package com.qingyun;
public class Num {
public int num = 0;
public void incrent() {
num++;
}
public int getNum(){
return num;
}
}
輸出結(jié)果不是我們想要的，由于線程和for循環(huán)同時去調(diào)加的方法，導(dǎo)致最后輸出的結(jié)果不是我們想要的
（2）加上synchronized之后
public synchronized void incrent() {
num++;
}
//或者
public void incrent() {
synchronized(this){
num++;
}
}
輸出的結(jié)果是我們想要的，synchronized關(guān)鍵字底層使用的lock，是重量級鎖，互斥鎖、悲觀鎖，jdk1.6之前的鎖，線程會放到一個隊(duì)列里面等待著執(zhí)行
6.AtomicIntger原子操作
（1）給原子加1的操作，可以使用AtomicInteger實(shí)現(xiàn)，與synchronized相比，性能大大提升
public class Num {
// public int num = 0;
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
public void incrent() {
atomicInteger.incrementAndGet(); //原子加1
}
public int getNum(){
return atomicInteger.get();
}
}
AtomicInteger源碼有一個value字段，使用volatile修飾，volatile底層使用lock修飾，保證多線程并發(fā)結(jié)果的正確
private volatile int value;（2）atomicInteger.incrementAndGet()方法做的事情:先獲取到value的值，給值加1，再使用舊的值和atomicInteger進(jìn)行比較，相等了把newValue設(shè)置進(jìn)去，由于使用多線程可能值會不相等的情況，所以使用while進(jìn)行循環(huán)比對，相等了執(zhí)行完才推出
while(true) {
int oldValue = atomicInteger.get();
int newValue = oldValue+1;
if(atomicInteger.compareAndSet(oldValue,newValue)){
break;
}
}
（3）atomicInteger.compareAndSet比對完值后才設(shè)置新值的方式即為CAS：無鎖、樂觀鎖、輕量級鎖，synchroznied存在線程阻塞、上行文切換、操作系統(tǒng)調(diào)度比較費(fèi)時；CAS一直循環(huán)比對執(zhí)行，效率要高
（4）compareAndSetInt底層使用native修飾，底層是c++代碼，實(shí)現(xiàn)了原子性問題，在匯編語言使用代碼lock cmpxchqq保證了原子性，是緩存行鎖
（5）ABA問題：線程一那到一個變量，線程二執(zhí)行比較快，也拿到這個變量，把變量的值進(jìn)行修改，再快速修改回原來的值，這樣變量的值有過一次變化，線程一再去執(zhí)行compareAndSet的時候，雖然值還是之前的沒變，但是已經(jīng)發(fā)生過變化了，出現(xiàn)ABA問題
（6）解決ABA問題就是給變量加版本，每次操作變量版本加1，JDK帶版本的鎖有AtomicStampedReference，這樣就算變量被其它線程修改過再回復(fù)原值，版本號也是不一致的。
7.鎖優(yōu)化
（1）重量級鎖會把等待的線程放到隊(duì)列中，重量級鎖鎖定的是monitor，存在上下問切換的資源占用；輕量級鎖若是線程太多，會存在自旋，耗費(fèi)cpu
（2）jdk1.6之后，鎖升級為無狀態(tài)-》偏向鎖（鎖id指定）-》輕量級鎖（自旋膨脹）-》重量級鎖（隊(duì)列存儲）
（3）創(chuàng)建一個對象，此時對象為無狀態(tài)，當(dāng)啟動了一個線程時，再創(chuàng)建一個對象時，啟用偏向鎖，偏向鎖執(zhí)行完之后不會釋放鎖；當(dāng)再啟用一個線程時，有兩個線程來掙搶對象時，立馬又偏向鎖升級為輕量級鎖；當(dāng)再創(chuàng)建一個線程的來掙搶對象鎖時，由輕量級鎖升級為重量級鎖
（4）分段CAS，底層有一個base記錄變量值，當(dāng)有多個線程類訪問此變量是，base的值會分為多個cell，組成數(shù)組，每個cell對應(yīng)一到多個線程的cas處理，避免了線程的自旋空轉(zhuǎn)，這樣還是輕量級鎖，返回數(shù)據(jù)的時候，底層調(diào)用的是所有cell數(shù)組和base的加和
public class Num {
LongAdder longAdder = new LongAdder();
public void incrent() {
longAdder.increment();
}
public long getNum(){
return longAdder.longValue();
}
}
public long longValue() {
return sum();
}public long sum() {
Cell[] as = cells; Cell a;
long sum = base;
if (as != null) {
for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
if ((a = as[i]) != null)
sum += a.value;
}
}
return sum;
}到此本篇關(guān)于Java并發(fā)編程中的多線程高并發(fā)一些重要知識的內(nèi)容詳解文章就介紹到這結(jié)束了，更多相關(guān)Java并發(fā)編程 多線程 高并發(fā)的內(nèi)容，請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章！
