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250
notes/Java 并发.md
@ -1,66 +1,25 @@
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# Java 并发
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<!-- GFM-TOC -->
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* [一、使用线程](#一使用线程)
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* [实现 Runnable 接口](#实现-runnable-接口)
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* [实现 Callable 接口](#实现-callable-接口)
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* [继承 Thread 类](#继承-thread-类)
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* [实现接口 VS 继承 Thread](#实现接口-vs-继承-thread)
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* [二、基础线程机制](#二基础线程机制)
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* [Executor](#executor)
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* [Daemon](#daemon)
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* [sleep()](#sleep)
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* [yield()](#yield)
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* [三、中断](#三中断)
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* [InterruptedException](#interruptedexception)
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* [interrupted()](#interrupted)
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* [Executor 的中断操作](#executor-的中断操作)
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* [四、互斥同步](#四互斥同步)
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* [synchronized](#synchronized)
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* [ReentrantLock](#reentrantlock)
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* [比较](#比较)
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* [使用选择](#使用选择)
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* [五、线程之间的协作](#五线程之间的协作)
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* [join()](#join)
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* [wait() notify() notifyAll()](#wait-notify-notifyall)
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* [await() signal() signalAll()](#await-signal-signalall)
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* [六、线程状态](#六线程状态)
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* [新建(NEW)](#新建new)
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* [可运行(RUNABLE)](#可运行runable)
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* [阻塞(BLOCKED)](#阻塞blocked)
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* [无限期等待(WAITING)](#无限期等待waiting)
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* [限期等待(TIMED_WAITING)](#限期等待timed_waiting)
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* [死亡(TERMINATED)](#死亡terminated)
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* [七、J.U.C - AQS](#七juc---aqs)
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* [CountDownLatch](#countdownlatch)
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* [CyclicBarrier](#cyclicbarrier)
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* [Semaphore](#semaphore)
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* [八、J.U.C - 其它组件](#八juc---其它组件)
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* [FutureTask](#futuretask)
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* [BlockingQueue](#blockingqueue)
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* [ForkJoin](#forkjoin)
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* [九、线程不安全示例](#九线程不安全示例)
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* [十、Java 内存模型](#十java-内存模型)
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* [主内存与工作内存](#主内存与工作内存)
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* [内存间交互操作](#内存间交互操作)
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* [内存模型三大特性](#内存模型三大特性)
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* [先行发生原则](#先行发生原则)
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* [十一、线程安全](#十一线程安全)
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* [不可变](#不可变)
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* [互斥同步](#互斥同步)
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* [非阻塞同步](#非阻塞同步)
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* [无同步方案](#无同步方案)
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* [十二、锁优化](#十二锁优化)
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* [自旋锁](#自旋锁)
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* [锁消除](#锁消除)
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* [锁粗化](#锁粗化)
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* [轻量级锁](#轻量级锁)
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* [偏向锁](#偏向锁)
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* [十三、多线程开发良好的实践](#十三多线程开发良好的实践)
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* [参考资料](#参考资料)
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* [Java 并发](#java-并发)
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* [一、使用线程](#一使用线程)
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* [二、基础线程机制](#二基础线程机制)
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* [三、中断](#三中断)
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* [四、互斥同步](#四互斥同步)
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* [五、线程之间的协作](#五线程之间的协作)
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* [六、线程状态](#六线程状态)
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* [七、J.U.C - AQS](#七juc---aqs)
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* [八、J.U.C - 其它组件](#八juc---其它组件)
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* [九、线程不安全示例](#九线程不安全示例)
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* [十、Java 内存模型](#十java-内存模型)
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* [十一、线程安全](#十一线程安全)
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* [十二、锁优化](#十二锁优化)
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* [十三、多线程开发良好的实践](#十三多线程开发良好的实践)
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* [参考资料](#参考资料)
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<!-- GFM-TOC -->
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# 一、使用线程
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## 一、使用线程
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有三种使用线程的方法:
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@ -70,7 +29,7 @@
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实现 Runnable 和 Callable 接口的类只能当做一个可以在线程中运行的任务,不是真正意义上的线程,因此最后还需要通过 Thread 来调用。可以理解为任务是通过线程驱动从而执行的。
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## 实现 Runnable 接口
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### 实现 Runnable 接口
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需要实现接口中的 run() 方法。
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@ -93,7 +52,7 @@ public static void main(String[] args) {
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}
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```
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## 实现 Callable 接口
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### 实现 Callable 接口
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与 Runnable 相比,Callable 可以有返回值,返回值通过 FutureTask 进行封装。
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@ -115,7 +74,7 @@ public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedExc
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}
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```
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## 继承 Thread 类
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### 继承 Thread 类
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同样也是需要实现 run() 方法,因为 Thread 类也实现了 Runable 接口。
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@ -136,16 +95,16 @@ public static void main(String[] args) {
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}
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```
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## 实现接口 VS 继承 Thread
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### 实现接口 VS 继承 Thread
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实现接口会更好一些,因为:
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- Java 不支持多重继承,因此继承了 Thread 类就无法继承其它类,但是可以实现多个接口;
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- 类可能只要求可执行就行,继承整个 Thread 类开销过大。
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# 二、基础线程机制
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## 二、基础线程机制
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## Executor
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### Executor
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Executor 管理多个异步任务的执行,而无需程序员显式地管理线程的生命周期。这里的异步是指多个任务的执行互不干扰,不需要进行同步操作。
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@ -165,7 +124,7 @@ public static void main(String[] args) {
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}
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```
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## Daemon
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### Daemon
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守护线程是程序运行时在后台提供服务的线程,不属于程序中不可或缺的部分。
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@ -182,7 +141,7 @@ public static void main(String[] args) {
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}
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```
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## sleep()
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### sleep()
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Thread.sleep(millisec) 方法会休眠当前正在执行的线程,millisec 单位为毫秒。
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@ -198,7 +157,7 @@ public void run() {
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}
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```
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## yield()
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### yield()
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对静态方法 Thread.yield() 的调用声明了当前线程已经完成了生命周期中最重要的部分,可以切换给其它线程来执行。该方法只是对线程调度器的一个建议,而且也只是建议具有相同优先级的其它线程可以运行。
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@ -208,11 +167,11 @@ public void run() {
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}
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```
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# 三、中断
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## 三、中断
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一个线程执行完毕之后会自动结束,如果在运行过程中发生异常也会提前结束。
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## InterruptedException
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### InterruptedException
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通过调用一个线程的 interrupt() 来中断该线程,如果该线程处于阻塞、限期等待或者无限期等待状态,那么就会抛出 InterruptedException,从而提前结束该线程。但是不能中断 I/O 阻塞和 synchronized 锁阻塞。
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@ -253,7 +212,7 @@ java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
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at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
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```
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## interrupted()
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### interrupted()
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如果一个线程的 run() 方法执行一个无限循环,并且没有执行 sleep() 等会抛出 InterruptedException 的操作,那么调用线程的 interrupt() 方法就无法使线程提前结束。
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@ -286,7 +245,7 @@ public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
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Thread end
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```
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## Executor 的中断操作
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### Executor 的中断操作
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调用 Executor 的 shutdown() 方法会等待线程都执行完毕之后再关闭,但是如果调用的是 shutdownNow() 方法,则相当于调用每个线程的 interrupt() 方法。
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@ -319,7 +278,7 @@ java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
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at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
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```
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如果只想中断 Executor 中的一个线程,可以通过使用 submit() 方法来提交一个线程,它会返回一个 Future<?> 对象,通过调用该对象的 cancel(true) 方法就可以中断线程。
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如果只想中断 Executor 中的一个线程,可以通过使用 submit() 方法来提交一个线程,它会返回一个 Future\<?\> 对象,通过调用该对象的 cancel(true) 方法就可以中断线程。
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```java
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Future<?> future = executorService.submit(() -> {
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@ -328,11 +287,11 @@ Future<?> future = executorService.submit(() -> {
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future.cancel(true);
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```
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# 四、互斥同步
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## 四、互斥同步
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Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问,第一个是 JVM 实现的 synchronized,而另一个是 JDK 实现的 ReentrantLock。
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## synchronized
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### synchronized
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**1. 同步一个代码块**
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@ -450,7 +409,7 @@ public synchronized static void fun() {
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作用于整个类。
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## ReentrantLock
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### ReentrantLock
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ReentrantLock 是 java.util.concurrent(J.U.C)包中的锁。
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@ -486,7 +445,7 @@ public static void main(String[] args) {
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```
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## 比较
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### 比较
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**1. 锁的实现**
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@ -512,15 +471,15 @@ synchronized 中的锁是非公平的,ReentrantLock 默认情况下也是非
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一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。
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## 使用选择
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### 使用选择
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除非需要使用 ReentrantLock 的高级功能,否则优先使用 synchronized。这是因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制,JVM 原生地支持它,而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题,因为 JVM 会确保锁的释放。
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# 五、线程之间的协作
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## 五、线程之间的协作
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当多个线程可以一起工作去解决某个问题时,如果某些部分必须在其它部分之前完成,那么就需要对线程进行协调。
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## join()
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### join()
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在线程中调用另一个线程的 join() 方法,会将当前线程挂起,而不是忙等待,直到目标线程结束。
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@ -576,7 +535,7 @@ A
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B
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```
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## wait() notify() notifyAll()
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### wait() notify() notifyAll()
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调用 wait() 使得线程等待某个条件满足,线程在等待时会被挂起,当其他线程的运行使得这个条件满足时,其它线程会调用 notify() 或者 notifyAll() 来唤醒挂起的线程。
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@ -624,7 +583,7 @@ after
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- wait() 是 Object 的方法,而 sleep() 是 Thread 的静态方法;
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- wait() 会释放锁,sleep() 不会。
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## await() signal() signalAll()
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### await() signal() signalAll()
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java.util.concurrent 类库中提供了 Condition 类来实现线程之间的协调,可以在 Condition 上调用 await() 方法使线程等待,其它线程调用 signal() 或 signalAll() 方法唤醒等待的线程。
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@ -676,23 +635,23 @@ before
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after
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```
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# 六、线程状态
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## 六、线程状态
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一个线程只能处于一种状态,并且这里的线程状态特指 Java 虚拟机的线程状态,不能反映线程在特定操作系统下的状态。
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## 新建(NEW)
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### 新建(NEW)
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创建后尚未启动。
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## 可运行(RUNABLE)
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### 可运行(RUNABLE)
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正在 Java 虚拟机中运行。但是在操作系统层面,它可能处于运行状态,也可能等待资源调度(例如处理器资源),资源调度完成就进入运行状态。所以该状态的可运行是指可以被运行,具体有没有运行要看底层操作系统的资源调度。
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## 阻塞(BLOCKED)
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### 阻塞(BLOCKED)
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请求获取 monitor lock 从而进入 synchronized 函数或者代码块,但是其它线程已经占用了该 monitor lock,所以出于阻塞状态。要结束该状态进入从而 RUNABLE 需要其他线程释放 monitor lock。
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## 无限期等待(WAITING)
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### 无限期等待(WAITING)
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等待其它线程显式地唤醒。
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@ -704,7 +663,7 @@ after
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| 没有设置 Timeout 参数的 Thread.join() 方法 | 被调用的线程执行完毕 |
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| LockSupport.park() 方法 | LockSupport.unpark(Thread) |
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## 限期等待(TIMED_WAITING)
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### 限期等待(TIMED_WAITING)
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无需等待其它线程显式地唤醒,在一定时间之后会被系统自动唤醒。
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@ -718,17 +677,17 @@ after
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调用 Thread.sleep() 方法使线程进入限期等待状态时,常常用“使一个线程睡眠”进行描述。调用 Object.wait() 方法使线程进入限期等待或者无限期等待时,常常用“挂起一个线程”进行描述。睡眠和挂起是用来描述行为,而阻塞和等待用来描述状态。
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## 死亡(TERMINATED)
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### 死亡(TERMINATED)
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可以是线程结束任务之后自己结束,或者产生了异常而结束。
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[Java SE 9 Enum Thread.State](https://docs.oracle.com/javase/9/docs/api/java/lang/Thread.State.html)
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# 七、J.U.C - AQS
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## 七、J.U.C - AQS
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java.util.concurrent(J.U.C)大大提高了并发性能,AQS 被认为是 J.U.C 的核心。
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## CountDownLatch
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### CountDownLatch
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用来控制一个或者多个线程等待多个线程。
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@ -760,7 +719,7 @@ public class CountdownLatchExample {
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run..run..run..run..run..run..run..run..run..run..end
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```
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## CyclicBarrier
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### CyclicBarrier
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用来控制多个线程互相等待,只有当多个线程都到达时,这些线程才会继续执行。
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@ -812,7 +771,7 @@ public class CyclicBarrierExample {
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before..before..before..before..before..before..before..before..before..before..after..after..after..after..after..after..after..after..after..after..
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```
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## Semaphore
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### Semaphore
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Semaphore 类似于操作系统中的信号量,可以控制对互斥资源的访问线程数。
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@ -847,11 +806,11 @@ public class SemaphoreExample {
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2 1 2 2 2 2 2 1 2 2
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```
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# 八、J.U.C - 其它组件
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## 八、J.U.C - 其它组件
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## FutureTask
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### FutureTask
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在介绍 Callable 时我们知道它可以有返回值,返回值通过 Future<V> 进行封装。FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口,该接口继承自 Runnable 和 Future<V> 接口,这使得 FutureTask 既可以当做一个任务执行,也可以有返回值。
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||||
在介绍 Callable 时我们知道它可以有返回值,返回值通过 Future\<V\> 进行封装。FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口,该接口继承自 Runnable 和 Future\<V\> 接口,这使得 FutureTask 既可以当做一个任务执行,也可以有返回值。
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||||
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||||
```java
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||||
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
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||||
@ -901,7 +860,7 @@ other task is running...
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4950
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```
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## BlockingQueue
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### BlockingQueue
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java.util.concurrent.BlockingQueue 接口有以下阻塞队列的实现:
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@ -965,7 +924,7 @@ public static void main(String[] args) {
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produce..produce..consume..consume..produce..consume..produce..consume..produce..consume..
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```
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## ForkJoin
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### ForkJoin
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主要用于并行计算中,和 MapReduce 原理类似,都是把大的计算任务拆分成多个小任务并行计算。
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@ -1022,7 +981,7 @@ ForkJoinPool 实现了工作窃取算法来提高 CPU 的利用率。每个线
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||||
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/e42f188f-f4a9-4e6f-88fc-45f4682072fb.png" width="300px"> </div><br>
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||||
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||||
# 九、线程不安全示例
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||||
## 九、线程不安全示例
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||||
如果多个线程对同一个共享数据进行访问而不采取同步操作的话,那么操作的结果是不一致的。
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||||
@ -1065,11 +1024,11 @@ public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
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997
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```
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# 十、Java 内存模型
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## 十、Java 内存模型
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Java 内存模型试图屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让 Java 程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
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## 主内存与工作内存
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### 主内存与工作内存
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处理器上的寄存器的读写的速度比内存快几个数量级,为了解决这种速度矛盾,在它们之间加入了高速缓存。
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@ -1083,7 +1042,7 @@ Java 内存模型试图屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,
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||||
<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/15851555-5abc-497d-ad34-efed10f43a6b.png" width="600px"> </div><br>
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||||
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||||
## 内存间交互操作
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### 内存间交互操作
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||||
Java 内存模型定义了 8 个操作来完成主内存和工作内存的交互操作。
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@ -1098,9 +1057,9 @@ Java 内存模型定义了 8 个操作来完成主内存和工作内存的交互
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- lock:作用于主内存的变量
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- unlock
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## 内存模型三大特性
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### 内存模型三大特性
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### 1. 原子性
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#### 1. 原子性
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Java 内存模型保证了 read、load、use、assign、store、write、lock 和 unlock 操作具有原子性,例如对一个 int 类型的变量执行 assign 赋值操作,这个操作就是原子性的。但是 Java 内存模型允许虚拟机将没有被 volatile 修饰的 64 位数据(long,double)的读写操作划分为两次 32 位的操作来进行,即 load、store、read 和 write 操作可以不具备原子性。
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||||
@ -1192,7 +1151,7 @@ public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
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1000
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```
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### 2. 可见性
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#### 2. 可见性
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可见性指当一个线程修改了共享变量的值,其它线程能够立即得知这个修改。Java 内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量值来实现可见性的。
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@ -1204,7 +1163,7 @@ public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
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对前面的线程不安全示例中的 cnt 变量使用 volatile 修饰,不能解决线程不安全问题,因为 volatile 并不能保证操作的原子性。
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### 3. 有序性
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#### 3. 有序性
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有序性是指:在本线程内观察,所有操作都是有序的。在一个线程观察另一个线程,所有操作都是无序的,无序是因为发生了指令重排序。在 Java 内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。
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@ -1212,75 +1171,75 @@ volatile 关键字通过添加内存屏障的方式来禁止指令重排,即
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也可以通过 synchronized 来保证有序性,它保证每个时刻只有一个线程执行同步代码,相当于是让线程顺序执行同步代码。
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## 先行发生原则
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### 先行发生原则
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上面提到了可以用 volatile 和 synchronized 来保证有序性。除此之外,JVM 还规定了先行发生原则,让一个操作无需控制就能先于另一个操作完成。
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### 1. 单一线程原则
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#### 1. 单一线程原则
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> Single Thread rule
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\> Single Thread rule
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在一个线程内,在程序前面的操作先行发生于后面的操作。
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/874b3ff7-7c5c-4e7a-b8ab-a82a3e038d20.png" width="180px"> </div><br>
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### 2. 管程锁定规则
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#### 2. 管程锁定规则
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> Monitor Lock Rule
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\> Monitor Lock Rule
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一个 unlock 操作先行发生于后面对同一个锁的 lock 操作。
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/8996a537-7c4a-4ec8-a3b7-7ef1798eae26.png" width="350px"> </div><br>
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### 3. volatile 变量规则
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#### 3. volatile 变量规则
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> Volatile Variable Rule
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\> Volatile Variable Rule
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对一个 volatile 变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/942f33c9-8ad9-4987-836f-007de4c21de0.png" width="400px"> </div><br>
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### 4. 线程启动规则
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#### 4. 线程启动规则
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> Thread Start Rule
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\> Thread Start Rule
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Thread 对象的 start() 方法调用先行发生于此线程的每一个动作。
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/6270c216-7ec0-4db7-94de-0003bce37cd2.png" width="380px"> </div><br>
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### 5. 线程加入规则
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#### 5. 线程加入规则
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> Thread Join Rule
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\> Thread Join Rule
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Thread 对象的结束先行发生于 join() 方法返回。
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/233f8d89-31d7-413f-9c02-042f19c46ba1.png" width="400px"> </div><br>
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### 6. 线程中断规则
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#### 6. 线程中断规则
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> Thread Interruption Rule
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\> Thread Interruption Rule
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对线程 interrupt() 方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生,可以通过 interrupted() 方法检测到是否有中断发生。
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### 7. 对象终结规则
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#### 7. 对象终结规则
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> Finalizer Rule
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\> Finalizer Rule
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一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生于它的 finalize() 方法的开始。
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### 8. 传递性
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#### 8. 传递性
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> Transitivity
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\> Transitivity
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如果操作 A 先行发生于操作 B,操作 B 先行发生于操作 C,那么操作 A 先行发生于操作 C。
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# 十一、线程安全
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## 十一、线程安全
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多个线程不管以何种方式访问某个类,并且在主调代码中不需要进行同步,都能表现正确的行为。
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线程安全有以下几种实现方式:
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## 不可变
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### 不可变
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不可变(Immutable)的对象一定是线程安全的,不需要再采取任何的线程安全保障措施。只要一个不可变的对象被正确地构建出来,永远也不会看到它在多个线程之中处于不一致的状态。多线程环境下,应当尽量使对象成为不可变,来满足线程安全。
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@ -1317,11 +1276,11 @@ public V put(K key, V value) {
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}
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## 互斥同步
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### 互斥同步
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synchronized 和 ReentrantLock。
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## 非阻塞同步
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### 非阻塞同步
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互斥同步最主要的问题就是线程阻塞和唤醒所带来的性能问题,因此这种同步也称为阻塞同步。
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@ -1329,11 +1288,11 @@ synchronized 和 ReentrantLock。
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随着硬件指令集的发展,我们可以使用基于冲突检测的乐观并发策略:先进行操作,如果没有其它线程争用共享数据,那操作就成功了,否则采取补偿措施(不断地重试,直到成功为止)。这种乐观的并发策略的许多实现都不需要将线程阻塞,因此这种同步操作称为非阻塞同步。
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### 1. CAS
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#### 1. CAS
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乐观锁需要操作和冲突检测这两个步骤具备原子性,这里就不能再使用互斥同步来保证了,只能靠硬件来完成。硬件支持的原子性操作最典型的是:比较并交换(Compare-and-Swap,CAS)。CAS 指令需要有 3 个操作数,分别是内存地址 V、旧的预期值 A 和新值 B。当执行操作时,只有当 V 的值等于 A,才将 V 的值更新为 B。
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### 2. AtomicInteger
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#### 2. AtomicInteger
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J.U.C 包里面的整数原子类 AtomicInteger 的方法调用了 Unsafe 类的 CAS 操作。
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@ -1370,17 +1329,17 @@ public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
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}
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```
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### 3. ABA
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#### 3. ABA
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如果一个变量初次读取的时候是 A 值,它的值被改成了 B,后来又被改回为 A,那 CAS 操作就会误认为它从来没有被改变过。
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J.U.C 包提供了一个带有标记的原子引用类 AtomicStampedReference 来解决这个问题,它可以通过控制变量值的版本来保证 CAS 的正确性。大部分情况下 ABA 问题不会影响程序并发的正确性,如果需要解决 ABA 问题,改用传统的互斥同步可能会比原子类更高效。
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## 无同步方案
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### 无同步方案
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要保证线程安全,并不是一定就要进行同步。如果一个方法本来就不涉及共享数据,那它自然就无须任何同步措施去保证正确性。
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### 1. 栈封闭
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#### 1. 栈封闭
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多个线程访问同一个方法的局部变量时,不会出现线程安全问题,因为局部变量存储在虚拟机栈中,属于线程私有的。
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@ -1411,7 +1370,7 @@ public static void main(String[] args) {
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100
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```
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### 2. 线程本地存储(Thread Local Storage)
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#### 2. 线程本地存储(Thread Local Storage)
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如果一段代码中所需要的数据必须与其他代码共享,那就看看这些共享数据的代码是否能保证在同一个线程中执行。如果能保证,我们就可以把共享数据的可见范围限制在同一个线程之内,这样,无须同步也能保证线程之间不出现数据争用的问题。
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@ -1482,7 +1441,7 @@ public class ThreadLocalExample1 {
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ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
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```
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当调用一个 ThreadLocal 的 set(T value) 方法时,先得到当前线程的 ThreadLocalMap 对象,然后将 ThreadLocal->value 键值对插入到该 Map 中。
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当调用一个 ThreadLocal 的 set(T value) 方法时,先得到当前线程的 ThreadLocalMap 对象,然后将 ThreadLocal-\>value 键值对插入到该 Map 中。
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```java
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public void set(T value) {
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@ -1517,17 +1476,17 @@ ThreadLocal 从理论上讲并不是用来解决多线程并发问题的,因
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在一些场景 (尤其是使用线程池) 下,由于 ThreadLocal.ThreadLocalMap 的底层数据结构导致 ThreadLocal 有内存泄漏的情况,应该尽可能在每次使用 ThreadLocal 后手动调用 remove(),以避免出现 ThreadLocal 经典的内存泄漏甚至是造成自身业务混乱的风险。
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### 3. 可重入代码(Reentrant Code)
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#### 3. 可重入代码(Reentrant Code)
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这种代码也叫做纯代码(Pure Code),可以在代码执行的任何时刻中断它,转而去执行另外一段代码(包括递归调用它本身),而在控制权返回后,原来的程序不会出现任何错误。
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可重入代码有一些共同的特征,例如不依赖存储在堆上的数据和公用的系统资源、用到的状态量都由参数中传入、不调用非可重入的方法等。
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# 十二、锁优化
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## 十二、锁优化
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这里的锁优化主要是指 JVM 对 synchronized 的优化。
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## 自旋锁
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### 自旋锁
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互斥同步进入阻塞状态的开销都很大,应该尽量避免。在许多应用中,共享数据的锁定状态只会持续很短的一段时间。自旋锁的思想是让一个线程在请求一个共享数据的锁时执行忙循环(自旋)一段时间,如果在这段时间内能获得锁,就可以避免进入阻塞状态。
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@ -1535,7 +1494,7 @@ ThreadLocal 从理论上讲并不是用来解决多线程并发问题的,因
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在 JDK 1.6 中引入了自适应的自旋锁。自适应意味着自旋的次数不再固定了,而是由前一次在同一个锁上的自旋次数及锁的拥有者的状态来决定。
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## 锁消除
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### 锁消除
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锁消除是指对于被检测出不可能存在竞争的共享数据的锁进行消除。
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@ -1563,13 +1522,13 @@ public static String concatString(String s1, String s2, String s3) {
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每个 append() 方法中都有一个同步块。虚拟机观察变量 sb,很快就会发现它的动态作用域被限制在 concatString() 方法内部。也就是说,sb 的所有引用永远不会逃逸到 concatString() 方法之外,其他线程无法访问到它,因此可以进行消除。
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## 锁粗化
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### 锁粗化
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如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁,频繁的加锁操作就会导致性能损耗。
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上一节的示例代码中连续的 append() 方法就属于这类情况。如果虚拟机探测到由这样的一串零碎的操作都对同一个对象加锁,将会把加锁的范围扩展(粗化)到整个操作序列的外部。对于上一节的示例代码就是扩展到第一个 append() 操作之前直至最后一个 append() 操作之后,这样只需要加锁一次就可以了。
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## 轻量级锁
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### 轻量级锁
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JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁,从而让锁拥有了四个状态:无锁状态(unlocked)、偏向锁状态(biasble)、轻量级锁状态(lightweight locked)和重量级锁状态(inflated)。
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@ -1589,7 +1548,7 @@ JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁,从而让锁拥有了四个状态:
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如果 CAS 操作失败了,虚拟机首先会检查对象的 Mark Word 是否指向当前线程的虚拟机栈,如果是的话说明当前线程已经拥有了这个锁对象,那就可以直接进入同步块继续执行,否则说明这个锁对象已经被其他线程线程抢占了。如果有两条以上的线程争用同一个锁,那轻量级锁就不再有效,要膨胀为重量级锁。
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## 偏向锁
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### 偏向锁
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偏向锁的思想是偏向于让第一个获取锁对象的线程,这个线程在之后获取该锁就不再需要进行同步操作,甚至连 CAS 操作也不再需要。
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@ -1599,7 +1558,7 @@ JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁,从而让锁拥有了四个状态:
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/390c913b-5f31-444f-bbdb-2b88b688e7ce.jpg" width="600"/> </div><br>
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# 十三、多线程开发良好的实践
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## 十三、多线程开发良好的实践
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- 给线程起个有意义的名字,这样可以方便找 Bug。
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@ -1615,7 +1574,7 @@ JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁,从而让锁拥有了四个状态:
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- 使用线程池而不是直接创建线程,这是因为创建线程代价很高,线程池可以有效地利用有限的线程来启动任务。
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# 参考资料
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## 参考资料
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- BruceEckel. Java 编程思想: 第 4 版 [M]. 机械工业出版社, 2007.
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- 周志明. 深入理解 Java 虚拟机 [M]. 机械工业出版社, 2011.
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@ -1632,10 +1591,3 @@ JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁,从而让锁拥有了四个状态:
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- [JAVA FORK JOIN EXAMPLE](http://www.javacreed.com/java-fork-join-example/ "Java Fork Join Example")
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- [聊聊并发(八)——Fork/Join 框架介绍](http://ifeve.com/talk-concurrency-forkjoin/)
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||||
- [Eliminating SynchronizationRelated Atomic Operations with Biased Locking and Bulk Rebiasing](http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/biasedlocking-oopsla2006-preso-150106.pdf)
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<div align="center"><img width="320px" src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/githubio/公众号二维码-2.png"></img></div>
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