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volatile是一個(gè)特殊的修飾符,只有成員變量才能使用它。
在Java并發(fā)程序缺少同步類(lèi)的情況下,多線程對(duì)成員變量的操作對(duì)其它線程是透明的。
volatile變量可以保證下一個(gè)讀取操作會(huì)在前一個(gè)寫(xiě)操作之后發(fā)生。
首先,volatile 變量和 atomic 變量看起來(lái)很像,但功能卻不一樣。
Volatile變量可以確保先行關(guān)系,即寫(xiě)操作會(huì)發(fā)生在后續(xù)的讀操作之前, 但它并不能保證原子性。例如用volatile修飾count變量那么 count++ 操作就不是原子性的。
而AtomicInteger類(lèi)提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性如getAndIncrement()方法會(huì)原子性的進(jìn)行增量操作把當(dāng)前值加一,其它數(shù)據(jù)類(lèi)型和引用變量也可以進(jìn)行相似操作。
同步集合與并發(fā)集合都為多線程和并發(fā)提供了合適的線程安全的集合,不過(guò)并發(fā)集合的可擴(kuò)展性更高。
Java5介紹了并發(fā)集合像ConcurrentHashMap,不僅提供線程安全還用鎖分離和內(nèi)部分區(qū)等現(xiàn)代技術(shù)提高了可擴(kuò)展性。
Vector 是用同步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全的
一般而言,讀寫(xiě)鎖是用來(lái)提升并發(fā)程序性能的鎖分離技術(shù)的成果。
Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一個(gè)接口,一個(gè)ReadWriteLock維護(hù)一對(duì)關(guān)聯(lián)的鎖,一個(gè)用于只讀操作一個(gè)用于寫(xiě)。在沒(méi)有寫(xiě)線程的情況下一個(gè)讀鎖可能會(huì)同時(shí)被多個(gè)讀線程持有。寫(xiě)鎖是獨(dú)占的,你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)規(guī)則,它最多支持65535個(gè)寫(xiě)鎖和65535個(gè)讀鎖。
在Java并發(fā)程序中FutureTask表示一個(gè)可以取消的異步運(yùn)算。
它有啟動(dòng)和取消運(yùn)算、查詢(xún)運(yùn)算是否完成和取回運(yùn)算結(jié)果等方法。只有當(dāng)運(yùn)算完成的時(shí)候結(jié)果才能取回,如果運(yùn)算尚未完成get方法將會(huì)阻塞。一個(gè)FutureTask對(duì)象可以對(duì)調(diào)用了Callable和Runnable的對(duì)象進(jìn)行包裝,由于FutureTask也是調(diào)用了Runnable接口所以它可以提交給Executor來(lái)執(zhí)行。
ThreadLocal是Java里一種特殊的變量。
每個(gè)線程都有一個(gè)ThreadLocal就是每個(gè)線程都擁有了自己獨(dú)立的一個(gè)變量,競(jìng)爭(zhēng)條件被徹底消除了。它是為創(chuàng)建代價(jià)高昂的對(duì)象獲取線程安全的好方法,比如你可以用ThreadLocal讓SimpleDateFormat變成線程安全的,因?yàn)槟莻€(gè)類(lèi)創(chuàng)建代價(jià)高昂且每次調(diào)用都需要?jiǎng)?chuàng)建不同的實(shí)例所以不值得在局部范圍使用它,如果為每個(gè)線程提供一個(gè)自己獨(dú)有的變量拷貝,將大大提高效率。
首先,通過(guò)復(fù)用減少了代價(jià)高昂的對(duì)象的創(chuàng)建個(gè)數(shù)。 其次,你在沒(méi)有使用高代價(jià)的同步或者不變性的情況下獲得了線程安全。
線程局部變量的另一個(gè)不錯(cuò)的例子是ThreadLocalRandom類(lèi),它在多線程環(huán)境中減少了創(chuàng)建代價(jià)高昂的Random對(duì)象的個(gè)數(shù)。
線程轉(zhuǎn)儲(chǔ)是一個(gè)JVM活動(dòng)線程的列表,它對(duì)于分析系統(tǒng)瓶頸和死鎖非常有用。
有很多方法可以獲取線程轉(zhuǎn)儲(chǔ)——使用Profiler,Kill-3命令,jstack工具等等。有的更喜歡jstack工具,因?yàn)樗菀资褂貌⑶沂荍DK自帶的。由于它是一個(gè)基于終端的工具,所以可以編寫(xiě)一些腳本去定時(shí)的產(chǎn)生線程轉(zhuǎn)儲(chǔ)以待分析。
如果你使用的LinkedBlockingQueue,也就是×××隊(duì)列的話,沒(méi)關(guān)系,繼續(xù)添加任務(wù)到阻塞隊(duì)列中等待執(zhí)行,因?yàn)長(zhǎng)inkedBlockingQueue可以近乎認(rèn)為是一個(gè)無(wú)窮大的隊(duì)列,可以無(wú)限存放任務(wù);
如果你使用的是有界隊(duì)列比方說(shuō)ArrayBlockingQueue的話,任務(wù)首先會(huì)被添加到ArrayBlockingQueue中,ArrayBlockingQueue滿了,則會(huì)使用拒絕策略RejectedExecutionHandler處理滿了的任務(wù),默認(rèn)是AbortPolicy。
當(dāng)線程間是可以共享資源時(shí),線程間通信是協(xié)調(diào)它們的重要的手段。
Object類(lèi)中wait()notify()notifyAll()方法可以用于線程間通信關(guān)于資源的鎖的狀態(tài)。
Thread類(lèi)提供了一個(gè)holdsLock(Object obj)方法,當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)象obj的監(jiān)視器被某條線程持有的時(shí)候,才會(huì)返回true.注意這是一個(gè)static方法,這意味著”某條線程”指的是當(dāng)前線程。
死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中,因爭(zhēng)奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象,若無(wú)外力作用,它們都將無(wú)法推進(jìn)下去。
1、自旋鎖 2、自旋鎖的其他種類(lèi) 3、阻塞鎖 4、可重入鎖 5、讀寫(xiě)鎖 6、互斥鎖 7、悲觀鎖 8、樂(lè)觀鎖 9、公平鎖 10、非公平鎖 11、偏向鎖 12、對(duì)象鎖 13、線程鎖 14、鎖粗化 15、輕量級(jí)鎖 16、鎖消除 17、鎖膨脹 18、信號(hào)量
因?yàn)橄到y(tǒng)資源不足。
進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不合適。
資源分配不當(dāng)。
產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件:
互斥條件:所謂互斥就是進(jìn)程在某一時(shí)間內(nèi)獨(dú)占資源。
請(qǐng)求與保持條件:一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí),對(duì)已獲得的資源保持不放。
不剝奪條件:進(jìn)程已獲得資源,在末使用完之前,不能強(qiáng)行剝奪。
循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。
打破產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè),保證系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。
打破互斥條件。即允許進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)某些資源。但是,有的資源是不允許被同時(shí)訪問(wèn)的,像打印機(jī)等等,這是由資源本身的屬性所決定的。所以,這種辦法并無(wú)實(shí)用價(jià)值。
打破不可搶占條件。即允許進(jìn)程強(qiáng)行從占有者那里奪取某些資源。就是說(shuō),當(dāng)一個(gè)進(jìn)程已占有了某些資源,它又申請(qǐng)新的資源,但不能立即被滿足時(shí),它必須釋放所占有的全部資源,以后再重新申請(qǐng)。它所釋放的資源可以分配給其它進(jìn)程。這就相當(dāng)于該進(jìn)程占有的資源被隱蔽地強(qiáng)占了。這種預(yù)防死鎖的方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難,會(huì)降低系統(tǒng)性能。
打破占有且申請(qǐng)條件??梢詫?shí)行資源預(yù)先分配策略。即進(jìn)程在運(yùn)行前一次性地向系統(tǒng)申請(qǐng)它所需要的全部資源。如果某個(gè)進(jìn)程所需的全部資源得不到滿足,則不分配任何資源,此進(jìn)程暫不運(yùn)行。只有當(dāng)系統(tǒng)能夠滿足當(dāng)前進(jìn)程的全部資源需求時(shí),才一次性地將所申請(qǐng)的資源全部分配給該進(jìn)程。由于運(yùn)行的進(jìn)程已占有了它所需的全部資源,所以不會(huì)發(fā)生占有資源又申請(qǐng)資源的現(xiàn)象,因此不會(huì)發(fā)生死鎖。 四.打破循環(huán)等待條件,實(shí)行資源有序分配策略。采用這種策略,即把資源事先分類(lèi)編號(hào),按號(hào)分配,使進(jìn)程在申請(qǐng),占用資源時(shí)不會(huì)形成環(huán)路。所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按資源序號(hào)遞增的順序提出。進(jìn)程占用了小號(hào)資源,才能申請(qǐng)大號(hào)資源,就不會(huì)產(chǎn)生環(huán)路,從而預(yù)防了死鎖。
活鎖和死鎖類(lèi)似,不同之處在于處于活鎖的線程或進(jìn)程的狀態(tài)是不斷改變的,活鎖可以認(rèn)為是一種特殊的饑餓。
一個(gè)現(xiàn)實(shí)的活鎖例子是兩個(gè)人在狹小的走廊碰到,兩個(gè)人都試著避讓對(duì)方好讓彼此通過(guò),但是因?yàn)楸茏尩姆较蚨家粯訉?dǎo)致最后誰(shuí)都不能通過(guò)走廊。
簡(jiǎn)單的說(shuō)就是,活鎖和死鎖的主要區(qū)別是前者進(jìn)程的狀態(tài)可以改變但是卻不能繼續(xù)執(zhí)行。
饑餓是指系統(tǒng)不能保證某個(gè)進(jìn)程的等待時(shí)間上界,從而使該進(jìn)程長(zhǎng)時(shí)間等待,當(dāng)?shù)却龝r(shí)間給進(jìn)程推進(jìn)和響應(yīng)帶來(lái)明顯影響時(shí),稱(chēng)發(fā)生了進(jìn)程饑餓。當(dāng)饑餓到一定程度的進(jìn)程所賦予的任務(wù)即使完成也不再具有實(shí)際意義時(shí)稱(chēng)該進(jìn)程被餓死。
死鎖是指在多道程序系統(tǒng)中,一組進(jìn)程中的每一個(gè)進(jìn)程都無(wú)限期等待被該組進(jìn)程中的另一個(gè)進(jìn)程所占有且永遠(yuǎn)不會(huì)釋放的資源。
相同點(diǎn):二者都是由于競(jìng)爭(zhēng)資源而引起的。
不同點(diǎn):
從進(jìn)程狀態(tài)考慮,死鎖進(jìn)程都處于等待狀態(tài),忙等待(處于運(yùn)行或就緒狀態(tài))的進(jìn)程并非處于等待狀態(tài),但卻可能被餓死;
死鎖進(jìn)程等待永遠(yuǎn)不會(huì)被釋放的資源,餓死進(jìn)程等待會(huì)被釋放但卻不會(huì)分配給自己的資源,表現(xiàn)為等待時(shí)限沒(méi)有上界(排隊(duì)等待或忙式等待);
死鎖一定發(fā)生了循環(huán)等待,而餓死則不然。這也表明通過(guò)資源分配圖可以檢測(cè)死鎖存在與否,但卻不能檢測(cè)是否有進(jìn)程餓死;
死鎖一定涉及多個(gè)進(jìn)程,而饑餓或被餓死的進(jìn)程可能只有一個(gè)。
在饑餓的情形下,系統(tǒng)中有至少一個(gè)進(jìn)程能正常運(yùn)行,只是饑餓進(jìn)程得不到執(zhí)行機(jī)會(huì)。而死鎖則可能會(huì)最終使整個(gè)系統(tǒng)陷入死鎖并崩潰。
悲觀鎖:假定會(huì)發(fā)生并發(fā)沖突,屏蔽一切可能違反數(shù)據(jù)完整性的操作。 樂(lè)觀鎖:假設(shè)不會(huì)發(fā)生并發(fā)沖突,只在提交操作時(shí)檢查是否違反數(shù)據(jù)完整性。樂(lè)觀鎖不能解決臟讀的問(wèn)題。
對(duì)象鎖是指Java為臨界區(qū)synchronized(Object)語(yǔ)句指定的對(duì)象進(jìn)行加鎖,對(duì)象鎖是獨(dú)占排他鎖。
對(duì)于對(duì)象鎖,是針對(duì)一個(gè)對(duì)象的,它只在該對(duì)象的某個(gè)內(nèi)存位置聲明一個(gè)標(biāo)志位標(biāo)識(shí)該對(duì)象是否擁有鎖,所以它只會(huì)鎖住當(dāng)前的對(duì)象。一般一個(gè)對(duì)象鎖是對(duì)一個(gè)非靜態(tài)成員變量進(jìn)行syncronized修飾,或者對(duì)一個(gè)非靜態(tài)方法進(jìn)行syncronized修飾。對(duì)于對(duì)象鎖,不同對(duì)象訪問(wèn)同一個(gè)被syncronized修飾的方法的時(shí)候不會(huì)阻塞住。
在java.lang.Thread中有一個(gè)方法叫holdsLock(),它返回true如果當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前線程擁有某個(gè)具體對(duì)象的鎖。
Java在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間只能通過(guò)synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)互斥,它有一些缺點(diǎn)。比如你不能擴(kuò)展鎖之外的方法或者塊邊界,嘗試獲取鎖時(shí)不能中途取消等。Java 5 通過(guò)Lock接口提供了更復(fù)雜的控制來(lái)解決這些問(wèn)題。 ReentrantLock 類(lèi)實(shí)現(xiàn)了 Lock,它擁有與 synchronized 相同的并發(fā)性和內(nèi)存語(yǔ)義且它還具有可擴(kuò)展性。
可重入鎖,也叫做遞歸鎖,指的是同一線程 外層函數(shù)獲得鎖之后 ,內(nèi)層遞歸函數(shù)仍然有獲取該鎖的代碼,但不受影響。
在Java環(huán)境下 ReentrantLock 和synchronized 都是可重入鎖
CAS,全稱(chēng)為Compare and Swap,即比較-替換。假設(shè)有三個(gè)操作數(shù):內(nèi)存值V、舊的預(yù)期值A(chǔ)、要修改的值B,當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí),才會(huì)將內(nèi)存值修改為B并返回true,否則什么都不做并返回false。當(dāng)然CAS一定要volatile變量配合,這樣才能保證每次拿到的變量是主內(nèi)存中最新的那個(gè)值,否則舊的預(yù)期值A(chǔ)對(duì)某條線程來(lái)說(shuō),永遠(yuǎn)是一個(gè)不會(huì)變的值A(chǔ),只要某次CAS操作失敗,永遠(yuǎn)都不可能成功
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