Java并发编程篇

Java并发编程

多线程

Java多线程的安全性

• 原子性：atomic包和synchronized修饰。
• 可见性：volatile和synchronized
• 有序性：happens-before原则来确保有序性

线程的创建方式

• 继承thread
• 实现Runnable，用Runnable对象创建线程
• 实现Callable与FutrueTask，用FutureTask对象创建线程
• 线程池

线程停止运行方式

• 异常法停止：线程引入interrupt()方法，在run()方法中判断interrupt()状态。抛出异常

• 沉睡停止：先sleep，在interrupt（）判断，抛出异常。

• stop()暴力停止

• 使用return停止线程：也是引用interrupt判断。return退出run方法

Java线程的状态

• RUNNABLE 就绪状态
• BLOCKED 等待锁
• WAITING 等待另一线程
• TIMED_WAITING 指定等待时间
• NEW 线程创建，还未调用start方法
• TEMINATED 终止状态

sleep和wait的区别

• sleep是静态，任何线程都可以直接thread.sleep调用。wait得是，Object类的实例方法，必须通过对象调用。
• sleep，sleep不会释放锁。wait会释放锁。
• sleep等待时间结束后，线程自动就绪。wait得notify,或notifyall唤醒。

BLOCKED和WAITNG的区别

• BLOCKED，是等待锁的释放。获取锁后就转为RUNNABLE.
• WAITING，是认为设置的状态，需要用notify激活。

notify选择哪个线程？

notify唤醒的线程是任意的，依赖于具体的JVM。

JVM有很多实现，比较流行的是hotspot。hotspot是“先进先出”的顺序唤醒。

不同线程之间怎么通信

synchronized 和 volatile。

• 用violate修饰共同能看见的字段。

• 一，用静态变量当锁，用wait,notify机制等待释放锁。
  二，ReentrantLock，condition包替代synchronized。condition.await 类似 wait . signal 类似notify ，signalAll 类似 notifyAll

• BlockingQueue 线程安全的队列。

线程间通信方式有哪些？

• Object的wait notify notifyAll

• Lock Condition:await，signal,signalAll

• volatile

• CountDownLatch。一个同步辅助类。
  一个计数器.CountDownLatch（int count）需要等待的线程数量。
  countDown：减少计数器
  await：等待，直到计数器为0.

• CyclicBarrier。让一组线程互相等待，直到达到某个屏障。有些类似于CountDownLatch的相反操作。等待的线程到达一定数量，才集体唤醒。

• Semaphore。计数信号量。用于控制同时访问某个共享资源的线程数。
  通过acquire获取许可，release方法释放许可。没有许可会被阻塞。

Synchronized和ReentrantLock的区别

• Synchronized是JVM层面的内置锁。
  ReentrantLock是java.util.concurrent.locks包的一个类。

• 简单场景用synchronized(语法简洁、异常安全)
  复杂并发用ReentrantLoc(可中断、超时锁、公平锁、多条件队列、定时锁)

• Synchronized，wait，notify
  ReentrantLock ,lock ,unlock

synchronized 和 ReentrantLock 都是 Java 中提供的可重入锁：

• 用法不同：synchronized 可用来修饰普通方法、静态方法和代码块，而 ReentrantLock 只能用在代码块上。
• 获取锁和释放锁方式不同：synchronized 会自动加锁和释放锁，当进入 synchronized 修饰的代码块之后会自动加锁，当离开 synchronized 的代码段之后会自动释放锁。而 ReentrantLock 需要手动加锁和释放锁
• 锁类型不同：synchronized 属于非公平锁，而 ReentrantLock 既可以是公平锁也可以是非公平锁。
• 响应中断不同：ReentrantLock 可以响应中断，解决死锁的问题，而 synchronized 不能响应中断。
• 底层实现不同：synchronized 是 JVM 层面通过监视器实现的，而 ReentrantLock 是基于 AQS 实现的。

Synchronized原理

synchronized是Java提供的原子性内置锁，这种内置的并且使用者看不到的锁也被称为监视器锁，

使用Synchronized之后，会在同步的代码块加上monitorenter和monitorexit字节码指令。

执行monitorenter指令会尝试获取锁。如果对象没被加锁或获得了锁，锁的计数器+1。其他线程等待。执行monitorexit指令释放锁，锁的计数器-1。其他线程竞争锁。

Reentrantlock工作原理

ReentrantLock 的底层实现主要依赖于 AbstractQueuedSynchronizer（AQS）这个抽象类。AQS 是一个提供了基本同步机制的框架，其中包括了队列、状态值等。

• 可中断性。在底层，ReentrantLock 使用了与 LockSupport.park() 和 LockSupport.unpark() 相关的机制来实现可中断性。
• 设置超时时间。这是通过内部的 tryAcquireNanos 方法来实现的。
• 公平锁和非公平锁。公平锁的意思是按照线程等待时间长到短来顺序获取锁。
  公平锁可以通过在创建 ReentrantLock 时传入 true 来设置，

Synchronized可重入锁原理

Synchronized可重入锁原理

线程请求锁，检查锁状态。

• 如果锁状态是0，代表没占用，使用CAS操作将线程ID换成自己的线程ID。
• 如果锁状态是不是0，代表锁被占用。如果是可重入锁，锁的线程ID是自己的就会重新获取锁，锁status+1。非重入锁，进入阻塞队列等。

释放锁时，

• 可重入锁，每一次退出方法，将会status-1,直至为0，最后释放该锁。
• 非重入锁的，线程退出方法，直接会释放该锁。

ReentrantLock锁可重入原理

和Synchronized锁类似。运用了一个锁计数器。

Synchronized锁升级原理