php网站建设题目app推广策略
目录
Java内存模型和内存间的交互操作
Java内存模型
内存间的交互操作
内存间交互操作的规则
volatile特性
多线程中的可见性
volatile
指令重排原理和规则
指令重排
指令重排的基本规则
多线程中的有序性
线程安全处理
锁优化
锁优化之自旋锁与自适应自旋
锁优化之锁消除
锁优化之锁粗化
锁优化之轻量级锁
锁优化之偏向锁
JVM中获取锁的步骤
同步代码的基本规则
-
Java内存模型和内存间的交互操作
-
Java内存模型
- JCP定义了一种Java内存模型，以前是在JVM规范中，后来独立出来成为JSR-133(Java内存模型和线程规范修订)
- 内存模型：
- 在特定的操作协议下，对特定的内存或高速缓存进行读写访问的过程抽象
- Java内存模型主要关注JVM中把变量值存储到内存和从内存中取出变量值这样的底层细节
- 所有变量(共享的)都存储在主内存中，每个线程都有自己的工作内存
- 工作内存中保存该线程使用到的变量的主内存副本拷贝
- 线程对变量的所有操作(读、写)都应该在工作内存中完成
- 不同线程不能相互访问工作内存，交互数据要通过主内存
-
内存间的交互操作
- Java内存模型规定了一些操作来实现内存间交互，JVM会保证它们是原子的
- lock：锁定，把变量标识为线程独占，作用于主内存变量
- unlock：解锁，把锁定的变量释放，别的线程才能使用，作用于主内存变量
- read：读取，把变量值从主内存读取到工作内存
- load：载入，把read读取到的值放入工作内存的变量副本中
- use：使用，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎
- assign：赋值，把从执行引擎接收到的值赋给工作内存里面的变量
- store：存储，把工作内存中一个变量的值传递到主内存中
- write：写入，把store进来的数据存放进主内存的变量中
-
内存间交互操作的规则
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现，以上两个操作必须按顺序执行，但不保证连续执行
- 也就是说，read与load之间、store与write之间是可插入其它指令的
- 不允许一个线程丢弃它的最近的assign操作，即变量在工作内存中改变了之后必须把该变化同步回主内存
- 不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从线程的工作内存同步回主内存中
- 一个新的变量只能从主内存中“诞生”，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化的变量
- 也就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作
- 一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其执行lock操作，但lock操作可以被同一个条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁
- 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
- 如果一个变量没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作，也不能unlock一个被其他线程锁定的变量
- 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步回主内存(执行store和write操作)
-
volatile特性
-
多线程中的可见性
- 可见性：就是一个线程修改了变量，其他线程可以知道
- 保证可见性的常见方法：volatile、synchronized、final(一旦初始化完成，其他线程就可见)
-
volatile
- volatile基本上是JVM提供的最轻量级的同步机制，用volatile修饰的变量，对所有的线程可见，即对volatile变量所做的写操作能立即反映到其它线程中
- 用volatile修饰的变量，在多线程环境下仍然是不安全的
- volatile修饰的变量，是禁止指令重排优化的
- 适合使用volatile的场景：
- 运算结果不依赖变量的当前值
- 或者能确保只有一个线程修改变量的值
-
指令重排原理和规则
-
指令重排
- 指的是JVM为了优化，在条件允许的情况下，对指令进行一定的重新排列，直接运行当前能够立即执行的后续指令，避开获取下一条指令所需数据造成的等待
- 线程内串行语义，不考虑多线程间的语义
- 不是所有的指令都能重排，比如：
- 写后读a = 1；b = a；写一个变量之后，再读这个位置
- 写后写a = 1；a = 2；写一个变量之后，再写这个变量
- 读后写a = b；b = 1；读一个变量之后，再写这个变量
- 以上语句不可重排，但是a = 1；b = 2；是可以重排的
-
指令重排的基本规则
- 程序顺序原则：
- 一个线程内保证语义的串行性
- volatile规则：
- volatile变量的写，先发生于读
- 锁规则：
- 解锁(unlock)必然发生在随后的加锁(lock)前
- 传递性：
- A先于B，B先于C那么A必然先于C
- 线程的start方法先于它的每一个动作
- 线程的所有操作先于线程的终结(Thread.join())
- 线程的中断(interrupt())先于被中断线程的代码
- 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法
-
多线程中的有序性
- 在本线程内，操作都是有序的
- 在线程外观察，操作都是无序的，因为存在指令重排或主内存同步延时
-
线程安全处理
- 不可变是线程安全的
- 互斥同步(阻塞同步)：synchronized、java.util.concurrent.ReentrantLock
- 目前这两个方法性能已经差不多了，建议优先选用synchronized
- ReentrantLock增加了如下特性：
- 等待可中断：
- 当持有锁的线程长时间不释放锁，正在等待的线程可以选择放弃等待
- 公平锁：
- 多个线程等待同一个锁时，须严格按照申请锁的时间顺序来获得锁
- 锁绑定多个条件：
- 一个ReentrantLock对象可以绑定多个condition对象，而synchronized是针对一个条件的，如果要多个，就得有多个锁
- 非阻塞同步：
- 是一种基于冲突检查的乐观锁的策略，通常是先操作，如果没有冲突，操作就成功了，有冲突再采取其它方式进行补偿处理
- 无同步方案：
- 其实就是在多线程中，方法并不涉及共享数据，自然也就无需同步了
-
锁优化
-
锁优化之自旋锁与自适应自旋
- 自旋：
- 如果线程可以很快获得锁，那么可以不在OS层挂起线程，而是让线程做几个忙循环，这就是自旋
- 自适应自旋：
- 自旋的时间不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间和锁的拥有者状态来决定
- 如果锁被占用时间很短，自旋成功，那么能节省线程挂起、以及切换时间，从而提升系统性能
- 如果锁被占用时间很长，自旋失败，会白白耗费处理器资源，降低系统性能
-
锁优化之锁消除
- 在编译代码的时候，检测到根本不存在共享数据竞争，自然也就无需同步加锁了
- 通过-XX:+EliminateLocks来开启
- 同时要使用-XX:+DoEscapeAnalysis开启逃逸分析
- 所谓逃逸分析：
- (1)如果一个方法中定义的一个对象，可能被外部方法引用，称为方法逃逸
- (2)如果对象可能被其它外部线程访问，称为线程逃逸，比如赋值给类变量或者可以在其它线程中访问的实例变量
-
锁优化之锁粗化
- 通常都要求同步块要小，但一系列连续的操作导致对一个对象反复的加锁和解锁，这会导致不必要的性能损耗
- 这种情况建议把锁同步的范围加大到整个操作序列
-
锁优化之轻量级锁
- 轻量级是相对于传统锁机制而言，本意是没有多线程竞争的情况下，减少传统锁机制使用OS实现互斥所产生的性能损耗
- 其实现原理很简单，就是类似乐观锁的方式
- 如果轻量级锁失败，表示存在竞争，升级为重量级锁，导致性能下降
-
锁优化之偏向锁
- 偏向锁是在无竞争情况下，直接把整个同步消除了，连乐观锁都不用，从而提高性能
- 所谓的偏向，就是偏心，即锁会偏向于当前已经占有锁的线程
- 只要没有竞争，获得偏向锁的线程，在将来进入同步块，也不需要做同步
- 当有其它线程请求相同的锁时，偏向模式结束
- 如果程序中大多数锁总是被多个线程访问的时候，也就是竞争比较激烈，偏向锁反而会降低性能
- 使用-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁，默认开启
-
JVM中获取锁的步骤
- 会先尝试偏向锁；然后尝试轻量级锁
- 再然后尝试自旋锁
- 最后尝试普通锁，使用OS互斥量在操作系统层挂起
-
同步代码的基本规则
- 尽量减少锁持有的时间
- 尽量减小锁的粒度