GitHub-理解JVM系列：

https://github.com/kevinten10/Effective-Java

一、Java内存模型与线程

处理器内存模型

Java内存模型

Java内存模型

  1. 所有变量都存储在主内存中
  2. 工作内存中保存了使用变量的主内存副本拷贝（拷贝引用，字段，并非对象的全部）
  3. 线程对变量的所有操作都在工作内存，不能直接对主内存操作
  4. 不同线程之间只能通过主内存传递变量

内存交互

8原子操作

1. 同步 2. 读 3. 操作 4. 写

name nation desc
lock 锁定 主内存 标示为线程独占
unlock 解锁 主内存 解锁
read 读取 主内存 将变量从主内存读入到工作内存
load 载入 工作内存 将工作内存的值读入到变量副本中
use 使用 工作内存 将变量副本的值交给执行引擎
assign 赋值 工作内存 将执行引擎的值写入到变量副本
store 存储 工作内存 将工作内存的值写入到主内存
write 写入 主内存 将主内存的值写入变量中

8原子操作的8基本规则

  1. read+load 或 store+write 成对出现，顺序执行，但可能非连续
  2. 若执行了assign（赋值），必须写回主内存
  3. 不允许无assign时，将变量副本写回主内存
  4. 新变量只能在主内存初始化，工作内存不能使用未初始化值
  5. lock可以多次，需要相同次数的unlock才能解锁
  6. lock时，会清空工作内存中的副本值，执行引擎若要使用，需要重新load或者assign
  7. 不能unlock未lock的值
  8. unlock之前，必须先同步回主内存（store+write）

volatile变量 “易变的”

  1. 读和普通变量无差别，写稍慢
  2. 禁止重排序优化，新值可以立即被其他线程读取
    • 重排序：CPU将多条指令不按顺序的分开发送给各相应电路处理
  3. 通过变量修改后将新值立即同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量
  4. 非线程安全

为什么volatile也无法保证线程安全?

Java线程模型与操作系统

使用内核线程实现 ==> 开销高
使用用户线程实现 ==> ×，（线程阻塞后整个进程被阻塞）

使用线程加轻量级进程混合实现，
Java通过线程1:1映射的方式，将Java线程映射为LMP轻量级进程，再映射为内核线程KST

Java线程调度

  • 协同式线程调度：线程控制，线程完成后主动释放 ==> 阻塞危机
  • 抢占式线程调度：系统控制，（可通过thread.yield()主动释放）

Java线程优先级

分为10级，而Windows分为7级，所以尽量不要自己设置优先级，可能在映射时出现损失

Java线程状态转换

①：创建线程

  • thread.start()

②：无限期等待，被其他线程现实唤醒

  • 没有设置timeout的Object.wait()或者thread.join()

③：限期等待

  • 设置了timeout
  • thread.sleep()

④：阻塞，等待锁 synchronize

⑤：结束，死亡

唤醒：Object.wait() ⇒ Object.notify() 或 Object.notifyAll()

详见

JDK之Object 源码解析

线程安全与锁优化

线程安全：

  1. 不可变对象; fianl等，string类， 枚举类
  2. 绝对线程安全：synchronize
  3. 相对线程安全：vector，hashtable等
  4. 线程兼容：同步手段后安全：ArrayList等
  5. 线程对立

线程安全实现方法

  1. 悲观：互斥同步，每次都先加锁，适合易冲突的操作
  2. 乐观：先操作，若有冲突才补偿，适合不易冲突的操作
  3. 不使用同步方案：可重入代码（函数式编程？）或者线程本地存储，如servlet，将变量全部存储到栈中，即线程私有