Java 并发编程

你的名字 2020-12-04 18:33 976阅读 0赞

**多线程**

**1、操作系统有两个容易混淆的概念，进程和线程。**

进程：一个计算机程序的运行实例，包含了需要执行的指令；有自己的独立地址空间，包含程序内容和数据；不同进程的地址空间是互相隔离的；进程拥有各种资源和状态信息，包括打开的文件、子进程和信号处理。

线程：表示程序的执行流程，是CPU调度执行的基本单位；线程有自己的程序计数器、寄存器、堆栈和帧。同一进程中的线程共用相同的地址空间，同时共享进进程锁拥有的内存和其他资源。

**2、Java标准库提供了进程和线程相关的API**，进程主要包括表示进程的java.lang.Process类和创建进程的java.lang.ProcessBuilder类；

表示线程的是java.lang.Thread类，在虚拟机启动之后，通常只有Java类的main方法这个普通线程运行，运行时可以创建和启动新的线程；还有一类守护线程（damon thread），守护线程在后台运行，提供程序运行时所需的服务。当虚拟机中运行的所有线程都是守护线程时，虚拟机终止运行。

**3、线程间的可见性：一个线程对进程中共享的数据的修改，是否对另一个线程可见**

可见性问题：

**a、CPU采用时间片轮转等不同算法来对线程进行调度**

public class IdGenerator{
       private int value = 0;
       public int getNext(){
          return value++;
       }
    }

对于IdGenerator的getNext()方法，在多线程下不能保证返回值是不重复的：各个线程之间相互竞争CPU时间来获取运行机会，CPU切换可能发生在执行间隙。

以上代码getNext()的指令序列：CPU切换可能发生在7条指令之间，多个getNext的指令交织在一起。

aload_0
    dup
    getfield #12
    dup_x1
    iconst_1
    iadd
    putfield #12

**b、CPU缓存：**

目前CPU一般采用层次结构的多级缓存的**架构**，有的CPU提供了L1、L2和L3三级缓存。当CPU需要读取主存中某个位置的数据时，会一次检查各级缓存中是否存在对应的数据。如果有，直接从缓存中读取，这比从主存中读取速度快很多。当CPU需要写入时，数据先被写入缓存中，之后再某个时间点写回主存。所以某些时间点上，缓存中的数据与主存中的数据可能是不一致。

**c、指令顺序重排**

出行性能考虑，编译器在编译时可能会对字节代码的指令顺序进行重新排列，以优化指令的执行顺序，在单线程中不会有问题，但在多线程可能产生与可见性相关的问题。

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