1.线程安全问题 在前面了解过一些java多线程基础之后,现在,我们用多线程来解决一个实际问题。 假定每个线程可以将一个数字加到100000,现在我们用十个线程,同时相加,看看结果是不是100000
写在前面:提起多线程大部门同学可能都会皱起眉头不知道多线程到底是什么、什么时候可以用到、用的时候是不是有共享变量问题等等一大堆问题。本篇文章将分为两部分第一部分是讲解多线程基础、第二部分讲解Java内存模型。
最近和几个之前一起做安卓的朋友喝酒,他最近在研究JVM,我们就简单的讨论了起来,他比我研究的深很多,我也不甘堕落,自己也开始研究了一下,写了4篇文章整理了一下自己的思路,Java虚拟机整体篇幅如下:
在Java内存模型中,线程之间的共享变量存储在主内存中,每个线程都有自己的工作内存。
之前看关于volatile的文章好多都没有讲到JMM,在并发编程中了解JMM对我们开发有很大帮助,故自己了总结一下volatile与JMM那密不可分的关系。
在并发编程中有三个非常重要的特性:原子性、有序性,、可见性,学妹发现你对它们不是很了解,她很着急,因为理解这三个特性对于能够正确地开发高并发程序有很大的帮助,接下来的面试中也极有可能被问到,小学妹就忍不住开始跟你逐一介绍起来。
前面介绍过了计算机内存模型,这是解决多线程场景下并发问题的一个重要规范。那么具体的实现是如何的呢,不同的编程语言,在实现上可能有所不同。
我们在前面两篇文章中分别看了一下 Java 线程的一些概念、用法和对于线程控制(开始、暂停、停止)等,并对其中的一些易错点进行了总结,如果你是对这些概念还是还不是太熟悉,建议先看一下前面的文章:Java 多线程(1)— 初识线程 和 Java 多线程(2) — 线程的控制。这篇文章我们来继续讨论 Java 多线程 — 线程的同步。
JVM之内存布局超详细整理: https://blog.csdn.net/mayfly_hml/article/details/102805030
在并发编程中,多个线程之间采取什么机制进行通信(信息交换),什么机制进行数据的同步?
在 Java 多线程中如何保证线程的安全性?那我们可以使用 Synchronized 同步锁来给需要多个线程访问的代码块加锁以保证线程安全性。使用 synchronized 虽然可以解决多线程安全问题,但弊端也很明显:加锁后多个线程需要判断锁,较为消耗资源。所以就引出我们今天的主角——volatile 关键字,一种轻量级的解决方案。
本篇带来的是周志明老师编写的《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》,十分硬核!
上文中,我们介绍了线程同步机制。 我们提到了 volatile、synchronized 关键字与 java.util.concurrent.locks.ReentrantLock 类,本问我们来详细讲解一下 volatile 的用法。
多线程问题,一直是我们老生常谈的一个问题,在面试中也会被经常问到,如何去学习理解多线程,何为线程安全性,那么大家跟我的脚步一起来学习一下。
ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的,每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用(不是继承的关系,是一个包含的关系),虚拟机内置的类加载器(Bootstrap ClassLoader)本身没有父类加载器,但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。
1、select,poll实现需要自己不断轮询所有fd集合,直到设备就绪,期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll其实也需要调用epoll_wait不断轮询就绪链表,期间也可能多次睡眠和唤醒交替,但是它是设备就绪时,调用回调函数,把就绪fd放入就绪链表中,并唤醒在epoll_wait中进入睡眠的进程。虽然都要睡眠和交替,但是select和poll在“醒着”的时候要遍历整个fd集合,而epoll在“醒着”的时候只要判断一下就绪链表是否为空就行了,这节省了大量的CPU时间。这就是回调机制带来的性能提升。
什么叫可见性呢,首先要说一下JAVA虚拟机内存,JAVA虚拟机内存模型规定,所有的变量都放在计算机的主内存当中,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问,而每个线程创建时都会为其创建一个工作内存(可以称之为栈空间),工作内存呢就是每个线程的私有数据区域,所以每个线程创建时也会从主内存进行一个变量副本拷贝,每当修改的时候也是再自己的工作内存中进行修改的,不能直接操作主内存,修改完成之后再对主内存的变量进行重新赋值,因此线程之间无法访问对方的工作内存,线程之间必须通过主内存来完成。
Java虚拟机管理的内存包括几个运行时数据内存:方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器,其中方法区和堆是由线程共享的数据区,其他几个是线程隔离的数据区。程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈,随线程而生,线程亡而亡
并发编程的目的是为了让程序运行得更快,提高程序的响应速度,虽然我们希望通过多线程执行任务让程序运行得更快,但是同时也会面临非常多的挑战,比如像线程安全问题、线程上下文切换的问题、硬件和软件资源限制等问题,这些都是并发编程给我们带来的难题。其中线程安全问题是我们最关心的问题之一,我们接下来主要就围绕着线程安全的问题来展开。
Java内存模型即 Java Menory Model,简称JMM。JMM定义了Java虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方法。JVM是整个计算机虚拟模型,所以JMM隶属于JVM的。
当用final修饰一个类时,表明这个类不能被继承。也就是说,如果一个类你永远不会让他被继承,就可以用final进行修饰。final类中的成员变量可以根据需要设为final,但是要注意final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法。
按操作系统中的描述,线程是 CPU 调度的最小单元,直观来说线程就是代码按顺序执行下来,执行完毕就结束的一条线。
最近翻看了java线程相关的东西,书中有一边专门讲到java内存模型,读完之后边回想起java虚拟机模型,那时心中便在思考java内存模型(以下简称jmm)和java虚拟机模型(以下简称jvm)之间的关系,下面将详细讲述。
1. Java 内存区域与内存溢出异常 1.1 运行时数据区域 根据《Java 虚拟机规范(Java SE 7 版)》规定,Java 虚拟机所管理的内存如下图所示。 1.1.1 程序计数器 内存空间
解决问题的根本方法: 同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据,其他线程必须等到该线程处理完数据后再对共享数据进行操作。
2、虚拟机栈:虚拟机栈是Java执行方法的内存模型。每个方法被执行的时候,都会创建一个栈帧,把栈帧压人栈,当方法正常返回或者抛出未捕获的异常时,栈帧就会出栈。 (1)栈帧:栈帧存储方法的相关信息,包含局部变量数表、返回值、操作数栈、动态链接 a、局部变量表:包含了方法执行过程中的所有变量。局部变量数组所需要的空间在编译期间完成分配,在方法运行期间不会改变局部变量数组的大小。 b、返回值:如果有返回值的话,压入调用者栈帧中的操作数栈中,并且把PC的值指向 方法调用指令 后面的一条指令地址。 c、操作数栈:操作变量的内存模型。操作数栈的最大深度在编译的时候已经确定(写入方法区code属性的max_stacks项中)。操作数栈的的元素可以是任意Java类型,包括long和double,32位数据占用栈空间为1,64位数据占用2。方法刚开始执行的时候,栈是空的,当方法执行过程中,各种字节码指令往栈中存取数据。 d、动态链接:每个栈帧都持有在运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态链接。 (2)线程私有
《第1章 多线程安全性与风险》介绍了并发编程,在维护难度、性能以及活跃性三个方面,所带来的风险与优势;
在Java中,所有 实例域、静态域 和 数组元素 都储存在堆内存中,堆内存在线程之前共享。 本文用 共享变量 统一描述 实例域、静态域 和 数组元素 。
缺点:对 CPU 资源敏感、无法收集浮动垃圾、标记 —— 清除 算法带来的空间碎片
近在重新梳理多线程,同步相关的知识点。关于 volatile 关键字阅读了好多博客文章,发现质量高适合小白的不多,最终找到一篇英文的非常通俗易懂。所以学习过程中顺手翻译下来,一方面巩固知识,一方面希望能帮到有需要的伙伴。该文章并非完全逐字翻译,英文不错的可以选择阅读原文:Java Volatile Keyword
重入锁实现可重入性原理或机制是:每一个锁关联一个线程持有者和计数器,当计数器为 0 时表示该锁没有被任何线程持有,那么任何线程都可能获得该锁而调用相应的方法;当某一线程请求成功后,JVM会记下锁的持有线程,并且将计数器置为 1;此时其它线程请求该锁,则必须等待;而该持有锁的线程如果再次请求这个锁,就可以再次拿到这个锁,同时计数器会递增;当线程退出同步代码块时,计数器会递减,如果计数器为 0,则释放该锁。
在前一篇文章Java 多线程(4)—线程的同步(中) 我们看了一下如何使用 ReentrantLock 类和 synchronized 关键字来控制在多个线程并发执行的同步,并通过他们解决了我们之前留下的关于线程通过带来的一些问题。这篇是线程同步文章的最后一篇,我们来一下一些新的知识点:
现在是资源共享的时代,同样也是知识分享的时代,如果你觉得本文能学到知识,请把知识与别人分享。
上面三个步骤不是原子性的,当多个线程同时执行,有可能线程1在步骤1和步骤2之间另外一个线程2执行步骤1,此时线程2再次执行步骤2执行x+1,此时线程1也开始执行x+1,同时执行就会导致数据被覆盖的结果
多线程一直以来都是面试必考点,而volatile、synchronized也是必问点,这里我试图用容易理解的方式来解释一下volatile。
volatile关键字用在多线程同步中,可保证读取的可见性,JVM只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的读取值,而非cache中。但多个线程对volatile的写操作,无法保证线程安全。
JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的 HotSpot 虚拟机进程。显示信息包括虚拟机执行主类名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(Local Virtual Machine Identifier,LVMID)。
Java®编程语言是一种通用的、并发的、面向对象的语言。它的语法类似于C和C++,但它省略了许多使C和C++复杂、混乱和不安全的特性。
volatile是 Java 的一个关键字,是一种同步机制。volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值。
概述 ---- 工具做为图形化界面来展示更能直观的发现问题,另一方面一些耗费性能的分析(dump文件分析)一般也不会在生产直接分析,往往dump下来的文件达1G左右,人工分析效率较低,因此利用工具来分析jvm相关问题,长长可以到达事半功倍的效果来。 jvm监控分析工具一般分为两类,一种是jdk自带的工具,一种是第三方的分析工具。jdk自带工具一般在jdk bin目录下面,以exe的形式直接点击就可以使用,其中包含分析工具已经很强大,几乎涉及了方方面面,但是我们最常使用的只有两款:jconsole
根据《Java虚拟机规范》的规定,Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据,这种伪结构中只有两种数据类型:“无符号数”和“表”。
本文是学习了《深入理解Java虚拟机》之后的总结,主要内容都来自于书中,也有作者的一些理解。一是为了梳理知识点,归纳总结,二是为了分享交流,如有错误之处还望指出。
概述:JMM(Java Memory Model)Java内存模型,是java虚拟机规范中所定义的一种内存模型。
JVM总体上是由类装载子系统(ClassLoader)、运行时数据区、执行引擎、内存回收这四个部分组成。其中我们最为关注的运行时数据区,也就是JVM的内存部分则是由方法区(Method Area)、JAVA堆(Heap)、虚拟机栈(Stack)、程序计数器、本地方法栈这几部分组成;除此以外,在概念中还有一个直接内存的概念,事实上这部分内存并不属于虚拟机规范中定义的内存区域,但是因为在JDK1.4+后新加的NIO类,以及JDK1.8+后的Metaspace的关系,所以在讨论JVM时也经常会被放到一起讨论。
可以创建一个类,实现 Runnable 接口,并实现其 run() 方法来定义线程的任务逻辑。然后,通过创建 Thread 类的实例,将实现了 Runnable 接口的对象作为参数传递,并调用 start() 方法来启动线程。
1、并发的基本概念:同时拥有两个或者多个线程,如果程序在单核处理器上运行,多个线程将交替地换入或者换出内存,这些线程是同时存在的,每个线程都处于执行过程中的某个状态。如果允许在多核处理器上,此时程序中的每个线程都将分配到一个处理器核上,因此可以同时运行。并发,多个线程操作相同的资源,保证线程安全,合理利用资源。
一切设计来源于生活,上一章 学并发编程,透彻理解这三个核心是关键 中有讲过,作为"资本家",你要尽可能的榨取 CPU,内存与 IO 的剩余价值,但三者完成任务的速度相差很大,CPU > 内存 > IO分,CPU 是天,那内存就是地,内存是天,那 IO 就是地,那怎样平衡三者,提升整体速度呢?
线程A释放一个锁,实质上是线程A向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了(线程A对共享变量所做修改的)消息。
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