java并发编程笔记（一）——并发编程简介

java并发编程笔记（一）——简介

线程不安全的类示例

public class CountExample1 {

    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    public static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);     //最终获得的结果是小于5000的
    }

    private static void add() {
        count++;  
    }
}

并发：

同时拥有两个或者多个线程，若是程序在单核处理器上运行，多个线程将交替的换入换出内存，这些线程是同时“存在”的，每一个线程都处于执行过程当中的某个状态，若是运行在多核处理器上，程序中的每一个线程都将分配到一个处理器核上，所以能够同时运行。

多个线程操做相同的资源，保证线程安全，合理使用资源

高并发（High Concurrency）：

高并发是互联网分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它一般是指，经过设计保证系统可以同时并行处理不少请求。

java 内存模型（Java Memory Model,JMM）

java堆

• 能够在运行时动态的分配内存大小；
• 因为在运行时动态的分配大小，因此他的存取速度很慢；

java栈

• 存取速度很快，仅次于计算机的寄存器，栈里的数据都是能够共享的；
• 栈因为存放的数据大小与生存期是要求肯定的，因此缺乏必定的灵活性；

java线程引用对象的图示

cpu访问主存图示

当两个线程同时访问一个对象时，这两个线程持有的是这个对象的私有拷贝。

cpu模型图

• cpu访问寄存器的速度远大于在主存上的读取速度
• 因为计算机的存储设备与处理器的处理速度有好几个数据量级的差距，因此存在了高速缓存区

java内存模型抽象结构图

java内存模型-同步八种操做

• lock(锁定):做用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态
• unlock(解锁):做用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才能够被其余线程锁定
• read(读取):做用主内存的变量，把一个变量值由主内存传输到线程的工做内存中，以便随后的load使用
• load(载入):做用于工做内存的变量，它把read操做从主内存中获得的变量值放入工做内存的变量副本中
• use(使用):做用于工做内存的变量，把工做内存中的一个变量值传递给执行引擎
• assign(赋值):做用于工做内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工做内存的变量
• store(存储):做用于工做内存的变量，把工做内存中的一个变量的值传送到主存中，以便随后的write的操做
• write(写入):做用于主内存的变量，它把store操做从工做内存中一个变量的值传送到主内存的变量中

java内存模型-同步规则

• 若是要把一个变量从主存中复制到工做内存，就须要按顺序的执行read和load操做，若是把变量从工做内存中同步回主内存中，就要按顺序的执行store和write操做。但java内存模型只要求上述操做必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行
• 不容许read和load、store和write操做之一单独出现
• 不容许一个线程丢弃它的最近assign的操做，即变量在工做内存中改变了以后，必须同步到主内存中
• 不容许一个线程无缘由的（没有发生过任何assign操做）把数据从工做内存同步回主内存中
• 一个新的变量只能在主内存中诞生，不容许在工做内存中直接使用一个未被初始化（load和assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操做以前，必须先执行过了assign和load操做
• 一个变量在同一时刻只容许一条线程对其进行lock操做，但lock操做能够被同一条线程重复执行屡次，屡次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操做，变量才会被解锁，lock和unlock必须成对出现
• 若是对一个变量执行lock操做，将会清空工做内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前须要从新执行load或assign操做初始化变量的值
• 若是一个变量事先没有被lock操做锁定，则不容许对它执行unlock操做，也不容许去unlock一个被其余线程锁定的变量
• 对一个变量执行unlock操做以前，必须先把此变量同步到主内存中（执行store和write操做）

并发的优点和风险

优点

• 同时处理多个请求，响应更快，负责的操做能够分红多个进程同时进行
• 程序设计在某些状况下更简单，也能够有更多的选择
• CPU可以在等待IO的时候作一些其余的事情

风险

• 多个线程共享数据可能会产生与指望不相符的结果
• 某个操做没法继续进行下去时，就会发生活跃性问题，好比死锁、饥饿等问题
• 线程过多时会使得CPU频繁切换，调度时间增多，同步至机制；消耗过多内存

总结

• CPU多级缓存：缓存一致性，乱序执行优化
• java内存模型：JMM规定、抽象结构、同步八中操做及规则
• java并发的优点与风险