现在做网站开发吗,福州免费企业网站建站,抖音头像的网站制作教程,修改wordpress的库名一、并发编程三要素 1、原子性 原子性指的是一个或者多个操作#xff0c;要么全部执行并且在执行的过程中不被其他操作打断#xff0c;要么就全部都不执行。 2、可见性 可见性指多个线程操作一个共享变量时#xff0c;其中一个线程对变量进行修改后#xff0c;其他线程可以…一、并发编程三要素 1、原子性 原子性指的是一个或者多个操作要么全部执行并且在执行的过程中不被其他操作打断要么就全部都不执行。 2、可见性 可见性指多个线程操作一个共享变量时其中一个线程对变量进行修改后其他线程可以立即看到修改的结果。 3、有序性 有序性即程序的执行顺序按照代码的先后顺序来执行
二、实现可见性的方法 synchronized 或者 Lock保证同一个时刻只有一个线程获取锁执行代码锁释放 之前把最新的值刷新到主内存实现可见性
三、多线程的价值 1、发挥多核 CPU 的优势 多线程可以真正发挥出多核 CPU 的优势来达到充分利用 CPU 的目的采用多线程的方式去同时完成几件事情而不互相干扰。 2、防止阻塞 从程序运行效率的角度来看单核 CPU 不但不会发挥出多线程的优势反而会因为在单核 CPU 上运行多线程导致线程上下文的切换而降低程序整体的效率。但是单核 CPU 我们还是要应用多线程就是为了防止阻塞。试想如果单核 CPU 使用单线程那么只要这个线程阻塞了比方说远程读取某个数据吧对端迟迟未返回又没有设置超时时间那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题多条线程同时运行哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞也不会影响其它任务的执行。 3、便于建模 这是另外一个没有这么明显的优点了。假设有一个大的任务 A单线程编程那么就要考虑很多建立整个程序模型比较麻烦。但是如果把这个大的任务 A 分解成几个小任务任务 B、任务 C、任务 D分别建立程序模型并通过多线程分别运行这几个任务那就简单很多了。
三、创建线程的方式 1、继承 Thread 类创建线程类 2、通过 Runnable 接口创建线程类 3、通过 Callable 和 Future 创建线程 4、通过线程池创建
四、创建线程的三种方式的对比 1、采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创建多线程。 优势是 线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口还可以继承其他类。在这种方式下多个线程可以共享同一个 target 对象所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况从而可以将 CPU、代码和数据分开形成清晰的模型较好地体现了面向对象的思想。 劣势是 编程稍微复杂如果要访问当前线程则必须使用 Thread.currentThread()方法。 2、使用继承 Thread 类的方式创建多线程 优势是 编写简单如果需要访问当前线程则无需使用 Thread.currentThread()方法直接使用 this 即可获得当前线程。 劣势是 线程类已经继承了 Thread 类所以不能再继承其他父类。 3、Runnable 和 Callable 的区别 1、Callable 规定重写的方法是 call()Runnable 规定重写的方法是 run()。 2、Callable 的任务执行后可返回值而 Runnable 的任务是不能返回值的。 3、Call 方法可以抛出异常run 方法不可以。 4、运行 Callable 任务可以拿到一个 Future 对象表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法以等待计算的完成并检索计算的结果。通过 Future对象可以了解任务执行情况可取消任务的执行还可获取执行结果。
五、Java 线程具有五中基本状态 1、新建状态New当线程对象对创建后即进入了新建状态如Thread t new MyThread() 2、就绪状态Runnable当调用线程对象的 start()方法t.start();线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程只是说明此线程已经做好了准备随时等待 CPU 调度执行并不是说执行了 t.start()此线程立即就会执行 3、运行状态Running当 CPU 开始调度处于就绪状态的线程时此时线程才得以真正执行即进入到运行状态。注就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口也就是说线程要想进入运行状态执行首先必须处于就绪状态中 4、阻塞状态Blocked处于运行状态中的线程由于某种原因暂时放弃对 CPU的使用权停止执行此时进入阻塞状态直到其进入到就绪状态才 有机会再次被 CPU 调用以进入到运行状态。 根据阻塞产生的原因不同阻塞状态又可以分为三种 1、等待阻塞运行状态中的线程执行 wait()方法使本线程进入到等待阻塞状态 2、同步阻塞线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)它会进入同步阻塞状态 3、其他阻塞通过调用线程的 sleep()或 join()或发出了 I/O 请求时线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时线程重新转入就绪状态。 4、死亡状态Dead线程执行完了或者因异常退出了 run()方法该线程结束生命周期。
六、线程池及创建方式 线程池就是提前创建若干个线程如果有任务需要处理线程池里的线程就会处理任务处理完之后线程并不会被销毁而是等待下一个任务。由于创建和销毁线程都是消耗系统资源的所以当你想要频繁的创建和销毁线程的时候就可以考虑使用线程池来提升系统的性能。 java 提供了一个 java.util.concurrent.Executor 接口的实现用于创建线程池。
七、四种线程池的创建 1、newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池 2、newFixedThreadPool 创建一个定长线程池可控制线程最大并发数。 3、newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池支持定时及周期性任务执行。 4、newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池它只会用唯一的工作线程来执行任务。
八、线程池的优点 1、重用存在的线程减少对象创建销毁的开销。 2、可有效的控制最大并发线程数提高系统资源的使用率同时避免过多资源竞争避免堵塞。 3、提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。
九、CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别 1、CountDownLatch 简单的说就是一个线程等待直到他所等待的其他线程都执行完成并且调用 countDown()方法发出通知后当前线程才可以继续执行。 2、cyclicBarrier 是所有线程都进行等待直到所有线程都准备好进入 await()方法之后所有线程同时开始执行 3、CountDownLatch 的计数器只能使用一次。而 CyclicBarrier 的计数器可以使用 reset() 方法重置。所以 CyclicBarrier 能处理更为复杂的业务场景比如如果计算发生错误可以重置计数器并让线程们重新执行一次。 4、CyclicBarrier 还提供其他有用的方法比如 getNumberWaiting 方法可以获得 CyclicBarrier 阻塞的线程数量。isBroken 方法用来知道阻塞的线程是否被中断。如果被中断返回 true否则返回 false。
十、synchronized 的作用 在 Java 中synchronized 关键字是用来控制线程同步的就是在多线程的环境下控制 synchronized 代码段不被多个线程同时执行。synchronized 既可以加在一段代码上也可以加在方法上。
十一、volatile 关键字的作用 对于可见性Java 提供了 volatile 关键字来保证可见性。当一个共享变量被 volatile 修饰时它会保证修改的值会立即被更新到主存当有其他线程需要读取时它会去内存中读取新值。 从实践角度而言volatile 的一个重要作用就是和 CAS 结合保证了原子性详细的可以参见 java.util.concurrent.atomic 包下的类比如 AtomicInteger。
十二、CAS 是一种基于锁的操作而且是乐观锁。在 java 中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住等一个之前获得锁的线程释放锁之后下一个线程才可以访问。而乐观锁采取了一种宽泛的态度通过某种方式不加锁来处理资源比如通过给记录加 version 来获取数据性能较悲观锁有很大的提高。 CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置V、预期原值A和新值(B)。如果内存地址里面的值和 A 的值是一样的那么就将内存里面的值更新成 B。CAS是通过无限循环来获取数据的如果在第一轮循环中a 线程获取地址里面的值被b 线程修改了那么 a 线程需要自旋到下次循环才有可能机会执行。java.util.concurrent.atomic 包下的类大多是使用 CAS 操作来实现的( AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong)。
十三、CAS的问题 1、CAS 容易造成 ABA 问题 一个线程 a 将数值改成了 b接着又改成了 a此时 CAS 认为是没有变化其实是已经变化过了而这个问题的解决方案可以使用版本号标识每操作一次version 加 1。在 java5 中已经提供了 AtomicStampedReference 来解决问题。 2、不能保证代码块的原子性 CAS 机制所保证的知识一个变量的原子性操作而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证 3 个变量共同进行原子性的更新就不得不使用 synchronized 了。 3、CAS 造成 CPU 利用率增加 之前说过了 CAS 里面是一个循环判断的过程如果线程一直没有获取到状态cpu资源会一直被占用。
十四、Future 在并发编程中我们经常用到非阻塞的模型在之前的多线程的三种实现中不管是继承 thread 类还是实现 runnable 接口都无法保证获取到之前的执行结果。通过实现 Callback 接口并用 Future 可以来接收多线程的执行结果。Future 表示一个可能还没有完成的异步任务的结果针对这个结果可以添加 Callback 以便在任务执行成功或失败后作出相应的操作
十五、AQS AbustactQueuedSynchronizer 的简称它是一个 Java 提高的底层同步工具类用一个 int 类型的变量表示同步状态并提供了一系列的 CAS 操作来管理这个同步状态。 AQS 是一个用来构建锁和同步器的框架使用 AQS 能简单且高效地构造出应用广泛的大量的同步器比如我们提到的 ReentrantLockSemaphore其他的诸如ReentrantReadWriteLockSynchronousQueueFutureTask 等等皆是基于AQS 的。
十六、AQS 支持两种同步方式 1、独占式 2、共享式 这样方便使用者实现不同类型的同步组件独占式如 ReentrantLock共享式如SemaphoreCountDownLatch组合式的如 ReentrantReadWriteLock。总之AQS 为使用提供了底层支撑如何组装实现使用者可以自由发挥。
十七、ReadWriteLock 首先明确一下不是说 ReentrantLock 不好只是 ReentrantLock 某些时候有局限。如果使用 ReentrantLock可能本身是为了防止线程 A 在写数据、线程 B 在读数据造成的数据不一致但这样如果线程 C 在读数据、线程 D 也在读数据读数据是不会改变数据的没有必要加锁但是还是加锁了降低了程序的性能。因为这个才诞生了读写锁 ReadWriteLock。ReadWriteLock 是一个读写锁接口ReentrantReadWriteLock 是 ReadWriteLock 接口的一个具体实现实现了读写的分离读锁是共享的写锁是独占的读和读之间不会互斥读和写、写和读、写和写之间才会互斥提升了读写的性能。
十八、FutureTask FutureTask 表示一个异步运算的任务。FutureTask 里面可以传入一个 Callable 的具体实现类可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。当然由于 FutureTask 也是Runnable 接口的实现类所以 FutureTask 也可以放入线程池中。
十九、synchronized 和 ReentrantLock的区别 synchronized 是和 if、else、for、while 一样的关键字ReentrantLock 是类这是二者的本质区别。既然 ReentrantLock 是类那么它就提供了比 synchronized 更多更灵活的特性可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量ReentrantLock 比 synchronized 的扩展性体现在几点上 1、ReentrantLock 可以对获取锁的等待时间进行设置这样就避免了死锁 2、ReentrantLock 可以获取各种锁的信息 3、ReentrantLock 可以灵活地实现多路通知 另外二者的锁机制其实也是不一样的。ReentrantLock 底层调用的是 Unsafe 的park 方法加锁synchronized 操作的应该是对象头中 mark word这点我不能确定。
二十、乐观锁和悲观锁 1、乐观锁就像它的名字一样对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态乐观锁认为竞争不总是会发生因此它不需要持有锁将比较-替换这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量如果失败则表示发生冲突那么就应该有相应的重试逻辑。 2、悲观锁还是像它的名字一样对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态悲观锁认为竞争总是会发生因此每次对某资源进行操作时都会持有一个独占的锁就像 synchronized不管三七二十一直接上了锁就操作资源了。
二十一、synchronized、volatile、CAS 比较 1、synchronized 是悲观锁属于抢占式会引起其他线程阻塞。 2、volatile 提供多线程共享变量可见性和禁止指令重排序优化。 3、CAS 是基于冲突检测的乐观锁非阻塞
二十三、ThreadLocal 一个本地线程副本变量工具类。主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射各个线程之间的变量互不干扰在高并发场景下可以实现无状态的调用特别适用于各个线程依赖不通的变量值完成操作的场景。简单说 ThreadLocal 就是一种以空间换时间的做法在每个 Thread 里面维护了一个以开地址法实现的 ThreadLocal.ThreadLocalMap把数据进行隔离数据不共享自然就没有线程安全方面的问题了。
二十四、线程的调度策略 线程调度器选择优先级最高的线程运行但是如果发生以下情况就会终止线 程的运行 1、线程体中调用了 yield 方法让出了对 cpu 的占用权利 2、线程体中调用了 sleep 方法使线程进入睡眠状态 3、线程由于 IO 操作受到阻塞 4、另外一个更高优先级线程出现 5、在支持时间片的系统中该线程的时间片用完
二十五、ConcurrentHashMap 的并发度 ConcurrentHashMap 的并发度就是 segment 的大小默认为 16这意味着最多同时可以有 16 条线程操作 ConcurrentHashMap这也是ConcurrentHashMap 对 Hashtable 的最大优势。
二十六、死锁的原因 1、是多个线程涉及到多个锁这些锁存在着交叉所以可能会导致了一个锁依赖的闭环。 例如线程在获得了锁 A 并且没有释放的情况下去申请锁 B这时另一个线程已经获得了锁 B在释放锁 B 之前又要先获得锁 A因此闭环发生陷入死锁循环。 2、默认的锁申请操作是阻塞的 所以要避免死锁就要在一遇到多个对象锁交叉的情况就要仔细审查这几个对象的类中的所有方法是否存在着导致锁依赖的环路的可能性。总之是尽量避免在一个同步方法中调用其它对象的延时方法和同步方法。
二十七、线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing) 线程调度器是一个操作系统服务它负责为 Runnable 状态的线程分配 CPU 时间。一旦我们创建一个线程并启动它它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的 CPU 时间分配给可用的 Runnable 线程的过程。分配 CPU 时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到 Java 虚拟机控制所以由应用程序来控制它是更好的选择也就是说不要让你的程序依赖于线程的优 先级。
二十八、自旋 很多 synchronized 里面的代码只是一些很简单的代码执行时间非常快此时等待的线程都加锁可能是一种不太值得的操作因为线程阻塞涉及到用户态和内核态切换的问题。既然 synchronized 里面的代码执行得非常快不妨让等待锁的线程不要被阻塞而是在 synchronized 的边界做忙循环这就是自旋。如果做了多次忙循环发现还没有获得锁再阻塞这样可能是一种更好的策略。
二十九、Java Concurrency API中的Lock接口 Lock 接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。他们允许更灵活的结构可以具有完全不同的性质并且可以支持多个相关类的条件对象。 它的优势有 1、可以使锁更公平 2、可以使线程在等待锁的时候响应中断 3、可以让线程尝试获取锁并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间 4、可以在不同的范围以不同的顺序获取和释放锁
三十、单例模式的线程安全性 1、饿汉式单例模式的写法线程安全 2、懒汉式单例模式的写法非线程安全 3、双检锁单例模式的写法线程安全
三十一、Semaphore作用 是一个信号量它的作用是限制某段代码块的并发数。Semaphore有一个构造函数可以传入一个 int 型整数 n表示某段代码最多只有 n 个线程可以访问如果超出了 n那么请等待等到某个线程执行完毕这段代码块下一个线程再进入。由此可以看出如果 Semaphore 构造函数中传入的 int 型整数 n1 相当于变成了一个 synchronized 了。
三十二、Java线程数过多造成异常 1、线程的生命周期开销非常高 2、消耗过多的 CPU 资源 如果可运行的线程数量多于可用处理器的数量那么有线程将会被闲置。大量空闲的线程会占用许多内存给垃圾回收器带来压力而且大量的线程在竞争 CPU资源时还将产生其他性能的开销。 3、降低稳定性 JVM 在可创建线程的数量上存在一个限制这个限制值将随着平台的不同而不同并且承受着多个因素制约包括 JVM 的启动参数、Thread 构造函数中请求栈的大小以及底层操作系统对线程的限制等。如果破坏了这些限制那么可能抛出OutOfMemoryError 异常。
