并发编程基础:
线程状态(NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIME_WAITING、TERMINATED)
- NEW:初始状态,线程被构建,但是还没有调用 start 方法
- RUNNABLED:运行状态,JAVA 线程把操作系统中的就绪和运行两种状态统一称为“运行中”
- BLOCKED:阻塞状态,表示线程进入等待状态,也就是线程因为某种原因放弃了 CPU 使用权,阻塞也分为几种情况
- 等待阻塞:运行的线程执行 wait 方法,jvm 会把当前线程放入到等待队列
- 同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被其他线程锁占用了,那么 jvm 会把当前的线程放入到锁池中
- 其他阻塞:运行的线程执行 Thread.sleep 或者 t.join 方法,或者发出了 I/O请求时,JVM 会把当前线程设置为阻塞状态,当 sleep 结束、join 线程终止、io 处理完毕则线程恢复
- TIME_WAITING:超时等待状态,超时以后自动返回
- TERMINATED:终止状态,表示当前线程执行完毕
线程状态调用关系图:
跟踪线程:
- 打开终端或者命令提示符,键入“jps”,(JDK1.5 提供的一个显示当前所有 java进程 pid 的命令),可以获得相应进程的 pid
- 根据上一步骤获得的 pid,继续输入 jstack pid(jstack 是 java 虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具。jstack 用于打印出给定的 java 进程 ID 或 core file 或远程调试服务的 Java 堆栈信息)
线程终止:
interrupt方法
volatile方法
public class VolatileDemo {
private volatile static boolean stop=false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread=new Thread(()->{
int i=0;
while(!stop){
i++;
}
});
thread.start();
System.out.println("begin start thread");
Thread.sleep(1000);
stop=true;
}
}
线程复位:
- Thread.interrupted();
- 抛出异常InterruptedException
- 在InterruptedException 抛出之前,JVM 会先把线程的中断标识位清除,然后才会抛出 InterruptedException,这个时候如果调用 isInterrupted 方法,将会返回 false
线程安全性问题
cpu高速缓存
L1 Cache,一级缓存,本地 core 的缓存,分成 32K 的数据缓存 L1d 和 32k 指令缓存 L1i,访问 L1 需要 3cycles,耗时大约 1ns;
L2 Cache,二级缓存,本地 core 的缓存,被设计为 L1 缓存与共享的 L3 缓存之间的缓冲,大小为 256K,访问 L2 需要 12cycles,耗时大约 3ns;
L3 Cache,三级缓存,在同插槽的所有 core 共享 L3 缓存,分为多个 2M 的段,访问 L3 需要 38cycles,耗时大约 12ns;
缓存一致性
缓存没有更新,所以仍然是之前的值,就会导致数据不一致的问题
- 总线锁
- 缓存锁
缓存一致性(MESI 协议)
- M(Modified) 修改缓存,当前 CPU 缓存已经被修改,表示已经和内存中的数据不一致了
- I(Invalid) 失效缓存,说明 CPU 的缓存已经不能使用了
- E(Exclusive) 独占缓存,当前 cpu 的缓存和内存中数据保持一直,而且其他处理器没有缓存该数据
- S(Shared) 共享缓存,数据和内存中数据一致,并且该数据存在多个cpu缓存中
cpu的优化执行
指令重排
内存模型
- 限制处理器优化
- 使用内存屏障
在 JMM 抽象模型中,分为主内存、工作内存。
目的是保证并发编程场景中的原子性、可见性和有序性