深入理解JAVA虚拟机（第五部分-高效并发）

高效并发

java内存模型（JMM)

抽象模型，并非真实存在。模仿处理器-高速缓存-主内存

java内存模型定义了8种操作，将变量从主内存拷贝到工作内存，分别为：

作用于主内存的变量

lock ：标识为一条线程独占的状态

unlock：释放被lock的变量，此时才可以被其他线程Lock

read：将变量传输到线程的工作内存中，以便之后的load使用

write：把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

作用于工作内存的变量

load：把read到的变量，存入到线程本地变量

use：将变量值传给执行引擎，每当虚拟机遇到需要使用该变量的字节码则执行此操作

assign：将执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量

store：把工作内存中的变量传到主内存中

volatile型变量

最轻量级的同步机制，线程不安全

对所有线程可见：本地线程变量会同步到主内存，但并非立即，即非原子性

禁止指令重排序优化，增加内存屏障（指令重排序不能把后面的指令排序到内存屏障之前）

特殊规则

原子性、可见性、有序性、先行发生原则

Java与线程

内核线程

用户线程

用户线程加轻量级进程混合实现

用户线程加轻量级进程混合实现

当下高级语言均采用此种方式实现进程。单独使用用户进程，会遇到许多诸如“阻塞如何处理”，“线程映射到其他处理器上”的问题以致难以处理或无法处理。

协同调度

抢占式线程调度

协同调度

执行时间由线程本身控制，线程执行完毕后主动通知切换到另一个线程上。实现简单，不存在线程同步问题。但线程时间不可控。

抢占式线程调度

由系统分配执行时间，线程时间可控，调度过程耗费资源。

线程安全

对象锁

synchronized 重量级锁

ReentrantLock 重入锁

- 等待可中断

- 公平锁

- 锁绑定多个条件

互斥同步

- 阻塞同步-悲观锁

- 非阻塞同步-乐观锁

无同步方案

- 可重入代码-不依赖任何公共资源

- 线程本地储存

锁优化

自旋锁与自适应锁

线程的挂起和恢复需要切换到内核态执行，造成大量开销，为了避免短时间锁的等待，线程采用while循环自旋，自旋默认次数是10次。自适应自旋锁可以根据锁的情况调节次数。

锁消除

不必要的同步块会自动被忽略掉

锁粗化

对于零碎的加锁，解锁操作会增大开销，jvm会自动将锁的范围扩大

轻量级锁

偏向锁