苏小霂的博客

synchronized 关键字

synchronized通过对象内部的一个叫做监视器锁的东西来实现的。

监视器锁本身依赖于操作系统底层的互斥锁Mutex Lock来实现的。

操作系统实现线程之间的切换需要从用户态转换到核心态，成本很高，状态转换要花费比较长的时间。

这就是synchronized效率低的原因。这种依赖于操作系统MutexLock实现的锁成为重量级锁。

synchronized v.s. volatile

Volatile：内存可见(不保证原子性，不保证互斥性)；防止CPU指令重排(内存屏障)

扩展：

如何保证内存可见？

JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为Java程序员提供内存可见性保证。

什么是内存屏障？

MM属于语言级的内存模型，它确保在不同的编译器和不同的处理器平台之上，通过禁止特定类型的编译器重排序和处理器重排序，为程序员提供一致的内存可见性保证。

happens-before规则

happens-before表示的是前一个操作的结果对于后续操作是可见的，它是一种表达多个线程之间对于内存的可见性。所以我们可以认为在 JMM 中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作必须要存在happens-before关系。这两个操作可以是同一个线程，也可以是不同的线程。

Synchronized v.s. Lock

Synchronized 对象头的偏向锁标志位？

java中的锁

对象头偏向锁

锁的状态由低到高：

无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁

只能升级，不能降级。

锁的对比

锁如何升级

• 无锁

  无锁是指线程通过无限循环来执行更新操作，如果执行成功就退出循环，如果执行失败（有其他线程更新了值），则继续执行，直到成功为止。CAS操作就属于无锁。如果从性能的角度来看，无锁状态的性能是非常高的。

• 偏向锁

  偏向锁的前提假设是当一个线程获取锁，后面还有大概率该线程还会需要继续持有这把锁 。

  当有另外一个线程区尝试获取这个锁的时候，偏向模式就宣告结束。

  虚拟机启用偏向锁的参数-XX:UseBiasedLocking。如果当前偏向锁已启动，当锁对象第一次被线程获取的时候，虚拟机将会把对象头中的标志位设为01，即偏向模式。同时使用CAS操作把获取到这个锁的线程的ID记录在对象的Mark Word之中，如果CAS操作成功，持有偏向锁的线程以后每次进入这个锁的同步块时，虚拟机都可以不用再进行同步操作了。

• 轻量级锁

  当开始有锁的竞争了，那么偏向锁就会升级到轻量级锁；

  当获取锁冲突多，时间越长的时候，线程肯定无法继续在这里死等了，所以只好先挂起，然后等前面获取锁的线程释放了锁之后，再开启下一轮的锁竞争，而这种形式就是我们的重量级锁。

  在代码进入同步块的时候，如果此同步对象没有被锁定（锁标志位为01状态），虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录（Lock Record）的空间，用于存储锁对象目前的Mark Word的拷贝。

  然后，虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针。如果这个更新动作成功了，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位（Mark Word的最后2bit）将转变为00，即表示此对象处于轻量级锁定状态。 轻量级锁的前提假设是对于绝大部分的锁，在整个同步周期内都是不存在竞争的，通过CAS操作来避免时候互斥锁的开销

  关于自旋锁：

  自旋锁是一种通过让线程不释放当前的CPU执行一个忙循环，来尝试获取锁的方式。 自旋锁的前提假设是锁被其它线程占用的时间很短 。如果其它线程占用锁的时间很长，那么自旋的线程只会白白消耗处理器资源，而不会做任何有用的工作，反而带来性能上的浪费。自旋次数的默认值是10次，用户可以通过使用参数-XX:PreBlockSpin来更改。

• 重量级锁

  当有两个及以上的线程争用同一个锁，那么轻量级锁就不再有效，要膨胀为重量级锁。锁标志的状态值变为10，Mark Word中存储的就是指向重量级锁（互斥量）的指针，后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。

  • 偏向锁只有设置了-XX:UseBiasedLocking参数才会存在
  • 假设启用了偏向锁，对象头的锁标志位是01（和未锁定状态一样），但是存储的内容是偏向线程ID、偏向时间戳
  • 当线程获取偏向锁是通过CAS操作将对象头中存储的偏向线程ID更新为当前线程的ID
  • 对象是否被锁定是指对象头是否指向线程的锁记录（Lock Record）
  • 只有是轻量级锁或者重量级锁时对象才会被锁定

callable vs runnable

• callable可与Future结合拿到线程结束后的返回值
• callable的Callable的抽象方法有返回值。返回值类型就是泛型类型。
• Callable接口带泛型
• call()方法还能抛出异常。

线程池

为什么要用线程池？

为了减少在创建和销毁线程上所花的时间和对系统资源的消耗，解决资源不足的问题。

如果不适用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而消耗内存挥着”过度切换“问题。

四种线程池

• SingleThreadPool：单个线程线程池
• FixedThreadPool：指定大小的固定大小线程池
• CachedThreadPool：
• ScheduledThreadPool

问题

• FixedThreadPool和SingleThreadPool：允许的请求队列长度为Interger.MAX_VALUE，可能会堆积大量请求，造成OOM；
• CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量线程，造成OOM。

线程池参数？

• corePoolSize：核心线程数量，定义了最小可以同时运行的线程数量，没有任务也不会被回收。
• maximumPoolSize：当线程数量大于核心线程数，且队列中存放的任务达到队列容量的时候，继续创建线程。
• keepalivetime：超过corePoolSize之后”临时线程“的存活时间。
• Time_unit：单位
• workQueue：当新任务来的时候，保存未执行的任务。大于corePoolSize时进入阻塞队列等待。
• threadFactory：线程工厂，用来创建线程，默认就行
• RejectdExecutionHandler handler：拒绝策略，线程数量达到maximumPoolSize大小，且workQueue也塞满的情况下，线程池调用handler拒绝策略来处理请求。

拒绝策略：

• AbortPolicy：默认拒绝策略，直接抛异常

• DiscardPolicy：直接抛弃不处理。

• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务。

• CallerRunsPolicy：将任务分配给当前执行execute方法的线程来执行

  自定义拒绝策略：实现RejectedExecutionHandler接口，可以实现友好的拒绝策略。包括但不限于：将数据存入数据库，用日志处理等。