第五部分 并发

15 并发基础知识

15.1 线程的基本概念

15.1.1 创建线程

线程表示一条单独的执行流，它有自己的程序执行计数器，有自己的栈。

15.2 理解synchronized

15.2.2 进一步理解synchronized

  • 可重入性
  • 内存可见性
  • 死锁
  1. 可重入性

可重入，也就是，对同一个执行线程，它在获得了锁之后，在调用其他需要同样锁的代码时，可以直接调用。
可重入是通过记录锁的持有线程和数量来实现的。当调用被synchronized包含的代码是，检查对象是否已被锁，如果是，在检查是否被当前线程锁定，如果是，增加持有数量，如果不是被当前线程锁定，才加入等待队列，当释放锁时，减少持有数量，当数量变成0时才释放整个锁。

  1. 可见性

保证内存可见性：在释放锁是，所有写入都会写会内存，而获得锁后，都会从内存读取最新数据。
为了保证内存可见性，使用synchronized的成本有点高，有一个更轻量级的方法，那就是给变量加修饰符volatile。
加了volatile之后，Java会在操作变量是插入特殊的指令，保证读写到内存最新值，而非缓存的值。

  1. 死锁

使用synchronized或者其他锁，要注意死锁。

并发容器

  • CopyOnWriteArrayList
  • ConcurrentHashMap
  • ConcurrentLinkedQueue
  • ConcurrentSkipListSet

15.3 线程的基本协作机制

多线程协作的基本机制wait/notify

15.3.1 协作的场景

多线程之间协作的场景有很多，例如：

  1. 生产者/消费者协作模式；
  2. 同时开始：类似于运动员比赛，在听到比赛开始枪响后同时开始，在一些程序，尤其是模拟仿真程序中，要求多个线程能同时开始。
  3. 等待结束：主从协作模式也是一种常见的协作模式，主线程将任务分写为若干子任务，为每个子任务创建一个线程，主线程在继续执行其他任务之前需要等待子任务执行完毕。
  4. 异步结果：
  5. 集合点：类似于学校或公司组团旅游，在旅游过程中有若干集合点，比如触发集合点，每个人从不同地方来到集合点，所有人到齐后进行下一项活动，在一些程序，比如并行迭代计算中，每个线程负责一部分计算，然后在集合点等待其他线程完成，所有线程到齐后，交换数据和计算结果，在进行下一次迭代。

16 并发包的基石

16.2 显示锁

相比synchronized，显示锁支持以非阻塞方式获取锁，可以响应中断，可以限时。