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并发编程的优缺点为什么要使用并发编程#xff08;并发编程的优点#xff09;
充分利用多核CPU的计算能力#xff1a;通过并发编程的形式可以将多核CPU 的计算能力发挥到极致#xff0c;性能得到提升方便进行业务拆分#xff0c;提升系统并发能力和性能#x…基础知识
并发编程的优缺点为什么要使用并发编程并发编程的优点
充分利用多核CPU的计算能力通过并发编程的形式可以将多核CPU 的计算能力发挥到极致性能得到提升方便进行业务拆分提升系统并发能力和性能在特殊的业务场景下先天的就适合于并发编程。现在的系统动不动就要求百万级甚至千万级的并发量而多线程并发编程正是开发高并发系统的基础利用好多线程机制可以大大提高系统整体的并发能力以及性能。面对复杂业务模型并行程序会比串行程序更适应业务需求而并发编程更能吻合这种业务拆分 。
并发编程有什么缺点
并发编程的目的就是为了能提高程序的执行效率提高程序运行速度但是并发编程并不总是能提高程序运行速度的而且并发编程可能会遇到很多问题比如
内存泄漏、上下文切换、线程安全、死锁等问题。
并发编程三要素是什么在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全
并发编程三要素线程的安全性问题体现在
原子性原子即一个不可再被分割的颗粒。原子性指的是一个或多个操作要么 全部执行成功要么全部执行失败。
可见性一个线程对共享变量的修改,另一个线程能够立刻看到。 synchronized,volatile
有序性程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。处理器可能会对指令进行 重排序
出现线程安全问题的原因
线程切换带来的原子性问题缓存导致的可见性问题编译优化带来的有序性问题
解决办法
JDK Atomic开头的原子类、synchronized、LOCK可以解决原子性问题synchronized、volatile、LOCK可以解决可见性问题Happens-Before 规则可以解决有序性问题
并行和并发有什么区别
并发多个任务在同一个 CPU 核上按细分的时间片轮流(交替)执行从逻辑 上来看那些任务是同时执行。并行单位时间内多个处理器或多核处理器同时处理多个任务是真正意义上 的“同时进行”。串行有n个任务由一个线程按顺序执行。由于任务、方法都在一个线程执行 所以不存在线程不安全情况也就不存在临界区的问题。
做一个形象的比喻
并发 两个队列和一台咖啡机。 并行 两个队列和两台咖啡机。 串行 一个队列和一台咖啡机。
什么是多线程多线程的优劣
多线程多线程是指程序中包含多个执行流即在一个程序中可以同时运行多个 不同的线程来执行不同的任务。
多线程的好处 可以提高 CPU 的利用率。在多线程程序中一个线程必须等待的时候CPU 可 以运行其它的线程而不是等待这样就大大提高了程序的效率。也就是说允许单 个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。
多线程的劣势
线程也是程序所以线程需要占用内存线程越多占用内存也越多多线程需要协调和管理所以需要 CPU 时间跟踪线程线程之间对共享资源的访问会相互影响必须解决竞用共享资源的问 题。
线程和进程区别 什么是线程和进程?
**进程 **
一个在内存中运行的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间一个进 程可以有多个线程比如在Windows系统中一个运行的xx.exe就是一个进 程。
线程
进程中的一个执行任务控制单元负责当前进程中程序的执行。一个进程至 少有一个线程一个进程可以运行多个线程多个线程可共享数据。
**进程与线程的区别 **
线程具有许多传统进程所具有的特征故又称为轻型进程(Light—Weight Process)或进程元而把传统的进程称为重型进程(Heavy—Weight Process) 它相当于只有一个线程的任务。在引入了线程的操作系统中通常一个进程都有 若干个线程至少包含一个线程。
**根本区别**进程是操作系统资源分配的基本单位而线程是处理器任务调度和执 行的基本单位
**资源开销**每个进程都有独立的代码和数据空间程序上下文程序之间的切 换会有较大的开销线程可以看做轻量级的进程同一类线程共享代码和数据空 间每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器PC线程之间切换的开 销小。
**包含关系**如果一个进程内有多个线程则执行过程不是一条线的而是多条线 线程共同完成的线程是进程的一部分所以线程也被称为轻权进程或者轻 量级进程。
**内存分配**同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源而进程之间的地址空 间和资源是相互独立的
**影响关系**一个进程崩溃后在保护模式下不会对其他进程产生影响但是一个 线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
**执行过程**每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是 线程不能独立执行必须依存在应用程序中由应用程序提供多个线程执行控 制两者均可并发执行
什么是上下文切换?
多线程编程中一般线程的个数都大于 CPU 核心的个数而一个 CPU 核心在任 意时刻只能被一个线程使用为了让这些线程都能得到有效执行CPU 采取的 策略是为每个线程分配时间片并轮转的形式。当一个线程的时间片用完的时候就 会重新处于就绪状态让给其他线程使用这个过程就属于一次上下文切换。
概括来说就是当前任务在执行完 CPU 时间片切换到另一个任务之前会先保存 自己的状态以便下次再切换回这个任务时可以再加载这个任务的状态。任务 从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。
上下文切换通常是计算密集型的。也就是说它需要相当可观的处理器时间在 每秒几十上百次的切换中每次切换都需要纳秒量级的时间。所以上下文切换 对系统来说意味着消耗大量的 CPU 时间事实上可能是操作系统中时间消耗最大的操作。
Linux 相比与其他操作系统包括其他类 Unix 系统有很多的优点其中有一 项就是其上下文切换和模式切换的时间消耗非常少。
守护线程和用户线程有什么区别呢
守护线程和用户线程
用户 (User) 线程运行在前台执行具体的任务如程序的主线程、连接网 络的子线程等都是用户线程守护 (Daemon) 线程运行在后台为其他前台线程服务。也可以说守护 线程是 JVM 中非守护线程的 “佣人”。一旦所有用户线程都结束运行守护线程 会随 JVM 一起结束工作
main 函数所在的线程就是一个用户线程啊main 函数启动的同时在 JVM 内部 同时还启动了好多守护线程比如垃圾回收线程。 比较明显的区别之一是用户线程结束JVM 退出不管这个时候有没有守护线 程运行。而守护线程不会影响 JVM 的退出。
注意事项
setDaemon(true)必须在start()方法前执行否则会抛出 IllegalThreadStateException 异常在守护线程中产生的新线程也是守护线程不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行比如读写操作或者计算 逻辑守护 (Daemon) 线程中不能依靠 finally 块的内容来确保执行关闭或清 理资源的逻辑。因为我们上面也说过了一旦所有用户线程都结束运行守 护线程会随 JVM 一起结束工作所以守护 (Daemon) 线程中的 finally 语 句块可能无法被执行。
如何在 Windows 和 Linux 上查找哪个线程cpu利用率最高
windows上面用任务管理器看linux下可以用 top 这个工具看。
找出cpu耗用厉害的进程pid 终端执行top命令然后按下shiftp 查 找出cpu利用厉害的pid号根据上面第一步拿到的pid号top -H -p pid 。然后按下shiftp查 找出cpu利用率厉害的线程号比如top -H -p 1328将获取到的线程号转换成16进制去百度转换一下就行使用jstack工具将进程信息打印输出jstack pid号 /tmp/t.dat比 如jstack 31365 /tmp/t.dat编辑/tmp/t.dat文件查找线程号对应的信息
什么是线程死锁
百度百科死锁是指两个或两个以上的进程线程在执行过程中由于竞争资 源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象若无外力作用它们都将无法推 进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁这些永远在互相等待的进 程线程称为死锁进程线程。
多个线程同时被阻塞它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线 程被无限期地阻塞因此程序不可能正常终止。
如下图所示线程 A 持有资源 2线程 B 持有资源 1他们同时都想申请对方 的资源所以这两个线程就会互相等待而进入死锁状态。
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线程死锁 下面通过一个例子来说明线程死锁代码模拟了上图的死锁的情况
1 public class DeadLockDemo {
2 private static Object resource1 new Object();//资源 1
3 private static Object resource2 new Object();//资源 2
4
5 public static void main(String[] args) {
6 new Thread(() ‐ {
7 synchronized (resource1) {
8 System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);
9 try {
10 Thread.sleep(1000);
11 } catch (InterruptedException e) {
12 e.printStackTrace();
13 }
14 System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource2);
15 synchronized (resource2) {
16 System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);
17 }
18 }
19 }, 线程 1).start();
20
21 new Thread(() ‐ {
22 synchronized (resource2) {
23 System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);
24 try {
25 Thread.sleep(1000);
26 } catch (InterruptedException e) {
27 e.printStackTrace();
28 }
29 System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource1);
30 synchronized (resource1) {
31 System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);
32 }
33 }
34 }, 线程 2).start();
35 }
36 } 输出结果
1 Thread[线程 1,5,main]get resource1
2 Thread[线程 2,5,main]get resource2
3 Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
4 Thread[线程 2,5,main]waiting get resource1 线程 A 通过 synchronized (resource1) 获得 resource1 的监视器锁然后通 过Thread.sleep(1000)让线程 A 休眠 1s 为的是让线程 B 得到CPU执行权然 后获取到 resource2 的监视器锁。线程 A 和线程 B 休眠结束了都开始企图请求获取对方的资源然后这两个线程就会陷入互相等待的状态这也就产生了死 锁。上面的例子符合产生死锁的四个必要条件。
形成死锁的四个必要条件是什么
互斥条件线程(进程)对于所分配到的资源具有排它性即一个资源只 能被一个线程(进程)占用直到被该线程(进程)释放请求与保持条件一个线程(进程)因请求被占用资源而发生阻塞时对 已获得的资源保持不放。不剥夺条件线程(进程)已获得的资源在末使用完之前不能被其他线程 强行剥夺只有自己使用完毕后才释放资源。循环等待条件当发生死锁时所等待的线程(进程)必定会形成一个环 路类似于死循环造成永久阻塞
如何避免线程死锁
我们只要破坏产生死锁的四个条件中的其中一个就可以了。
破坏互斥条件
这个条件我们没有办法破坏因为我们用锁本来就是想让他们互斥的临界资源 需要互斥访问。
破坏请求与保持条件
一次性申请所有的资源。
**破坏不剥夺条件 **
占用部分资源的线程进一步申请其他资源时如果申请不到可以主动释放它占 有的资源。
**破坏循环等待条件 **
靠按序申请资源来预防。按某一顺序申请资源释放资源则反序释放。破坏循环 等待条件。
我们对线程 2 的代码修改成下面这样就不会产生死锁了。
1 new Thread(() ‐ {
2 synchronized (resource1) {
3 System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);
4 try {
5 Thread.sleep(1000);
6 } catch (InterruptedException e) {
7 e.printStackTrace();
8 }
9 System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource2);
10 synchronized (resource2) {
11 System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);
12 }
13 }
14 }, 线程 2).start(); 输出结果
1 Thread[线程 1,5,main]get resource1
2 Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
3 Thread[线程 1,5,main]get resource2
4 Thread[线程 2,5,main]get resource1
5 Thread[线程 2,5,main]waiting get resource2
6 Thread[线程 2,5,main]get resource2 我们分析一下上面的代码为什么避免了死锁的发生?
线程 1 首先获得到 resource1 的监视器锁这时候线程 2 就获取不到了。然后 线程 1 再去获取 resource2 的监视器锁可以获取到。然后线程 1 释放了对 resource1、resource2 的监视器锁的占用线程 2 获取到就可以执行了。这样 就破坏了破坏循环等待条件因此避免了死锁。
创建线程的四种方式
创建线程有哪几种方式
创建线程有四种方式
继承 Thread 类实现 Runnable 接口实现 Callable 接口使用 Executors 工具类创建线程池继承 Thread 类
步骤
定义一个Thread类的子类重写run方法将相关逻辑实现run()方法
就是线程要执行的业务逻辑方法 创建自定义的线程子类对象 调用子类实例的star()方法来启动线程
1 public class MyThread extends Thread {
2
3 Override
4 public void run() {
5 System.out.println(Thread.currentThread().getName() run()方法正在执行...);
6 }
7
8 }1 public class TheadTest {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 MyThread myThread new MyThread();
5 myThread.start();
6 System.out.println(Thread.currentThread().getName() main()方法执行结束);
7 }
8
9 }
10运行结果
1 main main()方法执行结束
2 Thread‐0 run()方法正在执行... 实现 Runnable 接口
步骤 定义Runnable接口实现类MyRunnable并重写run()方法 创建MyRunnable实例myRunnable以myRunnable作为target创建Thead对象该Thread对象才是真正的线程对象 调用线程对象的start()方法
1 public class MyRunnable implements Runnable {
2
3 Override
4 public void run() {
5 System.out.println(Thread.currentThread().getName() run()方法执行中...);
6 }
7
8 }
1 public class RunnableTest {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 MyRunnable myRunnable new MyRunnable();
5 Thread thread new Thread(myRunnable);
6 thread.start();
7 System.out.println(Thread.currentThread().getName() main()方法执行完成);
8 }
9
10 }执行结果
1 main main()方法执行完成
2 Thread‐0 run()方法执行中...实现 Callable 接口
步骤 创建实现Callable接口的类myCallable 以myCallable为参数创建FutureTask对象 将FutureTask作为参数创建Thread对象 调用线程对象的start()方法
1 public class MyCallable implements CallableInteger {
2
3 Override
4 public Integer call() {
5 System.out.println(Thread.currentThread().getName() call()方法执行中...);
6 return 1;
7 }
8
9 }1 public class CallableTest {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 FutureTaskInteger futureTask new FutureTaskInteger(new MyCallable());
5 Thread thread new Thread(futureTask);
6 thread.start();
7
8 try {
9 Thread.sleep(1000);
10 System.out.println(返回结果 futureTask.get());
11 } catch (InterruptedException e) {
12 e.printStackTrace();
13 } catch (ExecutionException e) {
14 e.printStackTrace();
15 }
16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() main()方法执行完成);
17 }
18
19 }
执行结果
1 Thread‐0 call()方法执行中...
2 返回结果 1
3 main main()方法执行完成使用 Executors 工具类创建线程池
Executors提供了一系列工厂方法用于创先线程池返回的线程池都实现了ExecutorService接口。主要有newFixedThreadPoolnewCachedThreadPoolnewSingleThreadExecutornewScheduledThreadPool后续详细介绍这四种线程池
1 public class MyRunnable implements Runnable {
2
3 Override
4 public void run() {
5 System.out.println(Thread.currentThread().getName() run()方法执行中...);
6 }
7
8 }1 public class SingleThreadExecutorTest {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 ExecutorService executorService Executors.newSingleThreadExecutor();
5 MyRunnable runnableTest new MyRunnable();
6 for (int i 0; i 5; i) {
7 executorService.execute(runnableTest);
8 }
9
10 System.out.println(线程任务开始执行);
11 executorService.shutdown();
12 }
13
14 }执行结果
1 线程任务开始执行
2 pool‐1‐thread‐1 is running...
3 pool‐1‐thread‐1 is running...
4 pool‐1‐thread‐1 is running...
5 pool‐1‐thread‐1 is running...
6 pool‐1‐thread‐1 is running...线程的 run()和 start()有什么区别
每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的 run()方法称为线程体。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。 start() 方法用于启动线程run() 方法用于执行线程的运行时代码。run() 可以重复调用而 start() 只能调用一次。 start()方法来启动一个线程真正实现了多线程运行。调用start()方法无需等待 run方法体代码执行完毕可以直接继续执行其他的代码 此时线程是处于就绪状态并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行状态 run()方法运行结束 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。
run()方法是在本线程里的只是线程里的一个函数而不是多线程的。 如果直接调用run()其实就相当于是调用了一个普通函数而已直接待用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码所以执行路径还是只有一条根本就没有线程的特征所以在多线程执行时要使用start()方法而不是run()方法
为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法为什么我们不能直接调用 run() 方法
这是另一个非常经典的 java 多线程面试问题而且在面试中会经常被问到。很简单但是很多人都会答不上来
new 一个 Thread线程进入了新建状态。调用 start() 方法会启动一个线程并使线程进入了就绪状态当分配到时间片后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作然后自动执行 run() 方法的内容这是真正的多线程工作。
而直接执行 run() 方法会把 run 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行并不会在某个线程中执行它所以这并不是多线程工作。
总结 调用 start 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态而 run 方法只是 thread 的一个普通方法调用还是在主线程里执行。
什么是 Callable 和 Future?
Callable 接口类似于 Runnable从名字就可以看出来了但是 Runnable 不会返回结果并且无法抛出返回结果的异常而 Callable 功能更强大一些被线程执行后可以返回值这个返回值可以被 Future 拿到也就是说Future 可以拿到异步执行任务的返回值。
Future 接口表示异步任务是一个可能还没有完成的异步任务的结果。所以说
Callable用于产生结果Future 用于获取结果。
什么是 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。只有当运算完成的时候结果才能取回如果运算尚未完成 get 方法将会阻塞。一个 FutureTask 对象可以对调用了
Callable 和 Runnable 的对象进行包装由于 FutureTask 也是Runnable 接口的实现类所以 FutureTask 也可以放入线程池中。
线程的状态和基本操作说说线程的生命周期及五种基本状态
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-H96OwJqP-1692509038139)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/线程状态.png)] 新建(new)新创建了一个线程对象。 可运行(runnable)线程对象创建后当调用线程对象的 start()方法该线程处于就绪状态等待被线程调度选中获取cpu的使用权。 运行(running)可运行状态(runnable)的线程获得了cpu时间片
timeslice执行程序代码。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
阻塞(block)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。
阻塞的情况分三种
(一). 等待阻塞运行状态中的线程执行 wait()方法JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中使本线程进入到等待阻塞状态
(二). 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)则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中线程会进入同步阻塞状态
(三). 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。
死亡(dead)线程run()、main()方法执行结束或者因异常退出了 run()方法则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。
Java 中用到的线程调度算法是什么
计算机通常只有一个 CPU在任意时刻只能执行一条机器指令每个线程只有获得CPU 的使用权才能执行指令。所谓多线程的并发运行其实是指从宏观上看各个线程轮流获得 CPU 的使用权分别执行各自的任务。在运行池中会有多个处于就绪状态的线程在等待 CPUJAVA 虚拟机的一项任务就是负责线程的调度线程调度是指按照特定机制为多个线程分配 CPU 的使用权。
有两种调度模型分时调度模型和抢占式调度模型。
分时调度模型是指让所有的线程轮流获得 cpu 的使用权并且平均分配每个线程占用的 CPU 的时间片这个也比较好理解。
ava虚拟机采用抢占式调度模型是指优先让可运行池中优先级高的线程占用
CPU如果可运行池中的线程优先级相同那么就随机选择一个线程使其占用
CPU。处于运行状态的线程会一直运行直至它不得不放弃 CPU。
线程的调度策略
线程调度器选择优先级 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
什么是线程调度器(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。
请说出与线程同步以及线程调度相关的方法。
1 wait()使一个线程处于等待阻塞状态并且释放所持有的对象的锁
2 sleep()使一个正在运行的线程处于睡眠状态是一个静态方法调用此方法要处理 InterruptedException 异常
3 notify()唤醒一个处于等待状态的线程当然在调用此方法的时候并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程而是由 JVM 确定唤醒哪个线程而且与优先级无关
4 notityAll()唤醒所有处于等待状态的线程该方法并不是将对象的锁给
所有线程而是让它们竞争只有获得锁的线程才能进入就绪状态
sleep() 和 wait() 有什么区别
两者都可以暂停线程的执行
类的不同sleep() 是 Thread线程类的静态方法wait() 是 Object类的方法。是否释放锁sleep() 不释放锁wait() 释放锁。用途不同Wait 通常被用于线程间交互/通信sleep 通常被用于暂停执行。用法不同wait() 方法被调用后线程不会自动苏醒需要别的线程调用同一个对象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法执行完成后线程会自动苏醒。或者可以使用wait(long timeout)超时后线程会自动苏醒。
你是如何调用 wait() 方法的使用 if 块还是循环为什么处于等待状态的线程可能会收到错误警报和伪唤醒如果不在循环中检查等待条件程序就会在没有满足结束条件的情况下退出。
wait() 方法应该在循环调用因为当线程获取到 CPU 开始执行的时候其他条件可能还没有满足所以在处理前循环检测条件是否满足会更好。下面是一段标准的使用 wait 和 notify 方法的代码
1 synchronized (monitor) {
2 // 判断条件谓词是否得到满足
3 while(!locked) {
4 // 等待唤醒
5 monitor.wait();
6 }
7 // 处理其他的业务逻辑
8 }为什么线程通信的方法 wait(), notify()和 notifyAll()被定义在 Object 类里
Java中任何对象都可以作为锁并且 wait()notify()等方法用于等待对象的锁或者唤醒线程在 Java 的线程中并没有可供任何对象使用的锁所以任意对象调用方法一定定义在Object类中。
wait(), notify()和 notifyAll()这些方法在同步代码块中调用
有的人会说既然是线程放弃对象锁那也可以把wait()定义在Thread类里面啊新定义的线程继承于Thread类也不需要重新定义wait()方法的实现。然而这样做有一个非常大的问题一个线程完全可以持有很多锁你一个线程放弃锁的时候到底要放弃哪个锁当然了这种设计并不是不能实现只是管理起来更加复杂。
综上所述wait()、notify()和notifyAll()方法要定义在Object类中。
为什么 wait(), notify()和 notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用
当一个线程需要调用对象的 wait()方法的时候这个线程必须拥有该对象的锁
接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的
notify()方法。同样的当一个线程需要调用对象的 notify()方法时它会释放
这个对象的锁以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁这样就只能通过同步来实现所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。
Thread 类中的 yield 方法有什么作用
使当前线程从执行状态运行状态变为可执行态就绪状态。
当前线程到了就绪状态那么接下来哪个线程会从就绪状态变成执行状态呢可能是当前线程也可能是其他线程看系统的分配了。
为什么 Thread 类的 sleep()和 yield ()方法是静态的
Thread 类的 sleep()和 yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其
他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。
线程的 sleep()方法和 yield()方法有什么区别
1 sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级因此会给低优先级的线程以运行的机会yield()方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会
2 线程执行 sleep()方法后转入阻塞blocked状态而执行 yield()方法后转入就绪ready状态
3 sleep()方法声明抛出 InterruptedException而 yield()方法没有声明任何异常
4 sleep()方法比 yield()方法跟操作系统 CPU 调度相关具有更好的可移植性通常不建议使用yield()方法来控制并发线程的执行。
如何停止一个正在运行的线程
在java中有以下3种方法可以终止正在运行的线程
\1. 使用退出标志使线程正常退出也就是当run方法完成后线程终止。
\2. 使用stop方法强行终止但是不推荐这个方法因为stop和suspend及 resume一样都是过期作废的方法。
\3. 使用interrupt方法中断线程。
Java 中 interrupted 和 isInterrupted 方法的区别
interrupt用于中断线程。调用该方法的线程的状态为将被置为”中断”状态。注意线程中断仅仅是置线程的中断状态位不会停止线程。需要用户自己去监
视线程的状态为并做处理。支持线程中断的方法也就是线程中断后会抛出
interruptedException 的方法就是在监视线程的中断状态一旦线程的中断状态被置为“中断状态”就会抛出中断异常。
interrupted是静态方法查看当前中断信号是true还是false并且清除中断信号。如果一个线程被中断了第一次调用 interrupted 则返回 true第二次和后面的就返回 false 了。
isInterrupted查看当前中断信号是true还是false 什么是阻塞式方法
阻塞式方法是指程序会一直等待该方法完成期间不做其他事情ServerSocket 的accept()方法就是一直等待客户端连接。这里的阻塞是指调用结果返回之前当前线程会被挂起直到得到结果之后才会返回。此外还有异步和非阻塞式方法在任务完成前就返回.
Java 中你怎样唤醒一个阻塞的线程
首先 wait()、notify() 方法是针对对象的调用任意对象的 wait()方法都将导致线程阻塞阻塞的同时也将释放该对象的锁相应地调用任意对象的
notify()方法则将随机解除该对象阻塞的线程但它需要重新获取该对象的锁直到获取成功才能往下执行
其次wait、notify 方法必须在 synchronized 块或方法中被调用并且要保证同步块或方法的锁对象与调用 wait、notify 方法的对象是同一个如此一来在调用 wait 之前当前线程就已经成功获取某对象的锁执行 wait 阻塞后当前线程就将之前获取的对象锁释放。
notify() 和 notifyAll() 有什么区别
如果线程调用了对象的 wait()方法那么线程便会处于该对象的等待池中等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
notifyAll() 会唤醒所有的线程notify() 只会唤醒一个线程。
notifyAll() 调用后会将全部线程由等待池移到锁池然后参与锁的竞争竞争
成功则继续执行如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而 notify()只会唤醒一个线程具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。如何在两个线程间共享数据在两个线程间共享变量即可实现共享。
一般来说共享变量要求变量本身是线程安全的然后在线程内使用的时候如果有对共享变量的复合操作那么也得保证复合操作的线程安全性。
Java 如何实现多线程之间的通讯和协作
可以通过中断 和 共享变量的方式实现线程间的通讯和协作比如说 经典的生产者-消费者模型当队列满时生产者需要等待队列有空间才能继续往里面放入商品而在等待的期间内生产者必须释放对临界资源即队列的占用权。因为生产者如果不释放对临界资源的占用权那么消费者就无法消费队列中的商品就不会让队列有空间那么生产者就会一直无限等待下去。因此一般情况下当队列满时会让生产者交出对临界资源的占用权并进入挂起状态。然后等待消费者消费了商品然后消费者通知生产者队列有空间了。同样地当队列空时消费者也必须等待等待生产者通知它队列中有商品了。这种互相通信的过程就是线程间的协作。
Java中线程通信协作的 常见的两种方式
一.syncrhoized加锁的线程的Object类的wait()/notify()/notifyAll()
二.ReentrantLock类加锁的线程的Condition类的await()/signal()/signalAll() 线程间直接的数据交换
三.通过管道进行线程间通信1字节流2字符流同步方法和同步块哪个是更好的选择
同步块是更好的选择因为它不会锁住整个对象当然你也可以让它锁住整个对象。同步方法会锁住整个对象哪怕这个类中有多个不相关联的同步块这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。
同步块更要符合开放调用的原则只在需要锁住的代码块锁住相应的对象这样从侧面来说也可以避免死锁。
请知道一条原则同步的范围越小越好。
什么是线程同步和线程互斥有哪几种实现方式
当一个线程对共享的数据进行操作时应使之成为一个”原子操作“即在没有完成相关操作之前不允许其他线程打断它否则就会破坏数据的完整性必然会得到错误的处理结果这就是线程的同步。
在多线程应用中考虑不同线程之间的数据同步和防止死锁。当两个或多个线程之间同时等待对方释放资源的时候就会形成线程之间的死锁。为了防止死锁的发生需要通过同步来实现线程安全。
线程互斥是指对于共享的进程系统资源在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时任何时刻 多只允许一个线程去使用其它要使用该资源的线程必须等待直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步。
线程间的同步方法大体可分为两类用户模式和内核模式。顾名思义内核模式就是指利用系统内核对象的单一性来进行同步使用时需要切换内核态与用户态而用户模式就是不需要切换到内核态只在用户态完成操作。
用户模式下的方法有原子操作例如一个单一的全局变量临界区。内核模式下的方法有事件信号量互斥量。
实现线程同步的方法
同步代码方法sychronized 关键字修饰的方法同步代码块sychronized 关键字修饰的代码块使用特殊变量域volatile实现线程同步volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制使用重入锁实现线程同步reentrantlock类是可冲入、互斥、实现了 lock接口的锁他与sychronized方法具有相同的基本行为和语义
在监视器(Monitor)内部是如何做线程同步的程序应该做哪种级别的同步
在 java 虚拟机中每个对象( Object 和 class )通过某种逻辑关联监视器,每个监视器和一个对象引用相关联为了实现监视器的互斥功能每个对象都关联着一把锁。
一旦方法或者代码块被 synchronized 修饰那么这个部分就放入了监视器的
监视区域确保一次只能有一个线程执行该部分的代码线程在获取锁之前不允许执行该部分的代码
另外 java 还提供了显式监视器( Lock )和隐式监视器( synchronized )两种锁方案
如果你提交任务时线程池队列已满这时会发生什么
这里区分一下
1 如果使用的是无界队列 LinkedBlockingQueue也就是无界队列的话
没关系继续添加任务到阻塞队列中等待执行因为 LinkedBlockingQueue 可以近乎认为是一个无穷大的队列可以无限存放任务
2 如果使用的是有界队列比如 ArrayBlockingQueue任务首先会被添加到
ArrayBlockingQueue 中ArrayBlockingQueue 满了会根据
maximumPoolSize 的值增加线程数量如果增加了线程数量还是处理不过来ArrayBlockingQueue 继续满那么则会使用拒绝策略
RejectedExecutionHandler 处理满了的任务默认是 AbortPolicy 什么叫线程安全servlet 是线程安全吗?
线程安全是编程中的术语指某个方法在多线程环境中被调用时能够正确地处理多个线程之间的共享变量使程序功能正确完成。
Servlet 不是线程安全的servlet 是单实例多线程的当多个线程同时访问同一个方法是不能保证共享变量的线程安全性的。
Struts2 的 action 是多实例多线程的是线程安全的每个请求过来都会 new 一个新的 action 分配给这个请求请求完成后销毁。
SpringMVC 的 Controller 是线程安全的吗不是的和 Servlet 类似的处理流程。
Struts2 好处是不用考虑线程安全问题Servlet 和 SpringMVC 需要考虑线程
安全问题但是性能可以提升不用处理太多的 gc可以使用 ThreadLocal 来处理多线程的问题。
在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全
方法一使用安全类比如 java.util.concurrent 下的类使用原子类AtomicInteger
方法二使用自动锁 synchronized。
方法三使用手动锁 Lock。
手动锁 Java 示例代码如下
1 Lock lock new ReentrantLock();
2 lock. lock();
3 try {
4 System. out. println(获得锁);
5 } catch (Exception e) {
6 // TODO: handle exception
7 } finally {
8 System. out. println(释放锁);
9 lock. unlock();
10 }你对线程优先级的理解是什么
每一个线程都是有优先级的一般来说高优先级的线程在运行时会具有优先 权但这依赖于线程调度的实现这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级但是这并不能保证高优先级的线程 会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个 int 变量(从 1-10)1 代表低 优先级10 代表高优先级。 Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理所以与具体的操作系统优先 级有关如非特别需要一般无需设置线程优先级。
Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理所以与具体的操作系统优先级有关如非特别需要一般无需设置线程优先级。
线程类的构造方法、静态块是被哪个线程调用的
这是一个非常刁钻和狡猾的问题。请记住线程类的构造方法、静态块是被
new这个线程类所在的线程所调用的而 run 方法里面的代码才是被线程自身所调用的。
如果说上面的说法让你感到困惑那么我举个例子假设 Thread2 中 new 了
Thread1main 函数中 new 了 Thread2那么
1 Thread2 的构造方法、静态块是 main 线程调用的Thread2 的 run()方法是Thread2 自己调用的
2 Thread1 的构造方法、静态块是 Thread2 调用的Thread1 的 run()方法是Thread1 自己调用的
Java 中怎么获取一份线程 dump 文件你如何在 Java 中获取线程堆栈
Dump文件是进程的内存镜像。可以把程序的执行状态通过调试器保存到dump 文件中。
在 Linux 下你可以通过命令 kill -3 PID Java 进程的进程 ID来获取 Java 应用的 dump 文件。
在 Windows 下你可以按下 Ctrl Break 来获取。这样 JVM 就会将线程的 dump 文件打印到标准输出或错误文件中它可能打印在控制台或者日志文件中具体位置依赖应用的配置。
一个线程运行时发生异常会怎样如果异常没有被捕获该线程将会停止执行。
Thread.UncaughtExceptionHandler是用于处理未捕获异常造成线程突然中断情况的一个内嵌接口。当一个未捕获异常将造成线程中断的时候JVM 会使用
Thread.getUncaughtExceptionHandler()来查询线程的
UncaughtExceptionHandler 并将线程和异常作为参数传递给 handler 的 uncaughtException()方法进行处理。
Java 线程数过多会造成什么异常 线程的生命周期开销非常高消耗过多的 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。 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。
并发理论
Java内存模型
Java中垃圾回收有什么目的什么时候进行垃圾回收垃圾回收是在内存中存在没有引用的对象或超过作用域的对象时进行的。垃圾回收的目的是识别并且丢弃应用不再使用的对象来释放和重用资源。
如果对象的引用被置为null垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存
不会在下一个垃圾回调周期中这个对象将是被可回收的。
也就是说并不会立即被垃圾收集器立刻回收而是在下一次垃圾回收时才会释放其占用的内存。
finalize()方法什么时候被调用析构函数(finalization)的目的是什么
1 垃圾回收器garbage colector决定回收某对象时就会运行该对象的finalize()方法
finalize是Object类的一个方法该方法在Object类中的声明protected void finalize() throws Throwable { }
在垃圾回收器执行时会调用被回收对象的finalize()方法可以覆盖此方法来实现对其资源的回收。注意一旦垃圾回收器准备释放对象占用的内存将首先调用该对象的finalize()方法并且下一次垃圾回收动作发生时才真正回收对象占用的内存空间
2 GC本来就是内存回收了应用还需要在finalization做什么呢 答案是大部分时候什么都不用做(也就是不需要重载)。只有在某些很特殊的情况下比如你调用了一些native的方法(一般是C写的)可以要在finaliztion里去调用C的释放函数。
重排序数据依赖性为什么代码会重排序
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fsRmIju2-1692509038139)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image001.gif)]在执行程序时为了提供性能处理器和编译器常常会对指令进行重排序但是不能随意重排序不是你想怎么排序就怎么排序它需要满足以下两个条件在单线程环境下不能改变程序运行的结果存在数据依赖关系的不允许重排序需要注意的是重排序不会影响单线程环境的执行结果但是会破坏多线程的执行语义。
as-if-srial规则和happens-before规则的区别
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QlxYssLh-1692509038140)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image002.gif)] as-if-serial语义保证单线程内程序的执行结果不被改变happensbefore关系保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变。 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MUYsFGNW-1692509038140)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image003.gif)] as-if-serial语义给编写单线程程序的程序员创造了一个幻境单线程程序是按程序的顺序来执行的。happens-before关系给编写正确同步的多线程程序的程序员创造了一个幻境正确同步的多线程程序是按 happens-before指定的顺序来执行的。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-k6LqCuxd-1692509038140)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image004.gif)] as-if-serial语义和happens-before这么做的目的都是为了在不改变程序执行结果的前提下尽可能地提高程序执行的并行度。
并发关键字
synchronized
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 可以修饰类、方法、变量。
另外在 Java 早期版本中synchronized属于重量级锁效率低下因为监视
器锁monitor是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的Java 的
线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或者唤醒一个线程都需要操作系统帮忙完成而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态这个状态之间的转换需要相对比较长的时间时间成本相对较高这也是为什么早期的 synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方
对从 JVM 层面对synchronized 较大优化所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。JDK1.6对锁的实现引入了大量的优化如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。
说说自己是怎么使用 synchronized 关键字在项目中用到了吗
synchronized关键字最主要的三种使用方式
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0qHcBdL6-1692509038141)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image005.gif)] 修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TQ3tUhed-1692509038141)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image006.gif)] 修饰静态方法: 也就是给当前类加锁会作用于类的所有对象实例因为静态成员不属于任何一个实例对象是类成员 static 表明这是该类的一个静态资源不管new了多少个对象只有一份。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法是允许的不会发生互斥现象因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-H1QgANbK-1692509038141)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/clip_image007.gif)] 修饰代码块: 指定加锁对象对给定对象加锁进入同步代码库前要获得给定
对象的锁。
总结 synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实
例上锁。尽量不要使用 synchronized(String a) 因为JVM中字符串常量池具
有缓存功能下面我以一个常见的面试题为例讲解一下 synchronized 关键字的具体使用。面试中面试官经常会说“单例模式了解吗来给我手写一下给我解释一下双重检验锁方式实现单例模式的原理呗” 双重校验锁实现对象单例线程安全
1 public class Singleton {
2
3 private volatile static Singleton uniqueInstance;
4
5 private Singleton() {
6 }
7
8 public static Singleton getUniqueInstance() {
9 //先判断对象是否已经实例过没有实例化过才进入加锁代码
10 if (uniqueInstance null) {
11 //类对象加锁
12 synchronized (Singleton.class) {
13 if (uniqueInstance null) {
14 uniqueInstance new Singleton();
15 }
16 }
17 }
18 return uniqueInstance;
19 }
20 }另外需要注意 uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要。 uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的 uniqueInstance new Singleton(); 这段代码其实是分为三步执行 为 uniqueInstance 分配内存空间 初始化 uniqueInstance 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址
但是由于 JVM 具有指令重排的特性执行顺序有可能变成 1-3-2。指令重排在单线程环境下不会出现问题但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如线程 T1 执行了 1 和 3此时 T2 调用
getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空因此返回 uniqueInstance但此时 uniqueInstance 还未被初始化。使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排保证在多线程环境下也能正常运行。说一下 synchronized 底层实现原理
synchronized是Java中的一个关键字在使用的过程中并没有看到显示的加锁和解锁过程。因此有必要通过javap命令查看相应的字节码文件。 synchronized 同步语句块的情况
1 public class SynchronizedDemo {
2 public void method() {
3 synchronized (this) {
4 System.out.println(synchronized 代码块);
5 }
6 }
7 }通过JDK 反汇编指令 javap -c -v SynchronizedDemo
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3R8ToFF1-1692509038141)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/image-20201109183510197.png)]
可以看出在执行同步代码块之前之后都有一个monitor字样其中前面的是
monitorenter后面的是离开monitorexit不难想象一个线程也执行同步代码块首先要获取锁而获取锁的过程就是monitorenter 在执行完代码块之后要释放锁释放锁就是执行monitorexit指令。
为什么会有两个monitorexit呢
这个主要是防止在同步代码块中线程因异常退出而锁没有得到释放这必然会造成死锁等待的线程永远获取不到锁。因此 后一个monitorexit是保证在异常情况下锁也可以得到释放避免死锁。
仅有ACC_SYNCHRONIZED这么一个标志该标记表明线程进入该方法时需要monitorenter退出该方法时需要monitorexit。
synchronized可重入的原理
重入锁是指一个线程获取到该锁之后该线程可以继续获得该锁。底层原理维护一个计数器当线程获取该锁时计数器加一再次获得该锁时继续加一释放锁时计数器减一当计数器值为0时表明该锁未被任何线程所持有其它线程可以竞争获取锁。
什么是自旋
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。
多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么
synchronized 锁升级原理在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段在第一次访问的时候 threadid 为空jvm 让其持有偏向锁并将 threadid 设置为其线程 id再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致如果
一致则可以直接使用此对象如果不一致则升级偏向锁为轻量级锁通过自旋循环一定次数来获取锁执行一定次数之后如果还没有正常获取到要使用的对象此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁此过程就构成了 synchronized 锁的升级。
锁的升级的目的锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式从而减低了锁带来的性能消耗。
线程 B 怎么知道线程 A 修改了变量
1 volatile 修饰变量
2 synchronized 修饰修改变量的方法
3 wait/notify
4while 轮询
当一个线程进一个对象的 synchronized 方法 A 之后其它线程是否可进入此对象的 synchronized 方法 B
不能。其它线程只能访问该对象的非同步方法同步方法则不能进入。因为非静态方法上的 synchronized 修饰符要求执行方法时要获得对象的锁如果已经进入A 方法说明对象锁已经被取走那么试图进入 B 方法的线程就只能在等锁池
注意不是等待池哦中等待对象的锁。
synchronized、volatile、CAS 比较
1synchronized 是悲观锁属于抢占式会引起其他线程阻塞。2volatile 提供多线程共享变量可见性和禁止指令重排序优化。
3CAS 是基于冲突检测的乐观锁非阻塞
synchronized 和 Lock 有什么区别
首先synchronized是Java内置关键字在JVM层面Lock是个Java类synchronized 可以给类、方法、代码块加锁而 lock 只能给代码块加锁。synchronized 不需要手动获取锁和释放锁使用简单发生异常会自动释放锁不会造成死锁而 lock 需要自己加锁和释放锁如果使用不当没有 unLock()去释放锁就会造成死锁。通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁而 synchronized 却无法办到。
synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么
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
synchronized 早期的实现比较低效对比 ReentrantLock大多数场景性能都
相差较大但是在 Java 6 中对 synchronized 进行了非常多的改进。
相同点两者都是可重入锁两者都是可重入锁。“可重入锁”概念是自己可以再次获取自己的内部锁。比如一个线程获得了某个对象的锁此时这个对象锁还没有释放当其再次想要获取这个对象的锁的时候还是可以获取的如果不可锁重入的话就会造成死锁。
同一个线程每次获取锁锁的计数器都自增1所以要等到锁的计数器下降为0 时才能释放锁。主要区别如下
ReentrantLock 使用起来比较灵活但是必须有释放锁的配合动作ReentrantLock 必须手动获取与释放锁而 synchronized 不需要手动释放和开启锁ReentrantLock 只适用于代码块锁而 synchronized 可以修饰类、方法、变量等。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 wordJava中每一个对象都可以作为锁这是synchronized实现同步的基础 普通同步方法锁是当前实例对象静态同步方法锁是当前类的class对象同步方法块锁是括号里面的对象
volatile
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和禁止指令重排。
volatile 提供 happens-before 的保证确保一个线程的修改能对其他线程是可见的。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。
volatile 常用于多线程环境下的单次操作(单次读或者单次写)。
Java 中能创建 volatile 数组吗
能Java 中可以创建 volatile 类型数组不过只是一个指向数组的引用而不是整个数组。意思是如果改变引用指向的数组将会受到 volatile 的保护但是如果多个线程同时改变数组的元素volatile 标示符就不能起到之前的保护作用了。
volatle 变量和 atomic 变量有什么不同
volatile 变量可以确保先行关系即写操作会发生在后续的读操作之前, 但它并不能保证原子性。例如用 volatile 修饰 count 变量那么 count 操作就不是原子性的。
而 AtomicInteger 类提供的 atomic 方法可以让这种操作具有原子性如
getAndIncrement()方法会原子性的进行增量操作把当前值加一其它数据类型和引用变量也可以进行相似操作。
volatile 能使得一个非原子操作变成原子操作吗
关键字volatile的主要作用是使变量在多个线程间可见但无法保证原子性对于多个线程访问同一个实例变量需要加锁进行同步。
虽然volatile只能保证可见性不能保证原子性但用volatile修饰long和double 可以保证其操作原子性。
所以从Oracle Java Spec里面可以看到
对于64位的long和double如果没有被volatile修饰那么对其操作可以不是原子的。在操作的时候可以分成两步每次对32位操作。如果使用volatile修饰long和double那么其读写都是原子操作对于64位的引用地址的读写都是原子操作在实现JVM时可以自由选择是否把读写long和double作为原子操作推荐JVM实现为原子操作
volatile 修饰符的有过什么实践
单例模式
是否 Lazy 初始化是是否多线程安全是
实现难度较复杂描述对于Double-Check这种可能出现的问题当然这种概率已经非常小了但毕竟还是有的嘛~解决方案是只需要给instance的声明加上volatile关
键字即可volatile关键字的一个作用是禁止指令重排把instance声明为volatile 之后对它的写操作就会有一个内存屏障什么是内存屏障这样在它的赋值完成之前就不用会调用读操作。注意volatile阻止的不是singleton newSingleton()这句话内部[1-2-3]的指令重排而是保证了在一个写操作[1-
1 public class Singleton7 {
2
3 private static volatile Singleton7 instance null;
4
5 private Singleton7() {}
6
7 public static Singleton7 getInstance() {
8 if (instance null) {
9 synchronized (Singleton7.class) {
10 if (instance null) {
11 instance new Singleton7();
12 }
13 }
14 }
15
16 return instance;
17 }
18
19 }synchronized 和 volatile 的区别是什么
synchronized 表示只有一个线程可以获取作用对象的锁执行代码阻塞其他线程。
volatile 表示变量在 CPU 的寄存器中是不确定的必须从主存中读取。保证多线程环境下变量的可见性禁止指令重排序。
区别
volatile 是变量修饰符synchronized 可以修饰类、方法、变量。volatile 仅能实现变量的修改可见性不能保证原子性而 synchronized 则可以保证变量的修改可见性和原子性。volatile 不会造成线程的阻塞synchronized 可能会造成线程的阻塞。volatile标记的变量不会被编译器优化synchronized标记的变量可以被编译器优化。volatile关键字是线程同步的轻量级实现所以volatile性能肯定比 synchronized关键字要好。但是volatile关键字只能用于变量而
synchronized关键字可以修饰方法以及代码块。synchronized关键字在
JavaSE1.6之后进行了主要包括为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的偏向锁和轻量级锁以及其它各种优化之后执行效率有了显著提升实际开发中使用 synchronized 关键字的场景还是更多一些。
final
什么是不可变对象它对写并发应用有什么帮助
不可变对象(Immutable Objects)即对象一旦被创建它的状态对象的数据也即对象属性值就不能改变反之即为可变对象(Mutable Objects)。
不可变对象的类即为不可变类(Immutable Class)。Java 平台类库中包含许多不
可变类如 String、基本类型的包装类、BigInteger 和 BigDecimal 等。
只有满足如下状态一个对象才是不可变的 它的状态不能在创建后再被修改 所有域都是 final 类型并且它被正确创建创建期间没有发生 this 引用的逸出。
不可变对象保证了对象的内存可见性对不可变对象的读取不需要进行额外的同步手段提升了代码执行效率。
Lock体系
Lock简介与初识AQS
Java Concurrency API 中的 Lock 接口(Lock interface)是什么对比同步它有什么优势
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
整体上来说 Lock 是 synchronized 的扩展版Lock 提供了无条件的、可轮询的(tryLock 方法)、定时的(tryLock 带参方法)、可中断的(lockInterruptibly)、可多条件队列的(newCondition 方法)锁操作。另外 Lock 的实现类基本都支持非公平锁(默认)和公平锁synchronized 只支持非公平锁当然在大部分情况下非公平锁是高效的选择。
乐观锁和悲观锁的理解及如何实现有哪些实现方式
悲观锁总是假设 坏的情况每次去拿数据的时候都认为别人会修改所以每次在拿数据的时候都会上锁这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制比如行锁表锁等读锁写锁等都是在做操作之前先上锁。再比如 Java 里面的同步原语 synchronized 关键字的实现也是悲观锁。
乐观锁顾名思义就是很乐观每次去拿数据的时候都认为别人不会修改所以不会上锁但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型这样可以提高吞吐量像数据库提供的类似于 write_condition 机制其实都是提供的乐观锁。在
Java中 java.util.concurrent.atomic 包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式 CAS 实现的。
乐观锁的实现方式
1、 使用版本标识来确定读到的数据与提交时的数据是否一致。提交后修改版本标识不一致时可以采取丢弃和再次尝试的策略。
2、 java 中的 Compare and Swap 即 CAS 当多个线程尝试使用 CAS 同时更新同一个变量时只有其中一个线程能更新变量的值而其它线程都失败失败的线程并不会被挂起而是被告知这次竞争中失败并可以再次尝试。 CAS 操作中包含三个操作数 —— 需要读写的内存位置V、进行比较的预期原值
A和拟写入的新值(B)。如果内存位置 V 的值与预期原值 A 相匹配那么处理器会自动将该位置值更新为新值 B。否则处理器不做任何操作。
什么是 CAS
CAS 是 compare and swap 的缩写即我们所说的比较交换。
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若果在第一轮循环中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)。
CAS 的会产生什么问题
1、 ABA 问题比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A并且 two 进行了一些操作变成了 B然后 two 又将 V 位置的数据变成 A这时候线程 one 进行 CAS 操作发现内存中仍然是 A然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功但可能存在潜藏的问题。从 Java1.5 开始 JDK 的 atomic包里提供了一个类 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题。
2、 循环时间长开销大
对于资源竞争严重线程冲突严重的情况CAS 自旋的概率会比较大从而浪费更多的 CPU 资源效率低于 synchronized。
3、 只能保证一个共享变量的原子操作当对一个共享变量执行操作时我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作但是对多个共享变量操作时循环 CAS 就无法保证操作的原子性这个时候就可以用锁。什么是死锁
当线程 A 持有独占锁a并尝试去获取独占锁 b 的同时线程 B 持有独占锁
b并尝试获取独占锁 a 的情况下就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方需要的锁而发生的阻塞现象我们称为死锁。
产生死锁的条件是什么怎么防止死锁
产生死锁的必要条件
1、 互斥条件所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。
2、 请求与保持条件一个进程因请求资源而阻塞时对已获得的资源保持不放。
3、 不剥夺条件进程已获得资源在末使用完之前不能强行剥夺。
4、 循环等待条件若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件只要系统发生死锁这些条件必然成立而只要上述条件之 一不满足就不会发生死锁。
理解了死锁的原因尤其是产生死锁的四个必要条件就可以 大可能地避免、预防和 解除死锁。
防止死锁可以采用以下的方法
尽量使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方法(ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock)设置超时时间超时可以退出防止死锁。尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。尽量降低锁的使用粒度尽量不要几个功能用同一把锁。尽量减少同步的代码块。
死锁与活锁的区别死锁与饥饿的区别
死锁是指两个或两个以上的进程或线程在执行过程中因争夺资源而造成的一种互相等待的现象若无外力作用它们都将无法推进下去。
活锁任务或者执行者没有被阻塞由于某些条件没有满足导致一直重复尝试失败尝试失败。
活锁和死锁的区别在于处于活锁的实体是在不断的改变状态这就是所谓的“活” 而处于死锁的实体表现为等待活锁有可能自行解开死锁则不能。
饥饿一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源导致一直无法执行的状态。
Java 中导致饥饿的原因
1、 高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的 CPU 时间。
2、 线程被永久堵塞在一个等待进入同步块的状态因为其他线程总是能在它之前持续地对该同步块进行访问。
3、 线程在等待一个本身也处于永久等待完成的对象(比如调用这个对象的 wait 方法)因为其他线程总是被持续地获得唤醒。
多线程锁的升级原理是什么
在Java中锁共有4种状态级别从低到高依次为无状态锁偏向锁轻量级锁和重量级锁状态这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降
AQ(级。)S(AbstractQueuedSynchronizer)详解与源码分析
AQS 介绍
AQS的全称为AbstractQueuedSynchronizer这个类在 java.util.concurrent.locks包下面。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bMVDUy0x-1692509038142)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/image-20201109202104977.png)]
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。当然我们自己也能利用AQS非常轻松容易地构造出符合我们自己需求的同步器。
AQS 原理分析
下面大部分内容其实在AQS类注释上已经给出了不过是英语看着比较吃力一点感兴趣的话可以看看源码。
AQS 原理概览
AQS核心思想是如果被请求的共享资源空闲则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制这个机制
AQS是用CLH队列锁实现的即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。
CLH(Craig,Landin,and Hagersten)队列是一个虚拟的双向队列虚拟的双向队列即不存在队列实例仅存在结点之间的关联关系。AQS是将每条请求共享资源的线程封装成一个CLH锁队列的一个结点Node来实现锁的分配。
看个AQS(AbstractQueuedSynchronizer)原理图
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AQS使用一个int成员变量来表示同步状态通过内置的FIFO队列来完成获取资源线程的排队工作。AQS使用CAS对该同步状态进行原子操作实现对其值的修改。
private volatile int state;//共享变量使用volatile修饰保证线程可见性状态信息通过protected类型的getStatesetStatecompareAndSetState进行操作
1 //返回同步状态的当前值
2 protected final int getState() {
3 return state;
4 }
5 // 设置同步状态的值
6 protected final void setState(int newState) {
7 state newState;
8 }
9 //原子地CAS操作将同步状态值设置为给定值update如果当前同步状态的值等于expect 期望值
10 protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
11 return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
12 }AQS 对资源的共享方式
AQS定义两种资源共享方式 xclusive独占只有一个线程能执行如ReentrantLock。又可分为公平锁和非公平锁 公平锁按照线程在队列中的排队顺序先到者先拿到锁 非公平锁当线程要获取锁时无视队列顺序直接去抢锁谁抢到就是谁的 Share共享多个线程可同时执行如Semaphore/CountDownLatch。Semaphore、CountDownLatch、 CyclicBarrier、ReadWriteLock 我们都会在后面讲到。ReentrantReadWriteLock 可以看成是组合式因为ReentrantReadWriteLock也就是读写锁允许多个线程同时对某一资源进行读。不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源 state 的获取与释放方式即可至于具体线程等待队列的维护如获取资源失败入队/唤醒出队等AQS已经在顶层实现好了。
AQS底层使用了模板方法模式同步器的设计是基于模板方法模式的如果需要自定义同步器一般的方式是这样
模板方法模式很经典的一个应用 使用者继承AbstractQueuedSynchronizer并重写指定的方法。这些重写方法很简单无非是对于共享资源state的获取和释放 将AQS组合在自定义同步组件的实现中并调用其模板方法而这些模板方法会调用使用者重写的方法。
这和我们以往通过实现接口的方式有很大区别这是模板方法模式很经典的一个运用。
AQS使用了模板方法模式自定义同步器时需要重写下面几个AQS提供的模板方法
1 isHeldExclusively()//该线程是否正在独占资源。只有用到condition才需要去实现它。
2 tryAcquire(int)//独占方式。尝试获取资源成功则返回true失败则返回false。
3 tryRelease(int)//独占方式。尝试释放资源成功则返回true失败则返回false。
4 tryAcquireShared(int)//共享方式。尝试获取资源。负数表示失败0表示成功但没有剩余可用资源正数表示成功且有剩余资源。
5 tryReleaseShared(int)//共享方式。尝试释放资源成功则返回true失败则返回fals e。
6默认情况下每个方法都抛出 UnsupportedOperationException。 这些方法的实现必须是内部线程安全的并且通常应该简短而不是阻塞。AQS类中的其他方法都是final 所以无法被其他类使用只有这几个方法可以被其他类使用。以ReentrantLock为例state初始化为0表示未锁定状态。A线程lock()时
会调用tryAcquire()独占该锁并将state1。此后其他线程再tryAcquire()时就
会失败直到A线程unlock()到state0即释放锁为止其它线程才有机会获取该锁。当然释放锁之前A线程自己是可以重复获取此锁的state会累
加这就是可重入的概念。但要注意获取多少次就要释放多么次这样才能保证state是能回到零态的。
再以CountDownLatch以例任务分为N个子线程去执行state也初始化为
N注意N要与线程个数一致。这N个子线程是并行执行的每个子线程执行完后countDown()一次state会CAS(Compare and Swap)减1。等到所有子线程都执行完后(即state0)会unpark()主调用线程然后主调用线程就会从 await()函数返回继续后余动作。
一般来说自定义同步器要么是独占方法要么是共享方式他们也只需实现 tryAcquire-tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared中的一种即可。但AQS 也支持自定义同步器同时实现独占和共享两种方式如
ReentrantReadWriteLock。
ReentrantLock(重入锁)实现原理与公平锁非公平锁区别什么是可重入锁ReentrantLock
ReentrantLock重入锁是实现Lock接口的一个类也是在实际编程中使用频
率很高的一个锁支持重入性表示能够对共享资源能够重复加锁即当前线程获取该锁再次获取不会被阻塞。
在java关键字synchronized隐式支持重入性synchronized通过获取自增释放自减的方式实现重入。与此同时ReentrantLock还支持公平锁和非公平锁两种方式。那么要想完完全全的弄懂ReentrantLock的话主要也就是
ReentrantLock同步语义的学习1. 重入性的实现原理2. 公平锁和非公平锁。
重入性的实现原理要想支持重入性就要解决两个问题1. 在线程获取锁的时候如果已经获取锁的线程是当前线程的话则直接再次获取成功2. 由于锁会被获取n次那么只有锁在被释放同样的n次之后该锁才算是完全释放成功。
ReentrantLock支持两种锁公平锁和非公平锁。何谓公平性是针对获取锁而言的如果一个锁是公平的那么锁的获取顺序就应该符合请求上的绝对时间顺序满足FIFO。
读写锁ReentrantReadWriteLock源码分析
ReadWriteLock 是什么
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 是一个读写锁接口读写锁是用来提升并发程序性能的锁分离
技术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。
而读写锁有以下三个重要的特性
1 公平选择性支持非公平默认和公平的锁获取方式吞吐量还是非公平优于公平。
2 重进入读锁和写锁都支持线程重进入。
3 锁降级遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序写锁能够降级成为读锁。
Condition源码分析与等待通知机制 LockSupport详解并发容器并发容器之ConcurrentHashMap详解(JDK1.8版本)与源码分析
什么是ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是Java中的一个线程安全且高效的HashMap实现。平时涉及高并发如果要用map结构那第一时间想到的就是它。相对于hashmap来说ConcurrentHashMap就是线程安全的map其中利用了锁分段的思想提高了并发度。
那么它到底是如何实现线程安全的
JDK 1.6版本关键要素
segment继承了ReentrantLock充当锁的角色为每一个segment提供了线程安全的保障segment维护了哈希散列表的若干个桶每个桶由HashEntry构成的链表。
JDK1.8后ConcurrentHashMap抛弃了原有的Segment 分段锁而采用了
CAS synchronized 来保证并发安全性。
Java 中 ConcurrentHashMap 的并发度是什么
ConcurrentHashMap 把实际 map 划分成若干部分来实现它的可扩展性和线程安全。这种划分是使用并发度获得的它是 ConcurrentHashMap 类构造函数
的一个可选参数默认值为 16这样在多线程情况下就能避免争用。
在 JDK8 后它摒弃了 Segment锁段的概念而是启用了一种全新的方式实现,利用 CAS 算法。同时加入了更多的辅助变量来提高并发度具体内容还是查看源码吧。
什么是并发容器的实现
何为同步容器可以简单地理解为通过 synchronized 来实现同步的容器如果
有多个线程调用同步容器的方法它们将会串行执行。比如 Vector
Hashtable以及 Collections.synchronizedSetsynchronizedList 等方法返回的容器。可以通过查看 VectorHashtable 等这些同步容器的实现代码可以看到这些容器实现线程安全的方式就是将它们的状态封装起来并在需要同步的方法上加上关键字 synchronized。
并发容器使用了与同步容器完全不同的加锁策略来提供更高的并发性和伸缩性例如在 ConcurrentHashMap 中采用了一种粒度更细的加锁机制可以称为分段锁在这种锁机制下允许任意数量的读线程并发地访问 map并且执行读操作的线程和写操作的线程也可以并发的访问 map同时允许一定数量的写操
作线程并发地修改 map所以它可以在并发环境下实现更高的吞吐量。
Java 中的同步集合与并发集合有什么区别
同步集合与并发集合都为多线程和并发提供了合适的线程安全的集合不过并发集合的可扩展性更高。在 Java1.5 之前程序员们只有同步集合来用且在多线程并发的时候会导致争用阻碍了系统的扩展性。Java5 介绍了并发集合像
ConcurrentHashMap不仅提供线程安全还用锁分离和内部分区等现代技术提高了可扩展性。
SynchronizedMap 和 ConcurrentHashMap 有什么区别
SynchronizedMap 一次锁住整张表来保证线程安全所以每次只能有一个线程来访为 map。
ConcurrentHashMap 使用分段锁来保证在多线程下的性能。
ConcurrentHashMap 中则是一次锁住一个桶。ConcurrentHashMap 默认将 hash 表分为 16 个桶诸如 getputremove 等常用操作只锁当前需要用到的桶。
这样原来只能一个线程进入现在却能同时有 16 个写线程执行并发性能的提升是显而易见的。
另外 ConcurrentHashMap 使用了一种不同的迭代方式。在这种迭代方式中当iterator 被创建后集合再发生改变就不再是抛出
ConcurrentModificationException取而代之的是在改变时 new 新的数据从而不影响原有的数据iterator 完成后再将头指针替换为新的数据 这样 iterator线程可以使用原来老的数据而写线程也可以并发的完成改变。
并发容器之CopyOnWriteArrayList详解
CopyOnWriteArrayList 是什么可以用于什么应用场景有哪些优缺点
CopyOnWriteArrayList 是一个并发容器。有很多人称它是线程安全的我认为这句话不严谨缺少一个前提条件那就是非复合场景下操作它是线程安全的。
CopyOnWriteArrayList(免锁容器)的好处之一是当多个迭代器同时遍历和修改这个列表时不会抛出 ConcurrentModificationException。在
CopyOnWriteArrayList 中写入将导致创建整个底层数组的副本而源数组将保留在原地使得复制的数组在被修改时读取操作可以安全地执行。
CopyOnWriteArrayList 的使用场景通过源码分析我们看出它的优缺点比较明显所以使用场景也就比较明显。就是合适读多写少的场景。
CopyOnWriteArrayList 的缺点 由于写操作的时候需要拷贝数组会消耗内存如果原数组的内容比较多的情况下可能导致 young gc 或者 full gc。 不能用于实时读的场景像拷贝数组、新增元素都需要时间所以调用一个 set 操作后读取到数据可能还是旧的虽然
CopyOnWriteArrayList 能做到 终一致性,但是还是没法满足实时性要求。
由于实际使用中可能没法保证 CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少数据万一数据稍微有点多每次 add/set 都要重新复制数组这个代价实在太高昂了。在高性能的互联网应用中这种操作分分钟引起故障。
CopyOnWriteArrayList 的设计思想 读写分离读和写分开 终一致性 使用另外开辟空间的思路来解决并发冲突并发容器之ThreadLocal详解
ThreadLocal 是什么有哪些使用场景
hreadLocal 是一个本地线程副本变量工具类在每个线程中都创建了一个
ThreadLocalMap 对象简单说 ThreadLocal 就是一种以空间换时间的做法
每个线程可以访问自己内部 ThreadLocalMap 对象内的 value。通过这种方式避免资源在多线程间共享。
原理线程局部变量是局限于线程内部的变量属于线程自身所有不在多个线程间共享。Java提供ThreadLocal类来支持线程局部变量是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下如 web 服务器使用线程局部变量的时候要特别小心在这种情况下工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。
任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放Java 应用就存在内存泄露的风险。
经典的使用场景是为每个线程分配一个 JDBC 连接 Connection。这样就可以保证每个线程的都在各自的 Connection 上进行数据库的操作不会出现 A 线程关了 B线程正在使用的 Connection 还有 Session 管理 等问题。 ThreadLocal 使用例子
public class TestThreadLocal {
2
3 //线程本地存储变量
4 private static final ThreadLocalInteger THREAD_LOCAL_NUM
5 new ThreadLocalInteger() {
6 Override
7 protected Integer initialValue() {
8 return 0;
9 }
10 };
11
12 public static void main(String[] args) {
13 for (int i 0; i 3; i) {//启动三个线程
14 Thread t new Thread() {
15 Override
16 public void run() {
17 add10ByThreadLocal();
18 }
19 };
20 t.start();
21 }
22 }
23
24 /**
25 * 线程本地存储变量加 5
*/
26
27 private static void add10ByThreadLocal() {
28 for (int i 0; i 5; i) {
29 Integer n THREAD_LOCAL_NUM.get();
30 n 1;
31 THREAD_LOCAL_NUM.set(n);
32 System.out.println(Thread.currentThread().getName() : ThreadLocal n um n);
33 }
34 }
35
36 }打印结果启动了 3 个线程每个线程 后都打印到 “ThreadLocal num5”而不是 num 一直在累加直到值等于 15
1 Thread‐0 : ThreadLocal num1
2 Thread‐1 : ThreadLocal num1
3 Thread‐0 : ThreadLocal num2
4 Thread‐0 : ThreadLocal num3
5 Thread‐1 : ThreadLocal num2
6 Thread‐2 : ThreadLocal num1
7 Thread‐0 : ThreadLocal num4
8 Thread‐2 : ThreadLocal num2
9 Thread‐1 : ThreadLocal num3
10 Thread‐1 : ThreadLocal num4
11 Thread‐2 : ThreadLocal num3
12 Thread‐0 : ThreadLocal num5
13 Thread‐2 : ThreadLocal num4
14 Thread‐2 : ThreadLocal num5
15 Thread‐1 : ThreadLocal num5什么是线程局部变量
线程局部变量是局限于线程内部的变量属于线程自身所有不在多个线程间共享。Java 提供 ThreadLocal 类来支持线程局部变量是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下如 web 服务器使用线程局部变量的时候要特别小心在这种情况下工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放Java 应用就存在内存泄露的风险。
ThreadLocal内存泄漏分析与解决方案
ThreadLocal造成内存泄漏的原因
ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而 value 是强引用。所以如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下在垃圾回收的时候key 会被清理掉而 value 不会被清理掉。这样一来ThreadLocalMap 中就会出现key 为null的Entry。假如我们不做任何措施的话value 永远无法被GC 回收这个时候就可能会产生内存泄露。ThreadLocalMap实现中已经考虑了这种情况在调用 set()、get()、remove() 方法的时候会清理掉 key 为 null 的记录。使用完
ThreadLocal方法后 好手动调用remove()方法
ThreadLocal内存泄漏解决方案
每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据。在使用线程池的情况下没有及时清理ThreadLocal不仅是内存泄漏的问题更严重的是可能导致业务逻辑出现问题。所以使用ThreadLocal就跟加锁完要解锁一样用完就清理。
并发容器之BlockingQueue详解
什么是阻塞队列阻塞队列的实现原理是什么如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型
阻塞队列BlockingQueue是一个支持两个附加操作的队列。
这两个附加的操作是在队列为空时获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时存储元素的线程会等待队列可用。
阻塞队列常用于生产者和消费者的场景生产者是往队列里添加元素的线程消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器而消费者也只从容器里拿元素。
JDK7 提供了 7 个阻塞队列。分别是
ArrayBlockingQueue 一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue 一个由链表结构组成的有界阻塞队列。 PriorityBlockingQueue 一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
SynchronousQueue一个不存储元素的阻塞队列。
LinkedTransferQueue一个由链表结构组成的无界阻塞队列。 LinkedBlockingDeque一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
Java 5 之前实现同步存取时可以使用普通的一个集合然后在使用线程的协
作和线程同步可以实现生产者消费者模式主要的技术就是用好
wait,notify,notifyAll,sychronized 这些关键字。而在 java 5 之后可以使用阻塞队列来实现此方式大大简少了代码量使得多线程编程更加容易安全方面也有保障。
BlockingQueue 接口是 Queue 的子接口它的主要用途并不是作为容器而
是作为线程同步的的工具因此他具有一个很明显的特性当生产者线程试图向 BlockingQueue 放入元素时如果队列已满则线程被阻塞当消费者线程试图从中取出一个元素时如果队列为空则该线程会被阻塞正是因为它所具有这个特性所以在程序中多个线程交替向 BlockingQueue 中放入元素取出元素它可以很好的控制线程之间的通信。
阻塞队列使用 经典的场景就是 socket 客户端数据的读取和解析读取数据的线程不断将数据放入队列然后解析线程不断从队列取数据解析。
并发容器之ConcurrentLinkedQueue详解与源码分析并发容器之ArrayBlockingQueue与 LinkedBlockingQueue详解线程池 Executors类创建四种常见线程池什么是线程池有哪几种创建方式
池化技术相比大家已经屡见不鲜了线程池、数据库连接池、Http 连接池等等都是对这个思想的应用。池化技术的思想主要是为了减少每次获取资源的消耗提高对资源的利用率。
在面向对象编程中创建和销毁对象是很费时间的因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在 Java 中更是如此虚拟机将试图跟踪每一个对象以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数特别是一些很耗资源的对象创建和销毁这就是”池化资源”技术产生的原因。
线程池顾名思义就是事先创建若干个可执行的线程放入一个池容器中需要的时候从池中获取线程不用自行创建使用完毕不需要销毁线程而是放回池中从而减少创建和销毁线程对象的开销。Java 5中的 Executor 接口定义一个执行线程的工具。它的子类型即线程池接口是 ExecutorService。要配置一个线程池是比较复杂的尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下因此在工具类
Executors 面提供了一些静态工厂方法生成一些常用的线程池如下所示
1 newSingleThreadExecutor创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
2 newFixedThreadPool创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程直到线程达到线程池的 大大小。线程池的大小一旦达到 大值就
会保持不变如果某个线程因为执行异常而结束那么线程池会补充一个新线程。如果希望在服务器上使用线程池建议使用 newFixedThreadPool方法来创建线程池这样能获得更好的性能。
3 newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程那么就会回收部分空闲60 秒不执行任务的线程当任务数增加时此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制线程池大小完全依赖于操作系统或者说 JVM能够创建的 大线程大小。
4 newScheduledThreadPool创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
线程池有什么优点
降低资源消耗重用存在的线程减少对象创建销毁的开销。提高响应速度。可有效的控制 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。当任务到达时任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。提高线程的可管理性。线程是稀缺资源如果无限制的创建不仅会消耗系统资源还会降低系统的稳定性使用线程池可以进行统一的分配调优和监控。附加功能提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。综上所述使用线程池框架 Executor 能更好的管理线程、提供系统资源使用率。
线程池都有哪些状态
RUNNING这是 正常的状态接受新的任务处理等待队列中的任务。 SHUTDOWN不接受新的任务提交但是会继续处理等待队列中的任务。STOP不接受新的任务提交不再处理等待队列中的任务中断正在执行任务的线程。 TIDYING所有的任务都销毁了workCount 为 0线程池的状态在转换为TIDYING 状态时会执行钩子方法 terminated()。 TERMINATEDterminated()方法结束后线程池的状态就会变成这个。
什么是 Executor 框架为什么使用 Executor 框架
Executor 框架是一个根据一组执行策略调用调度执行和控制的异步任务的框架。
每次执行任务创建线程 new Thread()比较消耗性能创建一个线程是比较耗时、耗资源的而且无限制的创建线程会引起应用程序内存溢出。
所以创建一个线程池是个更好的的解决方案因为可以限制线程的数量并且可以
回收再利用这些线程。利用Executors 框架可以非常方便的创建一个线程池。
在 Java 中 Executor 和 Executors 的区别
Executors 工具类的不同方法按照我们的需求创建了不同的线程池来满足业务的需求。Executor 接口对象能执行我们的线程任务。ExecutorService 接口继承了 Executor 接口并进行了扩展提供了更多的方法我们能获得任务执行的状态并且可以获取任务的返回值。使用 ThreadPoolExecutor 可以创建自定义线程池。Future 表示异步计算的结果他提供了检查计算是否完成的方法以等待计算的完成并可以使用 get()方法获取计算的结果。
线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别
接收参数execute()只能执行 Runnable 类型的任务。submit()可以执行
Runnable 和 Callable 类型的任务。
返回值submit()方法可以返回持有计算结果的 Future 对象而execute()没有异常处理submit()方便Exception处理
什么是线程组为什么在 Java 中不推荐使用
ThreadGroup 类可以把线程归属到某一个线程组中线程组中可以有线程对象也可以有线程组组中还可以有线程这样的组织结构有点类似于树的形式。
线程组和线程池是两个不同的概念他们的作用完全不同前者是为了方便线程的管理后者是为了管理线程的生命周期复用线程减少创建销毁线程的开销。为什么不推荐使用线程组因为使用有很多的安全隐患吧没有具体追究如果需要使用推荐使用线程池。
线程池之ThreadPoolExecutor详解
Executors和ThreaPoolExecutor创建线程池的区别
《阿里巴巴Java开发手册》中强制线程池不允许使用 Executors 去创建而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则规避资源耗尽的风险
Executors 各个方法的弊端
newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor: 主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存甚至 OOM。newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool: 主要问题是线程数 大数是 Integer.MAX_VALUE可能会创建数量非常多的线程甚至 OOM。
ThreaPoolExecutor创建线程池方式只有一种就是走它的构造函数参数自己指定
你知道怎么创建线程池吗
创建线程池的方式有多种这里你只需要答 ThreadPoolExecutor 即可。
ThreadPoolExecutor() 是 原始的线程池创建也是阿里巴巴 Java 开发手册中明确规范的创建线程池的方式。
ThreadPoolExecutor构造函数重要参数分析
ThreadPoolExecutor3 个最重要的参数
corePoolSize 核心线程数线程数定义了 小可以同时运行的线程数量。
maximumPoolSize 线程池中允许存在的工作线程的 大数量
workQueue当新任务来的时候会先判断当前运行的线程数量是否达到核心线程数如果达到的话任务就会被存放在队列中。
ThreadPoolExecutor其他常见参数: keepAliveTime线程池中的线程数量大于 corePoolSize 的时候如果这时没有新的任务提交核心线程外的线程不会立即销毁而是会等待直到等待的时间超过了 keepAliveTime才会被回收销毁 unit keepAliveTime 参数的时间单位。 threadFactory为线程池提供创建新线程的线程工厂 handler 线程池任务队列超过 maxinumPoolSize 之后的拒绝策略 ThreadPoolExecutor饱和策略
ThreadPoolExecutor饱和策略定义:
如果当前同时运行的线程数量达到 大线程数量并且队列也已经被放满了任时
ThreadPoolTaskExecutor 定义一些策略:
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy抛出 RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理。ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy调用执行自己的线程运行任务。您不会任务请求。但是这种策略会降低对于新任务提交速度影响程序的整体性能。另外这个策略喜欢增加队列容量。如果您的应用程序可以承受此延迟并且你不能任务丢弃任何一个任务请求的话你可以选择这个策略。ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy不处理新任务直接丢弃掉。ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy 此策略将丢弃 早的未处理的任务请求。
举个例子 Spring 通过 ThreadPoolTaskExecutor 或者我们直接通过 ThreadPoolExecutor 的构造函数创建线程池的时候当我们不指定
RejectedExecutionHandler 饱和策略的话来配置线程池的时候默认使用的是
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy。在默认情况下ThreadPoolExecutor 将抛出 RejectedExecutionException 来拒绝新来的任务 这代表你将丢失对这个任务的处理。 对于可伸缩的应用程序建议使用
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy。当 大池被填满时此策略为我们提供可
伸缩队列。这个直接查看 ThreadPoolExecutor 的构造函数源码就可以看出比较简单的原因这里就不贴代码了
一个简单的线程池Demo:RunnableThreadPoolExecutor 线程池实现原理
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IUxHoZtN-1692509038143)(04-并发编程面试题2020最新版-重点.assets/image-20201109203453876.png)]
为了让大家更清楚上面的面试题中的一些概念我写了一个简单的线程池
Demo。
首先创建一个 Runnable 接口的实现类当然也可以是 Callable 接口我们上面也说了两者的区别。
1 import java.util.Date;
2
3/**
4 * 这是一个简单的Runnable类需要大约5秒钟来执行其任务。
5 */
6 public class MyRunnable implements Runnable {
7
8 private String command;
9
10 public MyRunnable(String s) {
11 this.command s;
12 }
13
14 Override
15 public void run() {
16 System.out.println(Thread.currentThread().getName() Start. Time new Date());
17 processCommand();
18 System.out.println(Thread.currentThread().getName() End. Time new Date());
19 }
20
21 private void processCommand() {
22 try {
23 Thread.sleep(5000);
24 } catch (InterruptedException e) {
25 e.printStackTrace();
26 }
27 }
28
29 Override
30 public String toString() {
31 return this.command;
32 }
33 } 编写测试程序我们这里以阿里巴巴推荐的使用 ThreadPoolExecutor 构造函数自定义参数的方式来创建线程池。
1 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
2 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
3 import java.util.concurrent.TimeUnit;
4
5 public class ThreadPoolExecutorDemo {
6
7 private static final int CORE_POOL_SIZE 5;
8 private static final int MAX_POOL_SIZE 10;
9 private static final int QUEUE_CAPACITY 100;
10 private static final Long KEEP_ALIVE_TIME 1L;
11 public static void main(String[] args) {
12
13 //使用阿里巴巴推荐的创建线程池的方式
14 //通过ThreadPoolExecutor构造函数自定义参数创建
15 ThreadPoolExecutor executor new ThreadPoolExecutor(
16 CORE_POOL_SIZE,
17 MAX_POOL_SIZE,
18 KEEP_ALIVE_TIME,
19 TimeUnit.SECONDS,
20 new ArrayBlockingQueue(QUEUE_CAPACITY),
21 new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
22
23 for (int i 0; i 10; i) {
24 //创建WorkerThread对象WorkerThread类实现了Runnable 接口
25 Runnable worker new MyRunnable( i);
26 //执行Runnable
27 executor.execute(worker);
28 }
29 //终止线程池
30 executor.shutdown();
31 while (!executor.isTerminated()) {
32 }
33 System.out.println(Finished all threads);
34 }
35 } 可以看到我们上面的代码指定了 corePoolSize: 核心线程数为 5。 maximumPoolSize 大线程数 10 keepAliveTime : 等待时间为 1L。 unit: 等待时间的单位为 TimeUnit.SECONDS。 workQueue任务队列为 ArrayBlockingQueue并且容量为 100;
handler:饱和策略为 CallerRunsPolicy。 Output
1 pool‐1‐thread‐2 Start. Time Tue Nov 12 20:59:44 CST 2019
2 pool‐1‐thread‐5 Start. Time Tue Nov 12 20:59:44 CST 2019
3 pool‐1‐thread‐4 Start. Time Tue Nov 12 20:59:44 CST 2019
4 pool‐1‐thread‐1 Start. Time Tue Nov 12 20:59:44 CST 2019
5 pool‐1‐thread‐3 Start. Time Tue Nov 12 20:59:44 CST 2019
6 pool‐1‐thread‐5 End. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
7 pool‐1‐thread‐3 End. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
8 pool‐1‐thread‐2 End. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
9 pool‐1‐thread‐4 End. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
10 pool‐1‐thread‐1 End. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
11 pool‐1‐thread‐2 Start. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
12 pool‐1‐thread‐1 Start. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
13 pool‐1‐thread‐4 Start. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
14 pool‐1‐thread‐3 Start. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
15 pool‐1‐thread‐5 Start. Time Tue Nov 12 20:59:49 CST 2019
16 pool‐1‐thread‐2 End. Time Tue Nov 12 20:59:54 CST 2019
17 pool‐1‐thread‐3 End. Time Tue Nov 12 20:59:54 CST 2019
18 pool‐1‐thread‐4 End. Time Tue Nov 12 20:59:54 CST 2019
19 pool‐1‐thread‐5 End. Time Tue Nov 12 20:59:54 CST 2019
20 pool‐1‐thread‐1 End. Time Tue Nov 12 20:59:54 CST 2019线程池之ScheduledThreadPoolExecutor详解 FutureTask详解原子操作类
什么是原子操作在 Java Concurrency API 中有哪些原子类 (atomic classes)
原子操作atomic operation意为”不可被中断的一个或一系列操作” 。
处理器使用基于对缓存加锁或总线加锁的方式来实现多处理器之间的原子操作。
在 Java 中可以通过锁和循环 CAS 的方式来实现原子操作。 CAS 操作——
Compare Set或是 Compare Swap现在几乎所有的 CPU 指令都支持
CAS 的原子操作。
原子操作是指一个不受其他操作影响的操作任务单元。原子操作是在多线程环境下避免数据不一致必须的手段。
int并不是一个原子操作所以当一个线程读取它的值并加 1 时另外一个线程有可能会读到之前的值这就会引发错误。
为了解决这个问题必须保证增加操作是原子的在 JDK1.5 之前我们可以使用
同步技术来做到这一点。到 JDK1.5java.util.concurrent.atomic 包提供了 int 和long 类型的原子包装类它们可以自动的保证对于他们的操作是原子的并且不需要使用同步。
java.util.concurrent 这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就是在多线程环境下当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时具有排他性即当某个线程进入方法执行其中的指令时不会被其他线程打断而别的线程就像自旋锁一样一直等到该方法执行完成才由 JVM 从等待队列中选择另一个线程进入这只是一种逻辑上的理解。
原子类AtomicBooleanAtomicIntegerAtomicLong
AtomicReference
原子数组AtomicIntegerArrayAtomicLongArray
AtomicReferenceArray
原子属性更新器AtomicLongFieldUpdaterAtomicIntegerFieldUpdater
AtomicReferenceFieldUpdater
解决 ABA 问题的原子类AtomicMarkableReference通过引入一个
boolean来反映中间有没有变过AtomicStampedReference通过引入一个 int 来累加来反映中间有没有变过说一下 atomic 的原理
Atomic包中的类基本的特性就是在多线程环境下当有多个线程同时对单个
包括基本类型及引用类型变量进行操作时具有排他性即当多个线程同时对该变量的值进行更新时仅有一个线程能成功而未成功的线程可以向自旋锁一样继续尝试一直等到执行成功。
AtomicInteger 类的部分源码
1 // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates更新操作时提供“比较并替换”的作用
2 private static final Unsafe unsafe Unsafe.getUnsafe(); 3 private static final long valueOffset;
4
5 static {
6 try {
7 valueOffset unsafe.objectFieldOffset
8 (AtomicInteger.class.getDeclaredField(value));
9 } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
10 }
11
12 private volatile int value;AtomicInteger 类主要利用 CAS (compare and swap) volatile 和 native 方法来保证原子操作从而避免 synchronized 的高开销执行效率大为提升。 CAS的原理是拿期望的值和原本的一个值作比较如果相同则更新成新的值。
UnSafe 类的 objectFieldOffset() 方法是一个本地方法这个方法是用来拿到“原来的值”的内存地址返回值是 valueOffset。另外 value 是一个
volatile变量在内存中可见因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的 新值。
并发工具
并发工具之CountDownLatch与CyclicBarrier
在 Java 中 CycliBarriar 和 CountdownLatch 有什么区别
CountDownLatch与CyclicBarrier都是用于控制并发的工具类都可以理解成维护的就是一个计数器但是这两者还是各有不同侧重点的
CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后它才执行而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态然后这一组线程再同时执行CountDownLatch强调一个线程等多个线程完成某件事情。CyclicBarrier是多个线程互等等大家都完成再携手共进。调用CountDownLatch的countDown方法后当前线程并不会阻塞会继续往下执行而调用CyclicBarrier的await方法会阻塞当前线程直到CyclicBarrier指定的线程全部都到达了指定点的时候才能继续往下执行CountDownLatch方法比较少操作比较简单而CyclicBarrier提供的方法更多比如能够通过getNumberWaiting()isBroken()这些方法获取当前多个线程的状态并且CyclicBarrier的构造方法可以传入 barrierAction指定当所有线程都到达时执行的业务功能CountDownLatch是不能复用的而CyclicLatch是可以复用的。
并发工具之Semaphore与Exchanger
Semaphore 有什么作用
Semaphore 就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 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。
Semaphore(信号量)-允许多个线程同时访问 synchronized 和
ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源Semaphore(信号量) 可以指定多个线程同时访问某个资源。
什么是线程间交换数据的工具Exchanger
Exchanger是一个用于线程间协作的工具类用于两个线程间交换数据。它提供
了一个交换的同步点在这个同步点两个线程能够交换数据。交换数据是通过 exchange方法来实现的如果一个线程先执行exchange方法那么它会同步等待另一个线程也执行exchange方法这个时候两个线程就都达到了同步点两个线程就可以交换数据。
常用的并发工具类有哪些
Semaphore(信号量)-允许多个线程同时访问 synchronized 和ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源Semaphore(信号量)可以指定多个线程同时访问某个资源。CountDownLatch(倒计时器) CountDownLatch是一个同步工具类用来协调多个线程之间的同步。这个工具通常用来控制线程等待它可以让某一个线程等待直到倒计时结束再开始执行。CyclicBarrier(循环栅栏) CyclicBarrier 和 CountDownLatch 非常类似它也可以实现线程间的技术等待但是它的功能比 CountDownLatch 更加复杂和强大。主要应用场景和 CountDownLatch 类似。CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用Cyclic的屏障Barrier。它要做的事情是让一组线程到达一个屏障也可以叫同步点时被阻塞直到 后一个线程到达屏障时屏障才会开门所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是 CyclicBarrier(int parties)其参数表示屏障拦截的线程数量每个线程调用await()方法告诉CyclicBarrier 我已经到达了屏障然后当前线程被阻塞。
ile变量在内存中可见因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的 新值。
并发工具
并发工具之CountDownLatch与CyclicBarrier
在 Java 中 CycliBarriar 和 CountdownLatch 有什么区别
CountDownLatch与CyclicBarrier都是用于控制并发的工具类都可以理解成维护的就是一个计数器但是这两者还是各有不同侧重点的
CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后它才执行而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态然后这一组线程再同时执行CountDownLatch强调一个线程等多个线程完成某件事情。CyclicBarrier是多个线程互等等大家都完成再携手共进。调用CountDownLatch的countDown方法后当前线程并不会阻塞会继续往下执行而调用CyclicBarrier的await方法会阻塞当前线程直到CyclicBarrier指定的线程全部都到达了指定点的时候才能继续往下执行CountDownLatch方法比较少操作比较简单而CyclicBarrier提供的方法更多比如能够通过getNumberWaiting()isBroken()这些方法获取当前多个线程的状态并且CyclicBarrier的构造方法可以传入 barrierAction指定当所有线程都到达时执行的业务功能CountDownLatch是不能复用的而CyclicLatch是可以复用的。
并发工具之Semaphore与Exchanger
Semaphore 有什么作用
Semaphore 就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 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。
Semaphore(信号量)-允许多个线程同时访问 synchronized 和
ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源Semaphore(信号量) 可以指定多个线程同时访问某个资源。
什么是线程间交换数据的工具Exchanger
Exchanger是一个用于线程间协作的工具类用于两个线程间交换数据。它提供
了一个交换的同步点在这个同步点两个线程能够交换数据。交换数据是通过 exchange方法来实现的如果一个线程先执行exchange方法那么它会同步等待另一个线程也执行exchange方法这个时候两个线程就都达到了同步点两个线程就可以交换数据。
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Semaphore(信号量)-允许多个线程同时访问 synchronized 和ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源Semaphore(信号量)可以指定多个线程同时访问某个资源。CountDownLatch(倒计时器) CountDownLatch是一个同步工具类用来协调多个线程之间的同步。这个工具通常用来控制线程等待它可以让某一个线程等待直到倒计时结束再开始执行。CyclicBarrier(循环栅栏) CyclicBarrier 和 CountDownLatch 非常类似它也可以实现线程间的技术等待但是它的功能比 CountDownLatch 更加复杂和强大。主要应用场景和 CountDownLatch 类似。CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用Cyclic的屏障Barrier。它要做的事情是让一组线程到达一个屏障也可以叫同步点时被阻塞直到 后一个线程到达屏障时屏障才会开门所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是 CyclicBarrier(int parties)其参数表示屏障拦截的线程数量每个线程调用await()方法告诉CyclicBarrier 我已经到达了屏障然后当前线程被阻塞。
并发实践
