并发学习-1

一、基本概念

• 程序：代码，为了完成某一任务的，代码序列 静态
• 进程：程序完成某一任务的一次运行 动态
• 线程：一个进程由多个线程组成

二、JVM与线程

　　JVM什么时候启动？ 答：类被调用  JVM线程包含其他线程（main）

三、JVM的内存区域

　　方法区，堆、程序计数器、本地方法栈，java栈 等区域。详情请看图1-1

• 方法区：类信息、常量、static、JIT（及时编译器）（共享区域）

1. 1. 类信息：由classLoader（类加载器）
   2. 常量：成员变量
   3. static变量：静态变量
   4. JIT：即时编译

• 堆：实例对象、GC（共享区域）OOM指的是存在内存溢出的风险
• java栈：运行时的内存模型　图1-2　  OOM指的是存在内存溢出的风险
• 程序计数器（PC）：java线程的私有数据，这个数据就是记录执行下一指令的地址
• 本地方法栈：与虚拟机的native有关系

四、java的内存模型 JMM（规范，抽象模型） 图1-3

• 主内存：共享数据，引用类型的对象放在主内存
• 工作内存：私有数据，线程就是在工作内存中存在的，基本数据类型直接存在工作内存，引用的类型的的地址放在工作内存。
• 工作方法：

1. 1. A线程如果要修改私有数据，会在A线程工作空间找，没找到将会去主内存中找到并复制到工作空间，并进行修改。
   2. B线程如果要修改共享数据，同理上面，但是区别于复制到工作空间后修改完毕会再刷新（赋给）主内存。为什么要这样设计？为了确保信息的保密性，个人理解相当于你和别人借钱要买某保险，你一定是先将钱借到手，再去买，而不是带着业务员去借钱对象的家里面买保险

五、硬件内存架构与java内存模型

• 硬件内存架构  图1-4 CPU只的是CPU运行区（处理器内存，并不是4核 2核CPU概念，指的是CPU分配时间片）

1. 1. CPU缓存一致性：内存中存在变量A=1,CPU1获取A的值之后要进行修改A=2，此时CPU2获取变量A有可能是1也可能是2.因为CPU修改完毕后会通过cache（缓存）刷新到内存中。如果还没有保存到内存中那么CPU2将获取的A=1，反之A=2.。此时会出现并发不同步（不安全）
   2. 解决的问题
   • • 总线加锁：此种方法很影响CPU的吞吐量，虽然能保证数据的一致性，但是牺牲了大量的时间，类似于java中的方法使用sysnchronize，同一时间只能一个CPU用。
     • cache缓存一致性协议（Intel协议，MESI协议）：CPU从cache获取变量到寄存器中修改完毕后，会将cache中的变量设置一个状态 cache Line为无效类似于state=0，其他CPU如果检测到cache Line为0时则直接从内存中获取变量的value，防止其他CPU从cache读取脏数据

• 线程与硬件处理器 图1-5    进程>线程>操作系统OS>CPU
• java内存模型与硬件内存架构的关系  图1-6

1. 1. 图中可以看到是JMM（虚拟机数据模型）与CUP内存架构是交叉关系，所以会造成数据不一致性

• java内存模型的必要性
• java内存模型的作用：规范内存数据（主内存）与工作空间（工作内存）的交互

六、并发编程的三个重要特征

• 原子性：不可分割的，同生共死。
• 可见性：一个线程只能读写自己的工作空间（工作内存）的cache
• 有序性：程序中的顺序不一定就是执行顺序，

1. 1. 编译的时候会重排，
   2. 指令也会重排，
   3. 为了提高效率
   4. 例子：int a=1；int b=2；int c=0； c=a+b； int d=0； 因为变量c比较复杂，所以效率慢，排序后先执行d=0；再去执行c=a+b;

• • • 单线程重排规则（编译优化）：as-if-seria规则，重排后不影响执行结果
    • 多线程重排规则（指令优化）：happens-before规则，程序次序原则（程序的结果不能变化），锁定原则（后一次加锁必须等前一次解锁），Volatile原则（霸道原则），传递原则（A语句再B语句前执行，最后C执行，得出的结论是A必须在C语句前执行。A--B--C    A--C）。

七、JMM（java内存模型）三大特性的保证

• JVM的原子性

1. 1. int x = 10; 基础类型是存在工作空间，所以写入的时候就是存在原子性。如果是私有数据具有原子性，如果是共享数据则没有原子性。先读后写则不存在原子性
   2. int y = x；没有原子性。原因：把数据x读取到工作空间（原子性） 把x的值写到y（原子性）但是读写后则不存在原子性
   3. int i++；没有原子性。原因：读i到工作空间，然后写入i+1，内存刷新结果，单个执行都具有原子性，但是放到一起不具备原子性。
   4. int Z=z+1；没有原子性，原因：先将z读到工作空间，然后计算z+1，赋值给Z，内存刷新结果。

• • 结论：多个原子性的操作合并到一起就没有原子性。怎么保证原子性呢？
  • 保证方式：

1. 1. Synchronized
   2. JUC Lock的lock加锁

• JMM的可见性

1. 1. 工作空间修改了变量后，刷新给内存后，怎么保证其他工作空间队内存的变量的可见性
   • 保证可见性方式：

• • 1. 使用Volatile：再JMM模型上实现MESI协议。
    2. Sysnchronized：加锁
    3. JUC LOCK的lock加锁
• JMM的有序性
  • 保证方式：

1. 1. Volatile
   2. Synchronized

 　　　　　　Happens-before规则

八、总结

• JVM内存区域和JMM（抽象java内存模型）的关系
• JMM和硬件的关系
• JMM和并发编程三个重要特征  *（有序性 as-if-seria和happens-before）

欢迎大家来提问，如果有不理解的可以再评论区提出，我会定时解惑。

同舟共济，新海同航

 

 

 

 

 

 

 

图1-1                                                                                    图1-2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1-3

 

 

 

 

　　　　　　　　　　图1-4　　　　　　　　　　　　　　　　图1-5　　　　　　　　　　　　　　　　图1-6

                                    

 

java中的start如何调用run方法？

1、模板模式、线程是对应操作系统的线程，一一对应的。因为需要将你想做的逻辑让操作系统去执行。

start---start0---native---pthread_create(java_start){

}

void{

java_start jni反射调用java run

}