Java并发编程 - 厉害的Coffee

一、HashMap和ConcurrentHashMap

HashMap底层源码分析

如何解决Hash碰撞的（延伸出Hash冲突的几种解决方法）

通过h & (table.length -1)来得到该对象的保存位，而HashMap底层数组的长度总是2的n次方，这是HashMap在速度上的优化

当length总是2的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率

put过程

扩容机制

get过程

HashMap的初始化容量为什么是2的次幂

https://www.iteye.com/topic/539465

为什么HashMap长度大于8才转换为红黑树

HashMap和HashTable的区别？

https://www.cnblogs.com/williamjie/p/9099141.html

HashMap和TreeMap比较？

HashMap,HashTable,CourrentHashMap的key和value是否可为null？那为什么这么设计？

CourrentHashMap源码分析

二、JUC(java.utils.concurrent)

并发编程的的三个概念（特性）？为什么会有Volatile关键字？volatile关键字的两层语义！！volatile底层原理！！

原子性 ==> 不可分割、完整性，即某个线程正在做某个具体业务时，中间不可以被加塞或者被分割，需要整体完整，要么同时成功，要么同时失败

可见性 ==> 当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看到修改的值

有序性 ==> 为了提高性能，JVM在编译Java代码，或者CPU在执行JVM字节码的时候，对现有的指令顺序进行重新排序

单线程环境里面确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果一致

处理器在进行重排顺是必须要考虑指令之间的数据依赖性

多线程环境中线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性时无法确定的，结果无法预测

volatile是java虚拟机提供的轻量级同步机制 ==> 保证可见性、不保证原子性、禁止指令重排

volatile底层原理

volatile的底层是通过lock前缀指令、内存屏障来实现的

https://www.jianshu.com/p/2643c9ea1b82

JMM(Java内存模型)

JMM（Java Memory Model）本身是一种抽象的概念，并不真实存在，他描述的是一组规则或规范。

通过这组规范定义了程序中各个变量（包括实例字段，静态字段和构成数组对象的元素）的访问方式。

JMM关于同步的规定：
　　1. 线程解锁前，必须把共享变量的值刷新回主内存
　　2. 线程加锁前，必须读取主内存的最新值到自己的工作内存
　　3. 加锁解锁时同一把锁
由于JVM运行程序的实体是线程，而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存（有的成为栈空间），工作内存是每个线程的私有数据区域，而java内存模型中规定所有变量都存储在主内存，主内存
是贡献内存区域，所有线程都可以访问，但线程对变量的操作（读取赋值等）必须在工作内存中进行，首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回
主内存，不能直接操作主内存中的变量，各个线程中的工作内存中存储着主内存的变量副本拷贝，因此不同的线程件无法访问对方的工作内存，线程间的通信（传值）必须通过主内存来完成。
期间要访问过程如下图：

在哪些地方用过volatile

双重检查锁机制（Double Check Lock）

步骤2和步骤3不存在数据依赖关系，而且无论重排前还是重排后程序的执行结果在单线程中并没有改变，

因此这种重排优化时允许的，如果3步骤提前于步骤2，但是instance还没有初始化完成

所以当一条线程访问instance不为null时，由于instance示例未必已初始化完成，也就造成了线程安全问题

基于volatile的解决方案

为解决以上问题，可以将SingletongDemo实例上加上volatile

private static volatile SingletonDemo instance = null;

什么是线程安全？产生线程不安全的原因是什么？Java线程安全的类？

在堆内存中的数据由于可以被任何线程访问到，在没有限制的情况下存在被意外修改的风险

CopyOnWriteArrayList.add方法

CAS原理(CompareAndSwap 比较并交换)

以AtomicInteger为例

Unsafe

是CAS核心类，由于Java方法无法直接访问底层系统，需要通过本地（native）方法来访问，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作特定内存数据。

Unsafe类存在于 sun.misc 包中，其内部方法操作可以像C的指针一样直接操作内存，因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法

Unsafe类中的所有方法都是native修饰的，也就是说Unsafe类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务

CAS缺点

如果一个变量初次读取的时候是 A 值，它的值被改成了 B，后来又被改回为 A，那 CAS 操作就会误认为它从来没有被改变过

J.U.C包提供了一个带有标记的原子引用类 AtomicStampedReference来解决这个问题，它可以通过控制变量值的版本来保证 CAS 的正确性

公平锁/非公平锁；可重入锁；独享锁/共享锁；乐观锁/悲观锁；手写自旋锁

公平锁/非公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁

非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程优先获取锁，在高并发的情况下，有可能会造成优先级反转或者饥饿现象

可重入锁（递归锁）

指的时同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然能获取该锁的代码，在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁

也就是说，线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块

ReentrantLock/Synchronized 就是一个典型的可重入锁

可重入锁最大的作用是避免死锁

ReentrantReadWriteLock源码分析

自旋锁

是指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么该线程将循环等待，然后不断的判断锁是否能够被成功获取，直到获取到锁才会退出循环

/**
 * 手写自旋锁
 * @author 
 */
public class SpinLock {
    AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
    
    public void lock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        while(!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
            
        }
    }
    
    public void unlock() {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        atomicReference.compareAndSet(thread, null);
    }
}