高效并发高级
多线程执行内存模型和特点
- 原子性:指一个操作是不可中断的,即使是在多个线程一起执行的时候,一个操作一旦开始不会被其他线程干扰
- 有序性:在并发时,程序的执行可能会出现乱序
为什么会出现乱序?
- 一条指令的执行是可以分为很多步骤的,每个步骤是又CPU不同的部件执行,每条指令都对应如下这五个步骤
- 取指 IF
- 译码和取寄存器操作数 ID
- 执行或者有效地址计算 EX
- 存储器访问 MEM
- 写回 WB
- 如A=B+C;这里其实是3个指令
- 读B,读C,B+C,赋值,那么他的执行顺序在CPU中其实是这样的
- 图中的X是因为第二排指令还没有到MEM,所以没办法获取到C的值,就没办法计算,所以就先空出来,CUP对对这些指令进行进一步的优化,使得所有X都会被填充,这个过程称之为指令重排,正式因为这个原因,使得在并发时,程序的执行可能会出现乱序。
- 可见性:可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值,其他线程是否能够立即知道这个修改
- 编译器优化
硬件优化(如写吸收,批操作)
- Hapepen-Before规则
- 程序顺序原则:一个线程内保证语义的串行性,在代码层面上是按照顺序执行的
- volatile规则:volatile变量的写,先发生于读,这保证了volatile变量的可见性
- 锁规则:解锁(unlock)必然发生在随后的加锁(lock)前
- 传递性:A先于B,B先于C,那么A必然先于C
- 线程的start()方法先于它的每一个动作
- 线程的所有操作先于线程的终结(Thread.join())
- 线程的中断(interrupt())先于被中断线程的代码
- 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法
- 对于volatile变量的特殊规则
- 第一是保证了此变量对所有线程的可见性,这里的可见性是指当一条线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程来说是立即知道的,而普通变量不能做到这一点,如果使用volatile变量来控制并发,必须满足运算结果不依赖于变量的当前值,或者能够确保只有单一的现场修改变量的值。变量不需要与其他状态变量共同参与不变约束
- 第二是禁止指令重排序优化
了解完特点之后,我们下一段来到好玩的知识,也是比较有意思的阶段
作者:卓庆森
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