慕课网 Jimin老师 Java并发编程入门与高并发面试 学习笔记
Java并发编程入门与高并发面试
CPU多级缓存
为什么需要CPU cache :
CPU的频率太快了,快到主存跟不上,这样在处理器时钟周期内，CPU常常需要等待主存,浪费资源。
所以cache的出现,是为了缓解CPU和内存之间速度的不匹配问题(结构: cpu -> cache -> memory )
CPU cache有什么意义:
1 )时间局部性:如果某个数据被访问,那么在不久的将来它很可能被再次访问
2 )空间局部性:如果某个数据被访问,那么与它相邻的数据很快也可能被访问;
CPU多级缓存-缓存一致性( MESI )
用于保证多个CPU cache之间缓存共享数据的一致
JAVA内存模型（Java Memory Model，JMM）
规范java虚拟机和内存是如何协同工作的，规定了一个线程如何和何时能看到其他线程修改过的共享变量的值，以及在必须时如何同步的访问共享变量
JAVA内存模型-同步八种操作
◆lock( 锁定) : 作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态
◆unlock (解锁) : 作用于主内存的变量,把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定
read (读取) : 作用于主内存的变量,把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中,以便随后的load动作使用
◆load( 载入) : 作用于工作内存的变量,它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中
◆use (使用) : 作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量值传递给执行引|擎
◆assign (赋值) : 作用于工作内存的变量,它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量
◆store (存储) : 作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中,以便随后的write的操作
◆write (写入) : 作用于主内存的变量,它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中
JAVA内存模型-同步规则
◆如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存,就需要按顺寻地执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中就要按顺序地执行store和write操作。但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行,而没有保证必须是连续执行
◆不允许read和load、 store和write操作之一 单独出现JAVA内存模型-同步操作与规则
◆不允许一 个线程丢弃它的最近assign的操作 ,即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中
◆不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从工作内存同步回主内存中
◆一个新的变量只能在主内存中诞生,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化( load或assign )的变量。即就是对一一个变量实施use和store操作之前,必须先执行过了assign和load操作
◆一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作 ,但lock操作可以被同一条线程重复执行多次,多次执行lock后,只有执行相同次数的unlock操作,变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现
◆如果对一个变量执行lock操作,将会清空工作内存中此变量的值在执行引|擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
◆如果一个变量事先没有被lock操作锁定,则不允许对它执行unlock操作;也不允许去unlock-个被其他线程锁定的变量
◆对一个变量执行unlock操作之前 ,必须先把此变量同步到主内存中(执行store和write操作)
JAVA内存模型-同步操作与规则
并发的优势与风险
优势：
速度：同时处理多个请求，响应更快;复杂的操作可以分成多个进程同时进行
设计：程序设计在某些情况下更简单，也可以有更多的选择
资源利用：CPU能够在等待IO的时候做一些其他的事情
风险：
安全性：多个线程共享数据时可能会产生于期望不相符的结果
活跃性：某个操作无法继续进行下去时，就会发生活跃性问题。比如死锁、饥饿等问题
性能：线程过多时会使得: CPU频繁切换，调度时间增多;同步机制;消耗过多内存