并发编程

三个核心问题

• 互斥

  • 无锁

    • 不变模式
    • 线程本地存储（不共享变量 Thread Local）
    • CAS
    • Copy-On-Write
    • 原子类

  • 互斥锁

    • synchronized

    • Lock

      • 优化读多写少

        • ReadWriteLock
        • StampedLock

    • 读写锁

• 协作

  • 信号量（Semaphore）

  • 管程（Monitor）

    • Lock & Condition
    • synchronized

  • CountDownLatch

  • CyclicBarrier
  • Phaser
  • Exchanger

• 分工

  • Executer 与线程池
  • fork/Join
  • Future
  • Guaraded Suspension 模式
  • Balking 模式
  • Thread-Per-Message 模式
  • 生产者消费者模式
  • Worker Thread 模式
  • 两阶段终止模式

并发模型

• 共享内存模型
• Actor 模型
• 软件事务内存
• 协程
• CSP 模型

案例

• 高性能限流器 Guava RateLimiter
• 高性能网络应用框架 Netty
• 高性能队列 Disruptor
• 高性能数据库连接池 HikariCP

理论基础

• 死锁分析
• 线程间协作机制

• Java 内存模型

  • 不确定性源头

    • 可见性
    • 有序性

    • 原子性

      • 源头是线程切换，比如说 long 型在 32 位机器上读写可能出现诡异的 bug
      • 本质是不可分割，解决原子性问题，是要保证中间状态对外不可见

  • Happens-Before

    • 程序的顺序性规则
    • volatile 变量规则
    • 传递性
    • 管程中的锁规则
    • 线程 start() 规则
    • 线程 join 规则

  • final

    • 避免 "逸出"

  • synchronized

    • 当修饰静态方法的时候，锁定的是当前类的 Class 对象
    • 当修饰非静态方法的时候，锁定的是当前实例对象 this
    • 受保护资源和锁之间合理的关联关系应该是 N:1

    • 包场：锁要能覆盖所有受保护的资源

      • 用当前类的 Class 对象做锁
      • 在当前类中添加一个 静态的 Object

    • 不能用 可变对象 做锁

  • 保证可见性

    • volatile
    • AtomicInteger
    • synchronized

  • 写屏障

• 锁

  • 本质是在锁对象的对象头中写入当前线程 id

  • 预防死锁

    • 死锁条件

      • 互斥，共享资源 X 和 Y 只能被一个线程占用

      • 占有且等待，线程 T1 已经取得共享资源 X， 在等待共享资源 Y 的时候， 不是放共享资源 X

        • 一次性申请资源

      • 不可抢占，其它线程不能强行抢占线程 T1 占有的资源

        • 主动释放它所占有的资源

      • 循环等待， 线程 T1 等待线程 T2 所占有的资源，线程 T2 等待线程 T1 占有的资源，就是循环等待

        • 按序申请

• 观测

  • top
  • jstack
  • java virtualvm

理论基础

字符串

• StringBuffer
• String
• StringBuilder