Java多线程基础知识-2

线程的3个方法：

Thread.sleep()：当前线程睡眠多少毫秒，让给其他线程去执行。

Thread.yield()：当前线程退出一下，进入到等待队列，让其他线程执行，即让出线程一下。

Thread.join()：等待另外一个线程的结束。

synchronized关键字：

• 对象锁：对某个对象加锁，而不是代码
  • 锁对象不能是String常量（容易跟类库中锁对象重复）、Integer（值变会创建新的对象）、Long
• 可重入锁：

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No5SynchReentrant

• 锁异常自动释放：

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No6SynchExceptionRelease

• synchronized是排队运行，即按顺序运行：

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No3SynchLineUp

• synchronized使用是"对象监视器"
• 语法：
  • synchronized同步方法
  • synchronized同步代码块
    • synchronized(this) synchronized void m()
    • synchronized(非this对象 x)
      • 在多个线程持有"对象监视器"为同一个对象的前提下，同一个时间只有一个线程可以执行synchronized(非this对象 x)同步代码块中的代码
      • synchronized(非this对象 x)与持有不同的对象监视器方法或代码块是异步的
• synchronized static void m() 这里相当于 synchronized(T.class)
  • Class类锁与对象锁之间的异步
  • Class类可以对类所有对象实例起作用

锁定某个对象o，如果o的属性发生变化，不影响锁的使用，但是如果o变成另一个对象，则锁定的对象发生改变，应该避免锁定对象的引用变成另外的对象。--> 解决：加final

synchronized底层实现：

前提：基于HotSpot实现的JVM。

synchronized发展：

• 早期使用重量级的系统锁
• JDK1.6以后使用锁升级

锁的四种状态：

无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态。

锁的优化：

适应性自旋锁、锁消除、偏向锁、锁粗化、偏向锁

Mark Word：

32位：

偏向锁：

• 偏向锁是在单线程执行代码块时使用的机制，如果在多线程并发的环境下（即线程A尚未执行完同步代码块，线程B发起了申请锁的申请），则一定会转化为轻量级锁或者重量级锁。

轻量级锁（自旋锁）:

• 轻量级锁是为了在线程交替执行同步块时提高性能，而偏向锁则是在只有一个线程执行同步块时进一步提高性能。
• 修改MarkWord（修改锁状态），拷贝MarkWord到栈的LockRecord中，使用CAS将MarkWord中的LockWord更新为指向当前线程LockRecord的指针
• 默认自旋10次失败，升级重量级锁

重量级锁：

• 依赖于操作系统Mutex Lock所实现的锁我们称之为 “重量级锁”

重量级锁、轻量级锁和偏向锁之间转换：

锁升级的详细过程：

底层实现：

• Java的对象头（Mark Word）和Monitor（监视器）对象是Synchronized实现的基础。Synch基于进入和退出Monitor对象实现的同步，Synch使用的锁是存在于Java对象头中。
• Synchronized是通过对象内部的一个叫做"监视器锁（Monitor）"来实现的。但是监视器锁本质又是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock来实现的。而操作系统实现线程之间的切换这就需要从用户态转换到核心态，这个成本非常高，状态之间的转换需要相对比较长的时间，这就是为什么Synchronized效率低的原因。

1. 字节码层面：

访问标识（access flags）：ACC_SYNCHRONIZED

monitorenter指令 monitorexitr指令

2. JVM层面：

C++ 调用了操作系统提供的同步机制

3. OS和硬件层面（了解）：

X86系统 : lock cmpxchg / xxx

https://blog.csdn.net/21aspnet/article/details/88571740

synchronized的经典小题：

1. 不使用synchronized的非线程安全(线程不安全)举例:

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No1NonThreadSafe

模拟银行账号：对业务写方法加锁，对业务读方法不加锁，这样行不行？ -> 容易产生脏读（dirtyRead）

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No2DirtyRead

2. 同步与非同步方法是否可以同时调用？

可以

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.synchronizedkeyword.No4SynchAndNonSynchMethod

3. synchronized在普通方法与静态方法的区别：

普通方法同步范围是该方法，是给对象上锁；静态方法同步范围是该方法，是给Class类上锁，这个类所有的对象竞争一把锁。

锁：

执行时间短（加锁代码），线程数少，用自旋锁

执行时间长，线程数多，用系统锁（重量级锁）

Volatile关键字:

特点：

• 保证线程可见性；
  • 底层实现：MESI 缓存一致性协议

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.no2volatilekeyword.No1VolatileVisibility

• 禁止指令重排序；
  • DCL单例（Double Check Lock）
  • 底层实现：内存屏障，loadfence原语指令（读屏障），storefence原语指令（写屏障）

见com.hanxiaozhang.threadbase1ndedition.no2volatilekeyword.No2VolatileDisOrder

底层实现：

1. 字节码层面：

增加访问标识（access flags）： ACC_VOLATILE

2. JVM层面：

volatile内存区的读写都加屏障

3.OS和硬件层面：

使用hsdis（HotSpot Dis Assembler）工具观察，windows是由lock 指令实现 | MESI实现

https://blog.csdn.net/qq_26222859/article/details/52235930

Tips：

对象初始化过程，分为三步，可能会发生重排序

CAS（Compare And Swap）：

介绍：

CAS（CompareAndSwap）中文意思：比较并替换，它是一种无锁算法。CAS有3个操作数：内存地址V，旧的预期值A，即将要更新的目标值B。

CAS指令执行时，当且仅当V的值与A相等时，将V修改为B，否则就什么都不做，整个CAS操作是一个原子操作。

特点：

CAS是原子操作，CAS具有关键字volatile读和写的内存语义。

三大问题：

• 循环时间长开销很大；
• 只能保证一个变量的原子操作；
• ABA问题。

UnSafe类：