java多线程提高篇

synchronize

可以确保被它修饰的代码块或方法在同一时刻只有一个线程执行，确保线程安全性。

修饰成员方法：对象锁

修饰静态方法：类锁

修饰代码块synchronize（this|a.class）：对象锁或类锁

tips:构造方法是线程安全的，不可以使用synchronize关键字修饰（单例模式中只有无参构造方法）

底层原理：

synchronized采用“锁升级+对象头的Mark Word”实现。在并发环境中，synchronized会随着多线程竞争的加剧，按照如下步骤逐步升级：无锁、偏向锁（撤销偏向锁重新竞争）、轻量级锁（自旋、锁膨胀）、重量级锁。

markword存储锁状态和锁标志，对象的hashcode信息

偏向锁：markword存储获得锁的线程ID，对象偏向某个线程

轻量级锁：加锁时，jvm先在竞争线程的堆栈中创建存储锁记录的空间，将markword复制到锁记录中，再使用cas操作将markword的值替换为指向锁记录的指针

详细：https://www.nowcoder.com/interview/ai/report?roomId=466658

Lock则采用“CAS+volatile”实现，其实现的核心是AQS。AQS是线程同步器，是一个线程同步的基础框架，它基于模板方法模式。在具体的Lock实例中，锁的实现是通过继承AQS来实现的，并且可以根据锁的使用场景，派生出公平锁、不公平锁、读锁、写锁等具体的实现。

volatile

防止指令重排问题

cpu高速缓存——解决主存与cpu运行速度匹配问题。从cpu cache读取数据，运输完毕后写入主存——但是，比如i++操作，存在缓存不一致问题。

类似的，JMM中，线程可以访问本地内存而不是直接访问主存，对共享变量会造成数据不一致。

使用volatile关键字确保变量的可见性，确保在主存中读取变量

synchronize修饰代码块或方法，volatile修饰变量

synchronize确保代码或方法在多线程下的同步性。volatile确保变量在多线程的可见性，还可以防止指令重排。

ThreadLocal（线程的变量副本）

ThreadLocal声明的变量，访问它的每个线程都会有这个变量的本地副本，成为专属线程的本地变量

原理：Thread的内部类ThreadLocalMap存储变量，存储的是《ThreadLocal,value》的键值对

内存泄露问题：key是弱引用，value是强引用，在垃圾回收时，key会被删除而value不会，此时key为null，永远不会被回收

CAS原理

compare and swap（比较交换原理）

拿期望的值和原本的一个值作比较，如果相同则更新成新的值。在JUC的原子类的compareandset方法中大量使用

无锁操作是使用CAS(compare and swap)又叫做比较交换来鉴别线程是否出现冲突，出现冲突就重试当前操作直到没有冲突为止。

Atomic原子类

基本类型AtomicInteger

数组类型AtomicIntegerArray

引用类型AtomicReference

修改类型AtomicIntegerFieldUpdater

主要利用 CAS (compare and swap) + volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升

 

多线程问题定位

 

内存泄露与内存溢出

jps查看所有的java进程 

jstat命令查看垃圾回收情况，jstat -gc pid

jstack pid    详细dump信息

图形化界面jconsole可以查看内存、线程、cpu等多种信息

内存泄漏是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间。

内存溢出是指程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用，报错OOM。内存泄漏的堆积最终会导致内存溢出。

解决方案;

引起内存溢出的原因有很多种，常见的有以下几种：
1.内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据；
2.集合类中有对对象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收；
3.代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体；
4.使用的第三方软件中的BUG；
5.启动参数内存值设定的过小；

内存溢出的解决方案：
第一步，修改JVM启动参数，直接增加内存。(-Xms，-Xmx参数一定不要忘记加。)

第二步，检查错误日志，查看“OutOfMemory”错误前是否有其它异常或错误。

第三步，对代码进行走查和分析，找出可能发生内存溢出的位置。

重点排查以下几点：
2.检查代码中是否有死循环或递归调用。

3.检查是否有大循环重复产生新对象实体。

4.检查对数据库查询中，是否有一次获得全部数据的查询。一般来说，如果一次取十万条记录到内存，就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽，在上线前，数据库中数据较少，不容易出问题，上线后，数据库中数据多了，一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。

5.检查List、MAP等集合对象是否有使用完后，未清除的问题。List、MAP等集合对象会始终存有对对象的引用，使得这些对象不能被GC回收。

windows下命令

tasklist | findstr java查找所有相关的进程

taskkill

linux下命令

top -Hp pid(线程id） 查看进程的所有线程情况（cpu利用率，内存使用率等）

ps -fe查看所有进程