多线程并发22进阶

书:java编程思想
    java并发编程实战
    EA(企业应用架构模式)
1.多线程设计模式：Future模式（netty）、Master-Worker模式（Storm）、生产者-消费者(mq)
2.线程安全：当多个线程访问一个类(对象或方法)，此类始终能表现出正确的行为
    多个线程多个锁：多个线程，每个线程都可拿到自己制定的锁，分别获得锁之后，执行synchronized方法体的内容
    synchronized取得的锁都是对象锁，而不是把一段代码(方法)当做锁
    当静态方法上加synchronized表示锁定.class类(类级别的锁,独占.class类)安全性更优
3.对象锁的同步和异步：
   同步(共享)：synchronized，如果没有共享，就没必要同步
                     ：原子性（同步）
                     ：可见性
   异步：asynchronized 独立，相互之间不受到任何制约‘
   分表：
   分库：减缓数据库连接上限压力
4.脏读：读取到非正确修改后的数据
   在对一个对象的方法加锁的时候，需要考虑业务的整体性，建议对（setV/getV）同时加锁synchronized，保证业务的原子性(侧面保证业务一致性)
  ,(牺牲部分性能，建议减小锁的粒度)
   orcale:undo保证数据 强一致性
    A：原子性
    C：一致性
     I：隔离性
    D：持久性
5.锁重入:当一个线程得到了一个对象的锁后，再次请求此对象时时可以再次得到该对象的锁(加锁方法内部可再调用加锁的方法)
   Lock：是一个接口，提供了无条件、可轮询、定时的、可中断的锁获取操作，所有加锁和解锁的方法都是显式的。
             核心方法：lock() 获取锁,如果锁不可用，将禁用当前线程，并在获得锁之前，该线程一直出于休眠状态
   ReentrantLock：互斥的同步器，具有扩展能力。吞吐量通常比synchronized好
   Lock与synchronized比较：
         1.Lock使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的动作
         2.Lock必须手动释放锁和开启锁，synchronized不需要
         3.Lock只适用于代码块锁，而synchronized对象之间的互斥关系
常见锁参考：https://www.cnblogs.com/lxmyhappy/p/7380073.html
                       https://yq.aliyun.com/articles/34759
分段锁：系统提供一定数量的原始锁(借鉴concurrentHashMap的分段思想)，根据传入对象的哈希值获取对应的锁并加锁；
 注意：锁的对象的哈希值如果发生改变，有可能导致所无法成功释放

6.volatile:作用是使变量在多个线程间可见(具有可见性，不具备原子性(使用atomic)和同步性，可当做轻量级synchronized，性能要比synchronized强很多，
   不会造成阻塞，netty中大量使用，volatile只针对于多个线程可见的变量操作，不能代替synchronized的同步功能)；当变量改变时强制线程执行引擎去
   主内存里读取在java中每个线程都会有一块工作内存，其存放着所有线程共享的主内存的变量值的拷贝。
   当线程执行时，会在自己的工作内存中操作变量，为了存取一个共享的变量，一个线程通常先获取
 锁定并清除它的内存工作区，把共享变量从共享内存区中正确地装入到其所在的工作内存中，当线程解锁时
 保证该工作内存区中变量的值写回到共享内存中
  static不能保证原子性,atomic类能保证自身是原子性,无法保证整个方法是原子性的
  字符串加锁比较特殊,字符串内容改变了,则锁字符串将无效
   synchronized：对象、ObjecA.class均可加锁

7.线程通信：线程是操作系统中的个体，通信提高cpu利用率和对线程任务在处理过程中的把控与监督
   a.wait和notify必须配合synchronized使用
   b.wait方法释放锁,notify方法不释放锁
  CountDownLatch：当需要等到某一条件，发送信号量用(有延迟)   //等待某个事件的发生
    await（类似wait）和countDown（类似notify）也能实现通信
  CyclicBarrier：等待所有的线程一起完成后再执行某个动作，即一组线程中只要一个未完成，则已完成的调用await等待其他线程执行完
    
8.BlockingQueue(阻塞队列):支持阻塞机制的队列，阻塞的放入和得到数据   生产者和消费者模型用到
   put：把对象加到队列，如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程会被阻塞，
   直到BlockingQueue里面有空间再继续
   take：取走BlockingQueue里排在首位的对象，如为空，进入阻塞等待状态，直到有新的
   数据被加入。
9.ThreadLocal：当前线程局部变量(与其他线程隔离),在高并发情况下,可减少锁竞争
10.多线程下的单例，随类初始化性能好：静态内部类
     
11.同步类容器(Vector、HashTable由Collections.synchronized*方法进行加锁，jdk1.5之前)：串行化执行性能差、线程安全，但在某些场景下
     可能需要加锁来处理复合操作(迭代等)
     最常见异常：ConcurrentModificationException原因是当容器迭代的过程中，被并发的修改了内容,由于早期迭代器未考虑并发的问题
     java.util.concurrent包完全建立在CAS之上的，没有CAS就没有并发包。并发包借助了CAS无锁算法实现了区别于synchronized同步锁的乐观锁。
因为对于CAS算法来说，就是在不加锁的前提下而假设没有冲突去完成某个操作，如果因为冲突而导致操作失败，那么就进行重试，直到成功为止。
CAS有三个操作数：真实的内存值V、预期的内存值A、要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为新值B，否则什么都不做。

缺点：虽然CAS有效的解决了原子操作的问题，但是其仍然有三个劣势：

1、ABA问题：因为CAS需要在操作前检查下值有没有发生变化，如果没有则更新。但是如果一个值开始的时候是A，变成了B，又变成了A，

   那么使用CAS进行检查的时候会发现它的值没有发生变化，但是事实却不是如此。

   ABA问题的解决思路是使用版本号，如A-B-A变成1A-2B-3A

2、循环时间长开销大：自旋CAS如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。

3、只能保证一个共享变量的原子操作：对一个共享变成可以使用CAS进行原子操作，但是多个共享变量的原子操作就无法使用CAS，这个时候只能使用锁。


12.并发类容器(jdk1.5之后)：ConcurrentHashMap代替HashTable
     ConcurrentMap: 
     ConcurrentHashMap：内部使用段(Segment)来表示不同的部分(相当于小的HashTable),只要多个修改操作发生在不同的段上，就可以并发进行，
把一个整体分成了16个段，即最大支持16个线程的并发修改操作（多线程场景时减少锁的粒度,从而降低锁竞争的一种方案），并且代码中多使用
volatile关键字,目的是第一时间获取修改的内容,性能好
     map.putIfAbsent()//如果key存在,就不执行put操作(cm的新增方法)
   ConcurrentSkipListMap(支持并发排序)
13.CopyOnWrite：写时复制的容器，通俗理解：往一个容器添加元素,不直接添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器,添加完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器(读多写少操作时使用) 能否按小段进行copy?
     好处：可对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁(读写分离的思想)
        CopyOnwriteArrayList：
        CopyOnWriteArraySet：
14.Queue:
      ConcurrentLinkedQueue:高性能的队列代表
          适用于高并发场景,通过无锁方式，实现了高并发状态下的高性能，基于链接节点的无界线程安全队列，队列中不允许null元素
           add()和offer()：加入元素在ConcurrentLinkedQueue中无区别
           poll()和peek()：取头元素节点，前者会删除元素,后者不会
           size会遍历整个集合,速度慢，尽量避免，判断队列是否为空最好用isEmpty()
      BlockingQueue：阻塞队列代表
           add()：将指定的元素插入到队列(如果可立即执行且不违反容量限制)，成功是返回true,没有可用空间抛出IllegalStateException
           offer()：将指定的元素插入到队列(如果可立即执行且不违反容量限制)，队列满时返回false，有容量限制的队列时，此方法优于add
           put()：将指定元素插入到队列，如有必要，则等待空间变得可用
 
           poll：队列为空，返回null
           remove：队列为空，抛出NoSuchElementException异常
           take：队列为空，发生阻塞，等待有元素
     
13.多线程的设计模式，Future模式： 类似商品订单，Ajax请求,用户无需一直等待请求的结果
    
    netty：FutureChannel采用此模式，readAndFlush()冲刷到缓冲区的过程是异步的；JDK的FutureTask
14.MasterWorker模式：并行计算模式,核心是系统由两类进程协作工作:Master进程和Worker进程,
   Master负责接收和分配任务,Worker处理子任务。当各个Worker子进程处理完成后，会将结果返回
  给Master,由Master做归纳和总结，好处是将一个大任务分解成若干个小任务，并行执行，从而提高
  系统的吞吐量。分布式、大数据，hadoop的namenode和datanode
  
15.生产者和消费者：通常由两类线程(生产者和消费者线程)，生产者负责提交用户请求，
  消费者线程则负责处理生产者提交的任务，两者通过共享内存缓存区进行通信。MQ:底层多为netty
   采用阻塞队列
   
16.jdk多任务执行框架：Executor
     
     Executors是一个静态工厂，创建线程池方法(ThreadPoolExecutor实例化线程池)：内部采用适配器模式?
     newFixedThreadPool():返回固定数量的线程池，该方法的线程数始终不变,当有任务提交,如果线程池中空闲,则立即执行,
             若没有则会被暂缓在一个任务队列中等待有空闲的线程再执行
      
     newSingleThreadExecutor ()：创建一个线程的线程池，若空闲则执行,若没有空闲线程则暂缓在任务队列中
      
     newCachedThreadPool()：可根据实际情况调整线程个数的线程池，不限制最大线程数量，若有任务则创建线程，
           若无任务则不创建线程。如果无任务则线程在60s后自动回收(默认)
      
     newScheduledThreadPool()：返回一个SchededExecutorService对象，但线程池可指定线程的数量。
     
     ScheduledExecutorService和TimerTask对比：http://blog.csdn.net/guozebo/article/details/51090612 
     线程池的shotdown方法，jdk底层采用shutdown hock机制，友好地关闭线程
17.自定义线程池：当Executors工厂类无法满足业务需求，可自己创建自定义的线程池，使用有界队列和无界队列参数差异较大：
有界队列：有新任务执行，线程池实际线程数小于corePoolSize,则优先创建线程，
                  若大于corePoolSize，则将任务加入队列；若队列满了，则在总线程数不大于maxPoolSize的前提
                  下创建线程；若线程数大于maxPoolSize,则执行拒绝策略，或其他自定义方式。
无界队列：LinkedBlockingQueue，与有界队列比，除非系统资源耗尽，否则无界的任务队列不存在任务入队
                   失败的情况。当有新任务到来，系统线程数小于corePoolSize,则新建线程执行任务，当达到corePoolSize            后，则任务直接进入队列等待，不继续增加。若仍有新任务加入，
JDK拒绝策略：自定义拒绝策略实现RejectedExecutionHandler接口,重写rejectedExecution()
         AbortPolicy：直接抛出异常阻止系统正常工作
         CallerRunsPolicy：只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前丢弃的任务
         DiscardOledestPolicy：丢弃最老的一个请求，尝试再次提交当前任务。
         DiscardPolicy：丢弃无法处理的任务，不在做任何处理
     
     
20.disruptor：特别适用于对时间高度敏感的多线程应用，实现了有界队列的功能，对时间不敏感用ArrayBlockingQueue即可
     原理：a.RingBuffer复用内存，减少分配新空间带来的时空损耗
                b.单生产者对N消费者(不用锁)
                c.BusySpin(疯狂死循环)是多核架构上最快的通讯方法，比经kernel走信号量都快
     
     





















































 






posted on 2018-03-06 18:17  xiaojiayu0011  阅读(344)  评论(0)    收藏  举报

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