02章 并发基础

CPU多级缓存 - 缓存一致性

用于保证多个CPU cache之间缓存共享数据的一致

CPU多级缓存 - 乱序执行优化

处理器为提高运算速度而做出违背代码原来顺序的优化

Java内存模型(Java Memory Model, JMM)

电脑 CPU 模型图:


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电脑 CPU 模型图
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Java内存模型抽象结构图

Java内存模型 - 同步操作与规则

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Java内存模型 - 同步操作与规则

lock(锁定):作用于主内存的变量,把一个变量标示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操作从主内存中用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,就需要按顺序的执行read和load操作,如果把变量从工作内存中同步回主内存中,就要按顺序的执行store和write操作。但Java内存模型只要上述操作必须按顺序执行,而meiy9ou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。
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的(没有发生过任何assign操作)把数据从ongoing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一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)。

并发的优势与风险

优势:

  1. 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
  2. 程序设计在某些情况下更简单,可以有更多个选择
  3. CPU能够在等待IO的时候做一些其他的事情
    风险:
  4. 多个线程共享数据时可能会被产生期望不相符的结果
  5. 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
  6. 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

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