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多线程&并发篇
37、说说你对JMM内存模型的理解?为什么需要JMM?
随着CPU和内存的发展速度差异的问题,导致CPU的速度远快于内存,所以现在的CPU加入了高速缓存,高速缓存一般可以分为L1、L2、L3三级缓存。基于上面的例子我们知道了这导致了缓存一致性的问题,所以加入了缓存一致性协议,同时导致了内存可见性的问题,而编译器和CPU的重排序导致了原子性和有序性的问题,JMM内存模型正是对多线程操作下的一系列规范约束,因为不可能让陈雇员的代码去兼容所有的CPU,通过JMM我们才屏蔽了不同硬件和操作系统内存的访问差异,这样保证了Java程序在不同的平台下达到一致的内存访问效果,同时也是保证在高效并发的时候程序能够正确执行。
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原子性:Java内存模型通过read、load、assign、use、store、write来保证原子性操作,此外还有
lock和unlock,直接对应着synchronized关键字的monitorenter和monitorexit字节码指令。
可见性:可见性的问题在上面的回答已经说过,Java保证可见性可以认为通过volatile、
synchronized、final来实现。
有序性:由于处理器和编译器的重排序导致的有序性问题,Java通过volatile、synchronized来保证。
happen-before规则
虽然指令重排提高了并发的性能,但是Java虚拟机会对指令重排做出一些规则限制,并不能让所有的指令都随意的改变执行位置,主要有以下几点:
- 单线程每个操作,happen-before于该线程中任意后续操作
- volatile写happen-before与后续对这个变量的读
- synchronized解锁happen-before后续对这个锁的加锁
- final变量的写happen-before于final域对象的读,happen-before后续对final变量的读
- 传递性规则,A先于B,B先于C,那么A一定先于C发生
说了半天,到底工作内存和主内存是什么?
主内存可以认为就是物理内存,Java内存模型中实际就是虚拟机内存的一部分。而工作内存就是
CPU缓存,他有可能是寄存器也有可能是L1\L2\L3缓存,都是有可能的。
38、多线程有什么用?
一个可能在很多人看来很扯淡的一个问题:我会用多线程就好了,还管它有什么用?在我看来,这个回答更扯淡。所谓"知其然知其所以然","会用"只是"知其然","为什么用"才是"知其所以然",只有达到"知其然知其所以然"的程度才可以说是把一个知识点运用自如。OK,下面说说我对这个问题的看法:
(1)发挥多核CPU的优势
随着工业的进步,现在的笔记本、台式机乃至商用的应用服务器至少也都是双核的,4核、8核甚至
16核的也都不少见,如果是单线程的程序,那么在双核CPU上就浪费了50%,在4核CPU上就浪费了75%。单核CPU上所谓的"多线程"那是假的多线程,同一时间处理器只会处理一段逻辑,只不过线程之间切换得比较快,看着像多个线程"同时"运行罢了。多核CPU上的多线程才是真正的多线
程,它能让你的多段逻辑同时工作,多线程,可以真正发挥出多核CPU的优势来,达到充分利用
CPU的目的。
(2)防止阻塞
从程序运行效率的角度来看,单核CPU不但不会发挥出多线程的优势,反而会因为在单核CPU上运行多线程导致线程上下文的切换,而降低程序整体的效率。但是单核CPU我们还是要应用多线程,就是为了防止阻塞。试想,如果单核CPU使用单线程,那么只要这个线程阻塞了,比方说远程读取某个数据吧,对端迟迟未返回又没有设置超时时间,那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题,多条线程同时运行,哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞,也不会影响其它任务的执行。
(3)便于建模
这是另外一个没有这么明显的优点了。假设有一个大的任务A,单线程编程,那么就要考虑很多,建立整个程序模型比较麻烦。但是如果把这个大的任务A分解成几个小任务,任务B、任务C、任务
D,分别建立程序模型,并通过多线程分别运行这几个任务,那就简单很多了。