1、synchronized 实现原理
在Java的对象头里面, 有一块数据叫Mark Word。在64位机器上, Mark Word是8字节(64位)的, 这64位中有两个重要字段:锁标志位和占用锁的thread ID。
2、wait 和 notify
生产者 - 消费者模型
生产者-消费者模型是一个常见的多线程编程模型。
生产者-消费者模型
一个内存队列,多个生产者线程从我那个内存队列数据;多个消费者线程从内存队列中取数据要实现这样一个编程模型, 需要做下面几件事情:
- 内存队列本身要加锁,才能实现线程安全。
- 阻塞,当内存队列满了,生产者放不进去时,会被阻塞;当内存队列是空的时候,消费者无事可做,会被阻塞。
- 双向管理。消费者被阻塞之后,生产者放入新数据,要notify()消费者;反之,生产者被阻塞之后, 消费者消费了数据,要notify()生产者。
第一件事必须要做,第二件事和第三件事不一定要做。
如何阻塞?
方法1:线程自己阻塞自己,也就是生产者、消费者线程各自调用wait()和notify().
方法2:用一个阻塞队列,当取不到或者放不进去数据的时候,入队/出队函数本身就是阻塞的。
如何双向通知?
方法1:wait()和notify()机制。
方法2:Condition机制
3、为什么必须和synchronized一起使用
开两个线程,线程A调用f1(),线程B调用f2()。两个线程之间要通信,对于同一个对象来说,一个线程调用该对象wait(),例外一个线程调用该对象的notify(),该对象本身需要同步!所以,在调用wait()、notify()之前,要先通过synchronized关键字同步给对象,也就是给对象加锁。
4、为什么wait()的时候必须释放锁
wait()内部伪代码
1、synchronized 实现原理 在Java的对象头里面, 有一块数据叫Mark Word。在64位机器上, Mark Word是8字节(64位)的, 这64位中有两个重要字段:锁标志位和占用锁的thread ID。 2、wait 和 notify 生产者 - 消费者模型 生产者-消费者模型是一个常见的多线程编程模型。 图片 生产者-消费者模型 一个内存队列,多个生产者线程从我那个内存队列数据;多个消费者线程从内存队列中取数据要实现这样一个编程模型, 需要做下面几件事情: 内存队列本身要加锁,才能实现线程安全。 阻塞,当内存队列满了,生产者放不进去时,会被阻塞;当内存队列是空的时候,消费者无事可做,会被阻塞。 双向管理。消费者被阻塞之后,生产者放入新数据,要notify()消费者;反之,生产者被阻塞之后, 消费者消费了数据,要notify()生产者。 第一件事必须要做,第二件事和第三件事不一定要做。 如何阻塞? 方法1:线程自己阻塞自己,也就是生产者、消费者线程各自调用wait()和notify(). 方法2:用一个阻塞队列,当取不到或者放不进去数据的时候,入队/出队函数本身就是阻塞的。 如何双向通知? 方法1:wait()和notify()机制。 方法2:Condition机制 3、为什么必须和synchronized一起使用 开两个线程,线程A调用f1(),线程B调用f2()。两个线程之间要通信,对于同一个对象来说,一个线程调用该对象wait(),例外一个线程调用该对象的notify(),该对象本身需要同步!所以,在调用wait()、notify()之前,要先通过synchronized关键字同步给对象,也就是给对象加锁。 4、为什么wait()的时候必须释放锁 wait()内部伪代码
5、wait() 和 notify() 的问题
生产者本来只想通知消费者,但它把其他的生产者也通知了;消费者本来只想通知生产者,但它把其他的消费者也通知了。原因是wait()和notify()作用的对象和synchronized作用的对象是同一个,每个对象没有区分标识。精确唤醒我们可以用Condition来实现。
6、volatile 关键字
volatile 三重功效
- 64位写入的原子性
- 内存可见性
- 禁止重排序
6.1 64位写入的原子性(Half Write)
多线程场景下,线程A调用set(100),线程B调用get(),在某些场景下,返回值可能不是100
这是因为JVM规范没有要求64位的long或者double的写入是原子的。在32位的机器上,一个64位变量的写入可能被拆分成两个32位的写操作来执行。这样一来,读取线程就可能读到一半的值。
解决方法是:在long 前面加上volatile 关键字
6.2 内存可见性
不仅64位,32位或者位数更小的赋值和取值操作,其实也有问题。比如一个线程修改变量值为true之后,另外一个线程去读,读到的是false,但是之后能读到true。也就是最终一致性,不是强一致性。
所以,内存可见性,指的是写完之后立即对其他线程可见,它的反面不是不可见,而是稍后才能看见。
解决这个问题很容易,给变量加上volatile关键字即可
6.3 重排序:DCL问题
单例模式的线程安全,常见的写法为DCL(Double Checking Locking)
public class Sington{ private static Sington instance; private static Sington getInstance{ if(instance == null){ synchronized(Sington.class){ if(instance == null){ instance = new Instance(); } } } return instance; } }
上述的 instance = new Instance()代码有问题:其底册会分为三个操作:
1、分配一块内存
2、在内存上初始化成员变量
3、把instance 引用指向内存
操作2和3 可能重排序。即先把instance指向内存,再初始化成员变量,因为二者先后没有依赖关系。此时,另一个线程可能拿到一个未完全初始化的对象,直接去访问里面的成员变量,就可能出错。这就是典型的“构造函数溢出”问题。
解决方法:为instance变量加上volatile修饰。