多线程同步锁(线程池、synchronized与ReentrantLock、以及三大锁结构、Volatile关键字)

java基础——多线程同步锁

1.线程池的核心参数及结构

聊到多线程，关于线程池的参数与结构是一定要牢记于心的

线程池当中最核心的类ThreadPoolExecutor
以及5大核心参数

1. coreSize：核心线程数

   若我们设的核心线程数是10个，那么在创建之初ThreadPoolExecutor就会帮我们new出来10个核心线程启动在内部，并在相应线程任务队列中读取任务

   核心线程数也为最小线程数，即使在所有的线程的任务队列为空的状态下，也会保持10个线程数

2. maxSize：最大线程数

   许多人会将maxSize与queueSize弄混

   假设queueSize为100，maxSize为10时，当任务个数大于核心进程数时，10-110个线程则会优先进入等待队列中，而不是另外启动线程处理它，当110个之后的线程进入后则会启动最大线程数来处理任务，超过了最大线程数的限度则会执行拒绝策略

3. queueSize：等待队列数

   等待队列数设置的合理与否决定了是否会扩充到maxSize，因为如果设置的等待队列数过大则很难扩充到最大线程数

4. keepAliveTime

   空闲线程等待多久会被销毁

5. handler:拒绝策略

   其中操作有:丢弃/丢弃抛异常/调用线程处理/丢弃最前面的任务然后尝试重新执行

2.synchronized和ReentrantLock四大区别

在jdk1.6之前，synchronized的性能相比与ReentrantLock有些逊色，这与下个要点3种锁结构有关

之后，synchronized最近优化到与ReentrantLock相同的级别，性能也相差无异

两者都是用来处理同步等待或进行加锁动作

1. 关键字与非关键字的区别

   synchronized是Java中的原生关键字，可以非常方便的处理加锁以及释放的逻辑结构，而ReentrantLock并不是，需要自己手动调用api，并且需要在final中释放掉。

2. 等待可不可以中断

   synchronized不用设置锁的等待时间，而ReentrantLock可以调用方法设置其锁的等待时间，避免持有不到锁而影响整个线程的往下运行

3. 是否可以设置公平锁

   两种的默认实现都是没有公平锁可言，只要在锁发生竞争，下个获得锁的条件是随机性的，而ReentrantLock可以通过参数来设置锁是否公平，这个公平与否可以用来做调度使用，但是在实际使用场景关注较少。

4. 更细粒度的锁控制对象

   ReentrantLock可以控制不同对象的加锁，而synchronized只能控制一道锁。

3.三种锁结构

1. 重量级锁

   这也是synchronized性能不佳的原因，重量级锁是借助了操作系统的机制一旦碰到对应的锁就要进行用户态和内核态的切换去做锁竞争，它的竞争，解锁以及唤醒的条件都是重量级的。

2. 轻量级锁

   并不会进行用户态和内核态的切换去做锁竞争，而是尝试自旋操作(它并不会放弃 CPU 时间片，而是通过自旋等待锁的释放，也就是说，它会不停地再次地尝试获取锁，如果失败就再次尝试，直到成功为止)。其自旋周期也需要做控制，不然一直重复尝试对CPU的压力也是很大的，如果获取锁的条件很苛刻则可以不过多的进行自旋操作从而转变为重量级锁，如果可以很快的获得锁对象即可以尝试加大自旋力度。

3. 偏向锁

   偏向锁顾名思义是具有偏向性的，当遇到第一个锁进程竞争时会采用CAS原子操作(所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作，当某次操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何中断。)去比较原本的锁上是否有其他线程的进程号，如果没有则竞争成功，并打上自己的线程号，若有其他线程要来竞争则会发现原本的偏向锁已经被竞争完了，偏向锁则会升级为轻量级锁。

都是遵循优先尝试偏向锁，如果偏向锁发生竞争升级为轻量级锁进行自旋操作，并根据所持有的条件看是否切换为重量级锁

4.CopyOnWrite容器

1. 读写照

   如果在写操作中发生的读操作，读的是原始对象而不是副本，这样在写操作的同时不影响度，虽然读的是一个旧的数据

2. 写副本替换

   当进行两个写并发的时候，对内存结构是有破坏的，当容器发生了写操作的时候，会在容器内部开拓一个当前对象的一个副本，并进行写副本的操作，并在写完时替换掉原来的内存结构，使得容器快速切换写之后的状态，即使在并发操作是写操作是会被加锁的，同一时间只有一个写操作能进行，另一个需要等待其完成后才能继续进行写操作

总结就是读操作并行，写操作串行。

5.Volatile关键字

1. 多线程可见

   多线程主要围绕可见性和原子性两个特性而展开，使用volatile关键字修饰的变量，保证了其在多线程之间的可见性，即每次读取到volatile变量，一定是最新的数据

2. 防止指令重排

   代码底层执行不像我们看到的高级语言----Java程序这么简单，它的执行是Java代码–>字节码–>根据字节码执行对应的C/C++代码–>C/C++代码被编译成汇编语言–>和硬件电路交互，现实中，为了获取更好的性能JVM可能会对指令进行重排序，多线程下可能会出现一些意想不到的问题。使用volatile则会对禁止语义重排序，当然这也一定程度上降低了代码执行效率

   从实践角度而言，volatile的一个重要作用就是和CAS结合，保证了原子性，