java之并发基础

synchronized

保证多线程访问资源的同步性，它修饰的方法，代码块同时只能有一个线程执行

重量级：synchronized依赖于对象监视器来实现的，而监视器底层依赖于操作系统Mutex Lock(互斥锁)实现，java线程是映射到操作系统的线程上，线程的唤醒和挂起都是需要操作系统实现。系统实现线程切换需要从用户态转换到系统态是非常耗时的，效率低下。

优化：jdk6从jvm层对synchronized进行优化，引入偏向锁，轻量级锁来减少锁的开销。

使用：static方法和synchronized(A.class)上类锁，实例方法加类锁，不可修饰字符串(字符串有字符串常量池)

底层原理

synchronized修饰代码块时，monitorenter指向代码开始，monitorexit指向结束为止

当执行monitorenter时，对象锁的计数为0，表明未有线程持有锁，技术+1，执行monitorexit时技术-1

synchronized修饰方法时，用ACC_SYNCHRONIZED标明它是个同步方法

两者本质都是对对象监视器的获取

synchronized 和 ReentrantLock 的区别

共同点：可重入锁，可实现选择性通知(锁可以绑定多个条件）,synchronized基于notify()/wait()，ReentrantLock基于condition接口的newCondition()。

异：synchronized依赖jvm，ReentrantLock依赖api，所得获取需要lock和unlock。

ReentrantLock可设置公平锁，超时时间，中断，多条件变量。

ReentrantLock公平锁与非公平锁区别

公平

获取锁先判断是否有线程持有锁，无锁并且队列为空则尝试获取锁，

有锁判断是否是当前线程以便可重入锁(重入失败则抛异常)，无锁并且队列不为空则加入FIFO队列

非公平

获取锁直接CAS拿锁，失败则再次判断是否锁已被持有，未被持有则CAS获取

CAS获取失败则加入队列，有则判断当前线程以便可重入锁，不是当前线程则加入FIFO队列

volatile

原子性：保证变量一次或多次操作全部执行或全部不执行

可见性：一个线程修改，另外个线程立马就能知道，但不保证原子性

有序性：防止代码重排序

ThreadLocal->ThreadLocalMap

允许每个线程存储自己的变量，避免线程安全问题

ThreadLocalMap实际存储的位置为Thread的内部对象

ThreadLocalMap的本质是一个table[]+开方地址法,数组i为自己初始化的threadLocalHashCode&（table.length-1），table.length默认为16。ThreadLocal为key，2/3table扩容。

hash碰撞使用开放地址法解决(向后找一个空位槽位，直到不为空)

ThreadLocalMap的数组的Entry(Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>>),可见threadLocal为弱引用，而value为强引用

threadLocal在外部没有被强引用时，在垃圾回收时，key会被GC回收，而value不会，会导致key为null的大量Entry，产生内存泄漏。

在调用get(),set(),remove()时，会清楚key为null的Entry。回收时间取决于GC。

线程池

Runnable不支持返回和抛出异常

Callable可以抛出异常，返回值。Future包装返回结果

Executors方法：

execute() 无返回值

submit()返回Future对象，get()方法阻塞到返回，get可以设置超时时间

推荐ThreadPoolExecutor创建线程池

Executors不推荐(会导致OOM)

singleThreadPool和fixThreadPool允许请求队列Integer.MAX

cacheThreadPool和scheduleThreadPool允许创建线程数量Integer.MAX

ThreadPoolExecutor参数

corePoolSize：核心线程数

maxPoolSize：最大线程线程数

workQueue：队列

核心线程数用完之后会加入队列，队列满了之后创建maxPoolSize线程数执行

keepAliveTime：超出核心线程数的线程空闲时间，超过空闲时间销毁(前提是没新任务提交)

unit：空闲时间单位

threadFactory：创建线程的工厂

handler：饱和策略(队列满，线程数量达到maxPoolSize)

         AbortPolicy:拒绝任务，抛出异常

                   CallerRunsPolicy：execute调用线程执行，如果执行程序关闭则丢弃任务

                   DiscardPolicy：直接丢弃次任务

         DiscardOldestPolicy：丢弃最早提交没执行的任务

Atomic

1.基本数据类型

    AtomicInteger，AtomicLong，AtomicBoolean    

2.数组类型

   AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicRefrenceArray   

3.引用类型

    AtomicRefrence，AtomicStampedReference(原子更新，带有数值版本号,可用于解决CAS的ABA问题)，AtomicMarkableReference

4.对象属性类型

    AtomicIntegerFieldUpdater

  AtomicLongFieldUpdater

  AtomicReferenceFieldUpdater

AQS

一个构建锁和同步的框架，实际上是一个虚拟的双向队列，先进先出，基于他的实现有ReentRantLock，Semaphore，ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask

独占锁：ReentRantLock

共享锁：countDownLatch、Semaphore、 CyclicBarrier、ReadWriteLock

AQS使用模版模式，自定义同步器需要实现钩子方法(抽象方法，可以是空方法，可以子类实现）AQS通过钩子方法实现固定步骤