并发基础

线程的三大特性：

1. 原子性 2. 可见性 3. 有序性

处理器为了提高程序的运行效率，可能会对输入代码进行优化，但不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是会保证执行的结果一致。

	int a = 10 #1
	int r = 2  #2
	a = a + 3  #3
	r = a*a    #4

重排序，执行顺序可能为 2-1-3-4， 1-3-2-4。

思考：为什么要重排序？

为了让线程在有效的时间内执行更多的指令，提高程序的执行效率。

减少上下文切换的方法：

1. 无锁并发编程： 多线程竞争锁的时候会引发上下文的切换，可以使用一些其他的方法来避免使用锁
2. CAS算法：又称自旋锁。 java中的atomic包中就使用CAS算法来更新数据
3. 减少线程数

线程中的变量只对自己可见，那么怎么实现多线程之间共享数据呢？这里就要提到JMM(共享内存模型).

JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：

线程之间的共享变量存储在主存中，每个线程都有一个私有的本地内存(localmemory),本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。 当多个线程同时访问一个数据时，可能本地内存没有及时刷新到主内存，所以就会发生线程安全问题

线程安全机制：

Volidate 关键字使变量在多个线程之间可见，但需要注意Volidate不具备原子性。

• 使用Volidate的正确姿势：

  1. 对变量的写操作不依赖当前值，例如状态标识
  2. 该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

  更过详情，请戳这里

Volidate VS Synchronized

1. volatile轻量级，只能修饰变量。synchronized重量级，还可修饰方法
2. volatile只能保证数据的可见性，不能用来同步，因为多个线程并发访问volatile修饰的变量不会阻塞。synchronized不仅保证可见性，而且还保证原子性。因为，只有获得了锁的线程才能进入临界区，从而保证临界区中的所有语句都全部执行。多个线程争抢synchronized锁对象时，会出现阻塞。

Thread Local:

ThreadLocal使一个线程维护自己独有的变量成为可能, 可以独立的改变自己的变量副本，而不会影响其他线程。
ThreadLocal原理：为每一个线程维护一个ThreadLocalMap.

常用案例：
为自己的请求维护一个数据库链接。
注意在使用ThreadLocal结束之后要记得清除，否则与线程池使用时会出现数据复用的情况

• 在java中使用Happens-beofre来描述线程之间的依赖关系，这是判断线程是否安全的基础：

1. 程序顺序规则：简单的说就是写在前面的代码happens-before 写在后边的代码，更准确的说，应该是控制流顺序。
2. 监视器锁规则：对一个锁的解锁，happends-before 随后对这个锁的加锁
3. volatile变量规则: 对一个volatile的写操作happends-before 对这个volatile变量的读操作
4. 线程启动规则：thread对象的start方法，happends-before 该线程中的其他操作
5. 线程终止规则：线程中的所有操作都happends-before 于对此线程的终止检测，
   我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive() 的返回值等手段检测到线程已经终止执行
6. 线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用happens-before 被中断线程的代码检测到中断时事件的发生
7. 对象终结规则：一个对象的初始化完成happens-before 于它的finalize()方法开始
8. 传递性：如果操作A先发生于操作B,操作B先于操作C, 那么操作A先于操作C

• 获得单例对象时需要保证线程安全，其中的方法也要保证线程安全

• 创建线程或线程池时指定有意义的线程名称，方便出错时回溯

• 线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显示创建线程
  不适用线程池，可能会造成过度切换的问题

• 线程池要用ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写代码的同学更加的明确线程池的运行规则，避免资源耗尽
  使用Executors返回线程池对象的弊端：

  1. FixedThreadPool 和 SingleThreadPool
     允许的请求队列长度为MAX_VALUE,可能会堆积大量请求，从而导致OOM

  2. CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool：
     允许创建线程数量为MAX_VALUE, 可能会创建大量的线程，从而导致OOM

• JDK 8 中使用Instant代替Date, LocalDateTime 代替Calender, DateTimeFormatter 代替 SimpleDateFormat.

• 高并发时，同步调用应该考虑锁的性能损耗。能用无锁数据结构，就不要用锁；能锁区块，就不要锁整个方法体；能用对象锁，就不要用类锁

• 对多个资源、数据库表、对象同时加锁时，需要保持一致的顺序，否则可能造成死锁

• 并发修改同一记录时，避免更新丢失，需要枷锁，要么在应用层枷锁，要么在缓存中加锁，要么在数据库使用乐观锁

• 在JDK7 之后使用API ThreadLocalRandom, 来生成随机数