Java基础复习一之多线程（并发，内存模型）

前言：毕业来北京转眼一年半了，但是没有太多的成绩。没有太多的记录和沉淀。现在开始复习一下基础的知识。涉及到的有多线程，集合，JVM，NIO，数据库，操作系统。后面还是想走实时处理那一块，可能会有那方面的研究。

多线程：为啥用？因为想去执行不同的任务，或利用现状多核的处理器。而因为线程相较于进程轻量级。

线程之间可以共享一个变量和资源，一起访问某个资源，所以有了并发(同步发生)。但为了访问的秩序(线程安全)呢，所以有了同步(线程在资源前排队，需要锁)。为了实现更高级的线程一些功能，多个线程之间交互，所以有了信号量。

＋＋＋＋同步：

在java语言中同步很直接的就是：synchronized 同步标志，实际就是取得锁的过程。

synchronized修饰普通方法＝ synchronized(this){代码块}，对象锁，监视器

synchronized修饰静态方法＝ synchronized(A.class){代码块}，类锁

(synchronized修饰Thread的RUN和unable的RUN，一个是普通，一个是静态(其他线程同步)。)

synchronized用到了锁，锁保证了互斥（mutual exclusion） 和可见性（visibility）。每次只能有一个线程持有锁。当前锁修改的共享变了，下个进入锁的线程可以看到。

代码块的范围可以更细一点。

volatile可以用在任何变量前面（final除外）。保证了可见性。

＋＋＋＋线程通讯：

因为有了同步，用了锁，那么呢问题来了，我想退出锁，怎么通知其他人，我要退出了呢，所以有了信号量。JAVA的对象呢，既可以当锁用，又可以当信号量，所以在同步的方法中，通过：this.wait(); / this.notify();  一个等待被唤醒，一个通知其他的线程可以来排队了。

好像synchronized可以解决所有同步加锁的问题了，但是，默认用对象的锁，毕竟只有一个，如果我认为一个JAVA对象对应N（N>1）个锁怎么办呢？其实用最原生的锁对象不就OK了？，之前的信号量，也可以通过锁对象来构造（同理可以多个） －－这段理解有误，synchronized、volatile只是关键字，而LOCK是对象，更高级一点，提供了更高级的功能。try获取锁、 公平锁等。还可以通过不同的条件，来让不同线程，等待不同的条件。

    final Lock lock = new ReentrantLock();    final Condition notFull  = lock.newCondition();     final Condition notEmpty = lock.newCondition();

这里稍微不同：lock.lock() /unlock() 注意用 finally 。notFull.await()/notFull.notify()

说到信号量再讲讲线程间通信的另一种：管道。管道相连。一个读，一个写。堵塞队列也可以实现。

＋＋＋＋线程控制：

JAVA并发包里有一些并发控制的类。这个是高级于：synchronized，volatile（低级） LOCK（中级）的

CountDownLatch 门插销计数器：对一个线程用此对象等待方法，其他线程，对象countDown()每次减一；减到0唤起await的线程。

CycliBarrier. 等所有线程都达到一个起跑线后才能开始继续运行。

＋＋＋＋＋并发集合

JAVA原生的集合都是fast-fail的，为了在多线程下，同步的使用集合有了一些集成好的并发集合。

ConcurrentHashMap:锁分离技术，在HASH之前有SEGMENT层，每个段上加锁。

＋＋＋＋非阻塞方式合集

volatile关键字时非阻塞的，但是对同步支持不完全。所以JAVA自己实现了一下常用的非阻塞的线程安全的变量，都是利用了硬件的CAS特性来完成，可以说利用硬件保证了原子性。（锁都是阻塞的，将读－改－存 原子操作化）

AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicReference

提供对数组类型的变量进行处理的Java类，AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray类。（同上，只是放在类数组里，调用时也只是多了一个操作元素索引的参数）

＋＋＋＋以上都是可以使用对象，锁来控制多线程并发访问。后面讲讲内存模型和一些关键字:final,volatile.

抽象的讲，多个线程间有共享 的内存，也有自己的本地内存（抽象出CPU缓存寄存器缓存等的地方）－（考虑可见性）－。JAVA一条语句可能会被拆分成多条指令(考虑非原子性)，指令之间也可能会被调优导致重新排序（重排序）。

final 指的是不可变的，只能初始化一次，这样的话，在多线程中就不会有线程安全的问题。

参考：

http://blog.csdn.net/escaflone/article/details/10418651

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html

http://www.journaldev.com/1037/java-thread-wait-notify-and-notifyall-example