并发编程

JVM、JMM

串行、并发、并行

• 并发（Concurrency）指的是系统在同一时间段内处理多个任务的能力。并发关注的是任务之间的交替执行，任务之间可能并不真正同时运行，而是通过任务的分时调度机制，使得多个任务在时间上交错进行，从而给用户一种“同时”执行的感觉。并行（Parallelism）指的是系统同时执行多个任务的能力。
• 并行是指在多个处理器或多核处理器上，真正同时地运行多个任务。并行化的目标是提高程序的执行效率，特别是在需要处理大量数据或计算密集型任务时，并行化可以显著减少任务的完成时间。

JVM和JMM

JVM

• 堆（Heap）：线程共享
• 方法区（Method Area）：线程共享
• 虚拟机栈（VM Stack）：线程私有
• 程序计数器（Program Counter Register）：线程私有
• 本地方法栈（Native Method Stack）：线程私有

JMM

在多线程并发过程中，如何处理多线程读同步问题与可见性

• 系统存在一个主内存，对于所有的线程都是共享的
• 每条线程都有自己的工作内存
• 线程对所有变量进行的操作都是先对变量进行拷贝

多线程

为什么使用多线程

• 程序运行得更快！充分利用CPU资源。
• 目前几乎没有线上得CPU是单核的，发挥多核CPU强大的能力；
  线程生命周期
  从创建到销毁，线程会经历各种状态以及状态之间的转换。
• NEW：初始化状态
• RUNNABLE：可运行/运行状态
• BLOCKED：阻塞状态
• WAITING：无限等待状态
• TIMED_WAITING：有限等待状态
• TERMINATED：终止状态

多线程创建方式

继承Thread类 要重写run()方法
实现Runnable接口
实现Callable接口

线程状态转换

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线程池

手动创建线程池使用ThreadPoolExecutor
Executors 工厂类 能够快速创建相应的线程池，但是容易出现问题，不推荐生产中使用
ExecutorService 线程池核心接口，定义线程池的基本功能，支持 submit、shutdown 等
Executor 更基础的接口，只定义了 execute(Runnable)，是 ExecutorService 的父接口

运行机制

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线程安全

a++操作不是原子的，而是分为三部，读取a的值，值加一，写回内存

线程安全三要素

• 原子性：一个或者多个操作在CPU执行的过程不被中断的特性成为原子性 使用锁（Synchronized）
• 有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行（处理器可能会对指令进行重排序）
• 可见性：一个共享变量的更改应当被其他线程可见 Volatile

Java锁机制 Lock接口

• Lock接口提供了更灵活的锁定操作，相比synchronized更加灵活，功能更强
  • 可重入锁 是一种递归的互斥锁，即允许单个线程对共享资源进行重复枷锁，以保证当前线程对共享资源的访问是安全的。ReentrantLock是Java中实现可重入锁的一种方式，它具有较高的灵活性和扩展性
    ReentrantLock分为公平锁和非公平锁
  • 读写锁：是一种共享锁

并发集合

ConcurrentHashMap

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CopyOnWriteHashmap

ConcurrentLinkedQueue

BlockingQueue