> *方鹏飞魏鹏程晓明机械工业出版社 2020 年 12 月第 1 版*
#### 第 1 章并发编程的挑战 *(多线程会出现什么问题)* - 上下文切换过多, 解决: 1) 无锁; 2) CAS; 3) 减少线程; 4) 协程; ``` shell ## 查看线程 dump 信息: grep java.lang.Thread.State %{stack.dump} | awk '{print $2$3$4$5}' | sort | uniq -c ``` - 死锁 - 软硬件资源限制
#### 第 2 章 Java 并发机制的底层实现原理 *(多线程相关操作)* ##### volatile - 将当前处理器的缓存行回写到内存; - 使其他处理器缓存了该内存地址的数据无效; ##### synchronized - 插入字节码 `monitorenter` 和 `monitorexit` - 锁保存在对象头中 ##### 锁 - 偏向锁: 同一线程不需要进行 CAS 操作来加锁和解锁 - 轻量级锁: 使用 CAS 来加锁和解锁, 获取锁不成功时, 会自旋等待 - 重量级锁: 使用 monitor, 获取锁不成功时, 挂起线程 ##### 原子操作 - CAS - ABA 问题, 使用版本号解决, `AtmoicStampedReference`
#### 第 3 章 Java 内存模型 *(JVM 如何支持多线程)* ---- 重点 ##### 线程之间如何通信 - 共享内存（Java采用） - 消息传递 ##### 指令重排 - 编译器优化的重排（编译器重排） - 指令级并行的重排（处理器重排） - 内存系统的重排（处理器重排） ##### 数据依赖性 - 写后读 - 写后写 - 读后写 ##### 内存屏障（禁止处理器重排） - LoadLoad：装载先于装载 - StoreStore：存储先于存储 - LoadStore：装载先于存储 - StoreLoad：同时具备以上效果 ##### happens-before规则 - 源于JSR-133（JDK5），the first is **visible to** and **ordered before** the scond - 程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before 于该线程中的后续操作 - monitor锁规则：一个锁的解锁，happens-before 于对这个锁的加锁 - volatile变量规则：volatile变量的写，happens-before 于同一个 volatile 变量的读 - start() 规则：线程 A 的 ThreadB.start() 操作，happens-before 于线程 B 中的任意操作 - join() 规则：线程 B 的任意操作，happens-before 于线程 A 的 ThreadB.join() 操作 - 传递性 ##### volatile的内存语义 - volatile的写相当于线程发送消息（变量刷新到主内存） - volatile的读相当于线程接收消息（从主内存中读取变量） ##### 锁的内存语义 - 锁的释放相当于线程发送消息（变量刷新到主内存） - 锁的获取相当于线程接收消息（从主内存中读取变量） ##### concurrent包的实现 - 声明共享变量为volatile - 使用 CAS 的原子条件更新来实现线程之间的同步 - 配合 volatile 的读/写和 CAS 所具有的 volatile 读写内存语义来实现线程之间的通信 ##### final的内存语义 - 构造函数内对一个 final 域的写入，happens-before 于把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量 - 初次读一个包含 final 域的对象的引用，happens-before 于初次读这个 final 域 ##### 双重检查锁定（DCL）的问题 - 创建对象可以分解为三个指令，1）分配内存；2）初始化；3）赋值给引用变量 - 指令2 和指令3 可能出现重排，导致线程拿到未初始化的对象 ##### 解决 DCL 问题 - 使用`volatile`，禁止指令重排 - 使用类初始化机制 ##### JMM（Java 内存模型） - JMM屏蔽了不同处理器内存模型的差异，为程序员呈现一个一致的内存模型
#### 第 4 章 Java 并发编程基础 *(线程的实现)* ##### 线程的状态 - `NEW`：初始状态 - `RUNNABLE`：运行状态（`RUNNING`、`READY`） - `BLOCKED`：阻塞状态，线程阻塞于锁，线程处在对象的同步队列中 - `WAITING`：等待状态，等待其他线程通知或中断，线程处在对象的等待队列中 - `TIME_WAITING`：超时等待状态 - `TERMINATED`：终止状态 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/2058020e5115416491fc984564d7311c~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ##### 启动和终止线程 - 子线程会继承父线程的`daemon`、`priority`、`inheritableThreadLocal` - `suspend()`、`resume()` 调用后不会释放锁，因此弃用，使用 `wait()`、`notify()` 替代 - `stop()` 调用后不会保证线程资源的正常释放，因此弃用，使用 `interrupt()` 替代 ##### 等待/通知机制 - `wait()`、`notify()`、`notifyAll()` 调用前需要先对**调用对象加锁** - `wait()` 调用后，释放锁，将当前线程放入对象的**等待队列** - `notify()`、`notifyAll()` 调用后，不会释放锁，将**等待队列**中的线程移到**同步队列** - `wait()` 方法返回的前提是重新获得调用对象的锁
#### 第 5 章 Java 中的锁 ##### 队列同步器（AQS） - 面向同步工具的实现者 - 提供同步状态管理、线程的排队、等待与唤醒等底层操作 - 维护一个FIFO双向队列来管理线程 - 可创建多个条件等待队列 ##### 实现 - 定义内部类继承 AQS 并实现它的抽象方法，利用 AQS 实现锁的语义 - 重入锁 - 读写锁
#### 第 6 章 Java 并发容器和框架 ##### `ConcurrentHashMap` - `HashMap` 在并发执行 `put` 操作时会导致 `Entry` 链表出现环，形成死循环 - 锁分段技术有效提升并发访问率 ##### `ConcurrentLinkedQueue` - 使用循环 `CAS` 的方式实现非阻塞式线程安全队列 ##### 阻塞队列 - `ArrayBlockingQueue`：由数组组成的有界阻塞队列 - `LinkedBlockingQueue`：由链表组成的无界阻塞队列 - `PriorityBlockingQueue`：支持优先级排序的无界阻塞队列 - `DelayQueue`：使用优先级队列实现的无界阻塞队列，支持延时获取元素 - `SynchronousQueue`：不存储元素的阻塞队列 - `LinkedTransferQueue`：：由链表组成的无界阻塞队列 - `LinkedBlockingDeque`：：由链表组成的双向阻塞队列 ##### Fork/Join 框架 - 某个线程从其他队列里窃取任务来执行
#### 第 7 章 Java 中的原子操作类 ##### 原子更新基本类型 - `AtomicBoolean` - `AtomicInteger` - `AtomicLong` ##### 原子更新数组 - `AtomicIntegerArray` - `AtomicLongArray` - `AtomicReferenceArray` ##### 原子更新引用类型 - `AtomicReference` - `AtomicReferenceFieldUpdater` - `AtomicMarkableReference` ##### 原子更新字段 - `AtomicIntegerFieldUpdater` - `AtomicLongFieldUpdater` - `AtomicStampedReference`
#### 第 8 章 Java 中的并发工具类 - `CountDownLatch`：允许一个或多个线程等待其他线程完成操作 - `CyclicBarrier`：让一组线程到达一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达 - `Semaphore`：控制同时访问特定资源的线程数量 - `Exchanger`：线程之间通过同步点彼此交换数据
#### 第 9 章 Java 中的线程池 *(ThreadPoolExecutor)* ##### 任务队列（用于保存等待执行的任务的阻塞队列） - `ArrayBlockingQueue` - `LinkedBlockingQueue` - `SynchronousQueue` - `PriorityBlockingQueue` ##### 拒绝策略（队列和线程池饱满后对新任务的策略） - `AbortPolicy`：直接抛出异常 - `CallerRunsPolicy`：只用调用者所在的线程来执行任务 - `DiscardOldPolicy`：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务 - `DiscardPolicy`：不处理，直接丢弃
#### 第 10 章 Executor 框架 *(线程池框架)* - `Executor`：基础接口，将任务的提交和任务的执行分离开来 - `ThreadPoolExecutor`：实现`Executor`，用来执行被提交的任务 - `Runnable` 和 `Callable`：被执行的任务 - `Future` 和 `FutureTask`：任务执行结果
#### 第 11 章 Java 并发编程实践 - 生产者和消费者模式 - 异步任务池 > [原文链接>> Cipher's Blog](https://www.ciphermagic.cn/the-art-of-java-concurrency-programming.html)