小陈:老王,最近学习并发不知如何入手,看的知识很零散;没多久又记不住了,你有啥好建议吗?
老王:来我这,我给你整理一下并发的知识和学习路线,能形成一个比较全面的知识图谱。聊起JAVA并发,还是需要把最基础的概念和知识梳理清楚,然后才能进入后面的深入的学习。
老王:我们先从CPU的多级缓存架构讲起,下面我画个图说一下CPU多级缓存架构:
计算机为什么要设计高速缓存架构?
小陈:CPU和主内存之间为啥要有个高速缓存,CPU直接读写内存不可以吗?
老王:给你分析下原因就知道了:
CPU与主存运行速度的差异
CPU是计算机的大脑,是负责执行指令的;自身的频率和指令执行的速度非常快,一秒执行的指令大概10^9级别的;内存的的速度要比CPU慢上好几个级别,每秒处理的速度大概是10^6的级别的。
CPU长时间空闲
这样就会导致一个问题;如果CPU要频繁的访问主存的话,每次都需要等待很长的时间,执行性能就会低,大部分时间都在等待主存返回数据,没有发挥出CPU的性能
引入高速缓存,减少CPU等待时间,提升运行效率:
多核CPU的多级缓存架构是怎么样的?
小陈:CPU和主存之间引入高速缓存的目的我知道了,就是为了减少CPU的等待时间,提高执行效率嘛,那多核CPU的多级缓存架构是怎样的?
老王:再给你画一张图,你就知道多核CPU的多级缓存架构是怎样的了:
如上图所示,现代计算机一般都是多核CPU的,其中每个CPU都有自己的高速缓存,其中主内存是共用的。读取数据的时候先从主内存读取到自己的高速缓存中,CPU需要数据时先从自己的高速缓存中查找,找不到再去主内存中拉取,同时刷入自己的高速缓存中。
多核CPU的多级缓存架构带来的缓存数据一致性问题
小陈:看了多核CPU的多级缓存架构图,这样相当于每个CPU都有自己的缓存吗?这样不会导致各个CPU的缓存之间数据不一致的问题吗?
老王:嘿嘿,看来小陈你挺聪明的,这个问题确实是存在的,下面来给你分析下这个问题产生的原因:
如上图所示:在多线程并发操作的时候,由于CPU多级缓存的存在,有可能你修改了值,但是别的CPU的高速缓存还是旧值,CPU计算的时候使用了旧值计算,导致数据有问题。
小陈:老王,CPU的多级缓存模型我知道咋回事了,后面怎么解决这个问题呢;后面的学习路线是咋样的?
老王:别急,先给你一点点把底层的基础原理讲解了;至于后面的多级缓存数据一致性问题,后面的文章慢慢讲解你就懂了,至于后面的并发的学习,我列了个文章目录,咱们慢慢讲解。
目录
JAVA并发专题 《筑基篇》
2.什么是JAVA内存模型?
3.线程安全之可见性、有序性、原子性是什么?
4.什么是MESI缓存一致性协议?怎么解决并发的可见性问题?
JAVA并发专题《练气篇》
5.volatile怎么保证可见性?
6.什么是内存屏障?具有什么作用?
7.volatile怎么通过内存屏障保证可见性和有序性?
8.volatile为啥不能保证原子性?
9.synchronized是个啥东西?应该怎么使用?
10.synchronized底层之monitor、对象头、Mark Word?
11.synchronized底层是怎么通过monitor进行加锁的?
12.synchronized的锁重入、锁消除、锁升级原理?无锁、偏向锁、轻量级锁、自旋、重量级锁
13.synchronized怎么保证可见性、有序性、原子性?
JAVA并发专题《结丹篇》
- JDK底层Unsafe类是个啥东西?
15.unsafe类的CAS是怎么保证原子性的?
16.Atomic原子类体系讲解
17.AtomicInteger、AtomicBoolean的底层原理
18.AtomicReference、AtomicStampReference底层原理
19.Atomic中的LongAdder底层原理之分段锁机制
20.Atmoic系列Strimped64分段锁底层实现源码剖析
JAVA并发专题《金丹篇》
21.AQS是个啥?为啥说它是JAVA并发工具基础框架?
22.基于AQS的互斥锁底层源码深度剖析
23.基于AQS的共享锁底层源码深度剖析
24.ReentrantLock是怎么基于AQS实现独占锁的?
25.ReentrantLock的Condition机制底层源码剖析
26.CountDownLatch 门栓底层源码和实现机制深度剖析
27.CyclicBarrier 栅栏底层源码和实现机制深度剖析
28.Semaphore 信号量底层源码和实现机深度剖析
29.ReentrantReadWriteLock 读写锁怎么表示?
- ReentrantReadWriteLock 读写锁底层源码和机制深度剖析
JAVA并发专题《元神篇》并发数据结构篇
31.CopyOnAarrayList 底层分析,怎么通过写时复制副本,提升并发性能?
32.ConcurrentLinkedQueue 底层分析,CAS 无锁化操作提升并发性能?
33.ConcurrentHashMap详解,底层怎么通过分段锁提升并发性能?
34.LinkedBlockedQueue 阻塞队列怎么通过ReentrantLock和Condition实现?
35.ArrayBlockedQueued 阻塞队列实现思路竟然和LinkedBlockedQueue一样?
36.DelayQueue 底层源码剖析,延时队列怎么实现?
37.SynchronousQueue底层原理解析
JAVA并发专题《飞升篇》线程池底层深度剖析
- 什么是线程池?看看JDK提供了哪些默认的线程池?底层竟然都是基于ThreadPoolExecutor的?
39.ThreadPoolExecutor 构造函数有哪些参数?这些参数分别表示什么意思?
40.内部有哪些变量,怎么表示线程池状态和线程数,看看道格.李大神是怎么设计的?
-
ThreadPoolExecutor execute执行流程?怎么进行任务提交的?addWorker方法干了啥?什么是workder?
-
ThreadPoolExecutor execute执行流程?何时将任务提交到阻塞队列? 阻塞队列满会发生什么?
-
ThreadPoolExecutor 中的Worker是如何执行提交到线程池的任务的?多余Worker怎么在超出空闲时间后被干掉的?
-
ThreadPoolExecutor shutdown、shutdownNow内部核心流程
-
再回头看看为啥不推荐Executors提供几种线程池?
-
ThreadPoolExecutor线程池篇总结