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深入理解与应用多线程技术( 三 )

多线程技术


  • 偏向锁：在无竞争的情况下，只是在Mark Word里存储当前线程指针，CAS操作都不做 。
  • 轻量级锁：在没有多线程竞争时，相对重量级锁，减少操作系统互斥量带来的性能消耗 。但是，如果存在锁竞争，除了互斥量本身开销，还额外有CAS操作的开销 。
  • 自旋锁：减少不必要的CPU上下文切换 。在轻量级锁升级为重量级锁时，就使用了自旋加锁的方式
  • 锁粗化：将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，扩展成一个范围更大的锁 。
  • 锁消除：虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除 。
线程有哪些状态
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  • New：线程对象创建之后、但还没有调用start()方法 ， 就是这个状态 。
  • Runnable：它包括就绪（ready）和运行中（running）两种状态 。如果调用start方法，线程就会进入Runnable状态 。它表示我这个线程可以被执行啦（此时相当于ready状态） ， 如果这个线程被调度器分配了CPU时间，那么就可以被执行（此时处于running状态） 。
  • Blocked：阻塞的（被同步锁或者IO锁阻塞） 。表示线程阻塞于锁，线程阻塞在进入synchronized关键字修饰的方法或代码块(等待获取锁)时的状态 。比如前面有一个临界区的代码需要执行，那么线程就需要等待，它就会进入这个状态 。它一般是从RUNNABLE状态转化过来的 。如果线程获取到锁，它将变成RUNNABLE状态 。
  • WAITING : 永久等待状态，进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（比如通知） 。处于该状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被显式地唤醒，否则会处于无限期等待的状态 。一般Object.wait 。
  • TIMED_WATING: 等待指定的时间重新被唤醒的状态 。有一个计时器在里面计算的 ， 最常见就是使用Thread.sleep方法触发 ， 触发后，线程就进入了Timed_waiting状态，随后会由计时器触发，再进入Runnable状态 。
  • 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完成 。
CountDownLatch与CyclicBarrier 区别CountDownLatch和CyclicBarrier都用于让线程等待，达到一定条件时再运行 。主要区别是：
  • CountDownLatch：一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行;
  • CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点 ， 再继续一起执行 。

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多线程环境下的伪共享
 
CPU的缓存是以缓存行(cache line)为单位进行缓存的 ， 当多个线程修改相互独立的变量 ， 而这些变量又处于同一个缓存行时就会影响彼此的性能 。这就是伪共享
现代计算机计算模型:
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  • CPU执行速度比内存速度快好几个数量级，为了提高执行效率，现代计算机模型演变出CPU、缓存（L1，L2，L3） ， 内存的模型 。
  • CPU执行运算时，如先从L1缓存查询数据，找不到再去L2缓存找，依次类推，直到在内存获取到数据 。
  • 为了避免频繁从内存获取数据，聪明的科学家设计出缓存行，缓存行大小为64字节 。
也正是因为缓存行的存在 ， 就导致了伪共享问题，如图所示：
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假设数据a、b被加载到同一个缓存行 。

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