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Java 多线程并发编程 一、多线程 1、操作系统有两个容易混淆的概念，进程和线程。 进程：一个计算机程序的运行实例，包含了需要执行的指令；有自己的独立地址空间，包含程序内容和数据；不同进程 的地址空间是互相隔离的；进程拥有各种资源和状态信息，包括打开的文件、子进程和信号处理。 线程：表示程序的执行流程，是 CPU 调度执行的基本单位；线程有自己的程序计数器、寄存器、堆栈和帧。同一进程中的线 程共用相同的地址空间，同时共享进进程锁拥有的内存和其他资源。 2、Java 标准库提供了进程和线程相关的 API ，进程主要包括表示进程的java.lang.Process 类和创建进程的 java.lang.ProcessBuilder 类； 表示线程的是java.lang.Thread 类，在虚拟机启动之后，通常只有 Java 类的 main 方法这个普通线程运行，运行时可 以创建和启动新的线程；还有一类守护线程（damon thread ），守护线程在后台运行，提供程序运行时所需的服务。当虚 拟机中运行的所有线程都是守护线程时，虚拟机终止运行。 3、线程间的可见性：一个线程对进程中共享的数据的修改，是否对另一个线程可见 可见性问题： a、CPU 采用时间片轮转等不同算法来对线程进行调度 1. public class IdGenerator{ 2. private int value = 0; 3. public int getNext(){ 4. return value++; 5. } 6. } 对于 IdGenerator 的 getNext()方法，在多线程下不能保证返回值是不重复的：各个线程之间相互竞争 CPU 时间来获取 运行机会，CPU 切换可能发生在执行间隙。 以上代码 getNext()的指令序列：CPU 切换可能发生在 7 条指令之间，多个 getNext 的指令交织在一起。 1. aload_0 2. dup 3. getfield #12 4. dup_x1 5. iconst_1 6. iadd 7. putfield #12 b、CPU 缓存： 目前CPU 一般采用层次结构的多级缓存的架构 ，有的CPU 提供了 L1、L2 和 L3 三级缓存。当 CPU 需要读取主存中某 个位置的数据时，会一次检查各级缓存中是否存在对应的数据。如果有，直接从缓存中读取，这比从主存中读取速度快很多。 当 CPU 需要写入时，数据先被写入缓存中，之后再某个时间点写回主存。所以某些时间点上，缓存中的数据与主存中的数据 可能是不一致。 1 / 21 c、指令顺序重排 出行性能考虑，编译器在编译时可能会对字节代码的指令顺序进行重新排列，以优化指令的执行顺序，在单线程中不会 有问题，但在多线程可能产生与可见性相关的问题。 二、Java 内存模型（Java Memory Model ） 屏蔽了 CPU 缓存等细节，只关注主存中的共享变量；关注对象的实例域、静态域和数组元素；关注线程间的动作。 1、volatile 关键词 ：用来对共享变量的访问进行同步，上一次写入操作的结果对下一次读取操作是肯定可见的。（在写入 volatile 变量值之后，CPU 缓存中的内容会被写回内存；在读取 volatile 变量时，CPU 缓存中的对应内容会被置为失效，重 新从主存中进行读取），volatile 不使用锁，性能优于 synchronized 关键词。 用来确保对一个变量的修改被正确地传播到其他线程中。 例子：A 线程是 Worker ，一直跑循环，B 线程调用 setDone(true) ，A 线程即停止任务 1. public class Worker{ 2. private volatile boolean done; 3. public void setDone(boolean done){ 4. this.done = done; 5. } 6. public void work(){ 7. while(!done){ 8. //执行任务； 9.