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Java內存模型

註意，Java內存模型(JMM)和JVM運行時數據區不是同一個概念，還有一個概念是Java對象模型下次可以單獨拿出來說。

• JMM都是圍繞著原子性，可見性，有序性來講的
• JMM定義了JVM如何與計算機的內存進行交互

線程對變量的所有操作都需要在工作內存中完成，不可直接操作主內存。

內存間的交互操作：
Lock,Unlock 主內存
Read,Write 主內存
Load,Store 工作內存的變量

更多關於JMM的信息查看,多線程之Java內存模型

Volatile

Volatile可以說是Java虛擬機內提供的最輕量級同步機制，其只保證，可見性與有序性，不保證原子性。

可見性：當一條線程修改了這個變量的值，新值對於其他線程來說是可以立刻得知的，另外兩個可以實現可見性的關鍵字：Synchronized和final

有序性：如果再本線程內觀察，所有的操作都是有序的，如果再一個線程中觀察另外一個線程，那麽所有的操作都是無序的。

Java與線程

並發不一定依賴多線程，如PHP中常見的多進程並發。Java的Thread類所有關鍵方法都是聲明為Native的，所以Java並沒有自己實現線程。

實現線程的三種方式：使用內核線程實現，使用用戶線程實現，和使用用戶線程加更加輕量級進程實現。

1. 內核線程實現(KLT,Kernel-Level Thread)。程序一般不會直接使用內核線程，而是使用內核線程的一種高級接口，輕量級進程(LWP,Light Weight Process,LWP)，先有內核線程，才能有輕量級進程。

缺點：各種線程操作，如創建，析構，及同步需要進行系統調用，而系統調用的代價比較高，需要在用戶態和內核態中來回切換。消耗內核資源，一個系統支持輕量級的進程數量是有限制的。

2. 用戶線程實現，廣義上說，一個線程只要不是內核線程，那就可以任務是用戶線程。用戶線程完全在用戶態完成，不用內核的幫助，可以支持更大的線程數量。

缺點：沒有內核支持，各種操作都比較復雜。現在基本棄用了。

3. 用戶線程 + 輕量級進程，綜合兩者的有點，用戶進程與輕量級進程數量比是不定的。

線程調度

協同式調度：好處是實現簡單，切換操作對線程自己是可知的，沒有線程同步的問題，線程把自己的事情幹完之後才進行線程切換。

缺點：如果程序編寫不穩定，那麽系統不可控制。一個進程堅持不讓出CPU執行實現，就會導致系統崩潰。

搶占式調度(Java默認調度)：每個線程由系統來分配執行和弦，線程的切換不由線程來決定，當一個進程出現問題，系統可以殺掉這個進程。

註意：並不是線程的優先級越高，線程就一定會優先執行，只是說優先級高的線程更可能被選擇到。

Java線程狀態轉換

貼一張圖，好好記：

線程安全的實現方法

• 互斥同步，加鎖，悲觀方案，保證共享數據同一時刻只有一個線程訪問。，互斥是因，同步是果。
• 非阻塞同步，CAS，樂觀方案，先進行操作，如果沒有其他線程也進行操作，那麽就操作成功了，如果有其它線程也在操作共享數據，那麽再重試。
• 無同步方案，一般為純代碼，有一些特性，如不依賴堆上的公用系統資源

鎖優化

• 自旋鎖與自適應自旋
  假如共享數據只會持續很短的一段時間，為了這段時間進行掛起和恢復線程並不值得，這時我們可以讓後面請求鎖的線程稍等一下，讓線程進行一個忙循環(自旋)，這就是所謂的自旋鎖。

因為們有時不值得共享數據到底被鎖了多久，盲目的自旋可能導致性能的損失，JDK1.6之後，系統引入了自適應的自旋，及在一次共享數據被鎖定時，加入系統多次獲得自旋鎖，系統可以允許線程自旋的次數更多時間更久一些。如果多次沒有獲得自旋鎖，那麽系統下次可能會省略掉自旋鎖。

• 鎖消除
  對一些不可能存在共享數據競爭的鎖進行消除。

• 鎖粗化
  有時候多個操作都對同一個對象加鎖，頻繁的加鎖也會影響性能，那麽系統就把鎖的同步範圍進行擴展。如StringBuffer()的多個append操作。

• 偏向鎖
  可以理解為偏袒鎖，鎖會偏向於第一個獲得它的線程，如果接下來的執行過程中，該鎖沒有被其他線程獲取，則持有偏向鎖的線程將永遠不在需要進行同步。

最後

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參考

• 《深入理解JVM》

Java高效並發