這篇文章主要介紹“java并發(fā)編程的基礎(chǔ)”，在日常操作中，相信很多人在java并發(fā)編程的基礎(chǔ)問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”java并發(fā)編程的基礎(chǔ)”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

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CPU多級緩存

為什么需要CPU緩存?

原因是，CPU的頻率太快了，快到主存跟不上，這樣在處理器時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU常常需要等待主存，浪費(fèi)資源。所以cache的出現(xiàn)，是為了緩解CPU和內(nèi)存之間速度的不匹配問題。

CPU緩存有什么意義？

• 時(shí)間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問，那么在不久的將來它很有可能被再次訪問。

• 空間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問，那么與它相鄰的數(shù)據(jù)很快也可能被訪問。

CPU多級緩存-緩存一致性（MESI）

用于保證多個(gè)CPU cache之間緩存共享數(shù)據(jù)的一致

CPU多級緩存-亂序執(zhí)行優(yōu)化

處理器為了提高執(zhí)行速度而做出的違背代碼原有順序的優(yōu)化。在單核情況下沒有問題，但是在多核環(huán)境下會出現(xiàn)問題。

JAVA內(nèi)存模型（Java Memory Model，JMM）

這是一種規(guī)范，規(guī)范了Java虛擬機(jī)與計(jì)算機(jī)內(nèi)存是如何協(xié)同工作的，規(guī)定了一個(gè)線程如何以及何時(shí)可以看到其他線程修改共享變量的值并且如何同步訪問共享變量。

如上圖所示，java內(nèi)存模型要求，調(diào)用棧和本地變量存放在線程棧上，如圖中Thread Stack，對象存放在堆中（Heap）。本地變量Local variable2是一個(gè)指向?qū)ο蟮囊?，Local variable存放在線程棧上，但對象存放在堆上。存放在堆上的對象可以被所持有對這個(gè)對象引用的線程訪問，并且可以訪問這個(gè)對象的成員變量，而當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)訪問object3上的同一個(gè)方法時(shí)，都會訪問方法中的成員變量，那么每一個(gè)線程會擁有這個(gè)對象成員變量的私有拷貝。

線程之間的通信必須經(jīng)過主內(nèi)存，例如線程A想要與線程B進(jìn)行通信，線程A需要將共享變量的副本刷新到主內(nèi)存中，然后線程B讀取主內(nèi)存的線程A更新過的共享變量。因此會出現(xiàn)同步問題。

同步往往有8種操作：

• lock（鎖定）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個(gè)變量標(biāo)識為一條線程獨(dú)占狀態(tài)。

• unlock（解鎖）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定。

• read（讀?。鹤饔糜谥鲀?nèi)存的變量，把一個(gè)變量值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)骄€程的工作內(nèi)存中，以便隨后的load動(dòng)作使用

• load（載入）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把read操作從主內(nèi)存中得到的變量放入工作內(nèi)存的變量副本中。

• use（使用）：作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量值傳遞給執(zhí)行引擎。

• assign（賦值）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把一個(gè)執(zhí)行引擎接收到的值賦值給工作內(nèi)存的變量。

• store（存儲）：作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量的值傳送到主內(nèi)存中，以便隨后的write操作。

• write（寫入）：作用于主內(nèi)存的變量，它把store操作從工作內(nèi)存中一個(gè)變量的值傳送到主內(nèi)存的變量中。

同步規(guī)則：

• 如果要把一個(gè)變量從主內(nèi)存中復(fù)制到工作內(nèi)存，就需要按順序的執(zhí)行read和load操作；如果把變量從工作內(nèi)存中同步回主內(nèi)存中，就要按順序地執(zhí)行store和write操作。但java內(nèi)存模型只要求上述操作必須按順序執(zhí)行，而沒有保證必須是連續(xù)執(zhí)行。

• 不允許read和load、store和write操作之一單獨(dú)出現(xiàn)。

• 不允許一個(gè)線程丟棄它的最近assign的操作，即變量在工作內(nèi)存中改變了之后必須同步到主內(nèi)存中。

• 不允許一個(gè)線程無原因的（沒有發(fā)生過任何assign操作）把數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存中。

• 一個(gè)新的變量只能在主內(nèi)存中誕生，不允許在工作內(nèi)存中直接使用一個(gè)未被初始化（load或assign）的變量。即就是對一個(gè)變量實(shí)施use和store操作之前，必須先執(zhí)行過assign和load操作。

• 一個(gè)變量在同一時(shí)刻只允許一條線程對其進(jìn)行l(wèi)ock操作，但lock操作可以被同一條線程重復(fù)執(zhí)行多次，多次執(zhí)行l(wèi)ock后，只有執(zhí)行相同次數(shù)的unlock操作，變量才會被解鎖。lock和unlock必須成對出現(xiàn)。

• 如果對一個(gè)變量執(zhí)行l(wèi)ock操作，將會清空工作內(nèi)存中此變量的值，在執(zhí)行引擎使用這個(gè)變量前需要重新執(zhí)行l(wèi)oad或assign操作初始化變量的值。

• 如果一個(gè)變量事先沒有被lock操作鎖定，則不允許對它執(zhí)行unlock操作；也不允許去unlock一個(gè)被其他線程鎖定的變量。

• 對一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前，必須先把此變量同步到主內(nèi)存中（執(zhí)行store和write操作）

并發(fā)的優(yōu)勢與風(fēng)險(xiǎn)

優(yōu)勢：

• 速度：同時(shí)處理多個(gè)請求，響應(yīng)更快；復(fù)雜的操作可以分成多個(gè)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)行。

• 設(shè)計(jì)：程序設(shè)計(jì)在某些情況下更簡單，也可以有更多的選擇。

• 資源利用：CPU能夠在等待IO的時(shí)候做一些其他的事情。

風(fēng)險(xiǎn)：

• 安全性：多個(gè)線程共享數(shù)據(jù)時(shí)可能會產(chǎn)生與期望不相符的結(jié)果

• 活躍性：某個(gè)操作無法繼續(xù)進(jìn)行下去時(shí)，就會發(fā)生活躍性問題。比如死鎖、饑餓等問題。

• 性能：線程過多會使得CPU頻繁切換，調(diào)度時(shí)間增多，同步機(jī)制，消耗過多內(nèi)存。

到此，關(guān)于“java并發(fā)編程的基礎(chǔ)”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！