第三章 JDK并发包

重入锁

ReentrantLock. 在jdk5.0版本中性能好于synchronized. 但是在jkd6.0之后两者性能差距并不大
怎么理解重入锁？这中锁是可以反复进入的，这里的反复仅仅局限与一个线程
```
lock.lock();
lock.lock();
try{
    i++;
}finally{
    lock.unlock();
    lock.unlock();
}    
```

一个线程连续两次获得同一把锁是允许的。注意在释放锁的时候，需要释放相同的次数

中断响应
```
lock.lockInterruptibly();        
```
lock(); 获得锁，如果锁已经被占用则等待
lockInterruptibly();获得锁，但优先响应中断
tryLock();该方法立即返回。获得锁成功返回true,失败返回false
tryLock(long time,TimeUnit unit);在给定时间内尝试获得锁
unlock();释放锁
公平锁
- 重入锁允许设置锁的公平性
  - 在构造方法中 fair为true表示公平
```
public ReentrantLock(boolean fair);
```
- synchronized 产生的锁是非公平性的
- 特点：不会产生饥饿现象。按时间的先后顺序保证公平，只要你排队是可以获得资源的
就重入锁的实现来看，主要集中在java层面。包含三要素
- 原子状态。原子状态使用CAS操作(第四章)来存储当前锁的状态

重入锁的搭档：Condition条件

condition是与重入锁相关联的。类似Object.wait() Object.notify

await() :使当前线程等待，同时释放当前锁。当其他线程中使用signal()或者signalAll()方法时，线程会重新获得锁并继续执行。或者当线程被中断时也能跳出等待。这和Object.wait()方法类似
awaitUninterruptibly() 和 await()基本相同。但它不会在等待过程中响应中断
singal()唤醒一个在等待中的线程
singalAll()唤醒所有在等待中线程

允许多个线程同时访问：信号量(Semaphore)

信号量是对锁的扩展。无论是内部锁synchronized还是重入锁ReentrantLock一次都只允许一个线程访问一个资源。信号量却可以指定多个线程同时访问某一个资源。

public Semaphore(int permits)
public Semaphore(int permits, boolean fair) //第二个参数指定是否公平


public void acquire():尝试获得一个准入许可。
        若无法获得则线程等待。直到线程释放一个许可，或当前线程被中断

public void acquireUninterruptibly() 与acquire类似但不响应中断

public boolean tryAcquire() 尝试获得一个许可，不会进行等待 立即返回

public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)    

public void release() 用于在线程访问资源后释放许可，使其他线程可以访问

ReadWriteLock 读写锁

JDK提供的读写分离锁

| 读            | 写

————- | ————- | ————-
读 |非阻塞 | 阻塞
写 |阻塞 | 阻塞

在系统中，读操作远大于写操作。则读写锁就可以发挥最大功效，提升系统性能

倒计时器：CountDownLatch

我的理解就是主线程可以等待其他线程都处理完之后在往下进行

循环栅栏：CyclicBarrier

这个计数器可以反复使用。我的理解比如士兵集合完毕后触发CyclicBarrier构造里面的Runnable方法，士兵任务完成之后触发Runnable方法，

线程复用：线程池

线程本身也是占用内存空间的，大量的线程可能会导致OOM，所以对线程需要统一的管理

其中ThreadPoolExecutor表示一个线程池。Executors类扮演线程池工厂的角色。通过Executor可以获得一个特定功能的线程池。Executor框架提供一下方法

newFixedThreadPool()方法。返回一个固定线程数量的线程池，线程池中的线程数量始终不变
- 提交一个任务
  - 线程池中有空闲线程–>立即执行
  - 线程池中无空闲线程–>放入任务队列(待线程空闲时处理任务队列的任务)
newSingleThreadExecutor(): 返回只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在队列中，待线程空闲按顺序执行队列中的任务
newCachedThreadPool(): 返回可调整线程数量的线程池。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用
newSingleThreadScheduledExecutor():返回ScheduledExecutorService对象，线程池大小1. 主要定时执行某个任务或周期性执行某个任务
newScheduledThreadPool(): 返回ScheduledExecutorService对象。该线程池可以指定线程数量

第四章锁的优化及注意事项

提高“锁”性能的几点建议：

减少锁持有的时间。在具体的方法中添加锁
减小锁粒度。典型的使用场景就是ConcurrentHashMap. 默认有16个段。幸运的话可同时接受16个线程同时插入。注意size()会对所有段进行加锁
读写分离锁，来替换独占锁（在读多写少的场合使用读写锁来提升系统性能）
锁分离 LinkedBlockingQueue,分离的put() take() 操作。两个操作分别作用于队列的前端和尾端。通过takeLock和putLock两把锁，实现了数据的读写分离

java虚拟机对锁优化做出的努力

锁偏向。是一种对加锁操作的优化手段。核心思想：如果一个线程获得了锁，那就进入偏向模式。当这个线程再次请求锁时，无需在做任何同步操作，从而提高性能。
- 如果每次都是不同的线程来请求相同的锁，这样偏向模式就会失效，因此还不如不启动偏向锁。 -XX:+UseBiasedLocking 可以开启偏向锁
轻量级锁。偏向锁失败后，虚拟机不会立即挂起线程。会使用轻量级锁。它只是简单的将对象头部作为指针，指向持有锁的线程堆栈内部，来判断该线程是否持有对象锁。如果线程获得轻量级锁成功，则顺利进入临界区，否则膨胀为重量级锁
自旋锁
- 锁膨胀后，虚拟机做最后的努力：自旋锁。虚拟机会让当前线程做几个空循环(自旋的含义)经过若干循环后如果可以得到锁，则进入临界区。否则在操作系统层面挂起
锁消除
```
public String[] createString(){
    Vector<String> v = new Vector<String>();
    for(int i=0; i<100; i++){
        v.add(Integer.toString(i));
    }
    return v.toArray(new String[]{});
}          
```
- 上述代码v是一个单纯的局部变量。局部变量是在线程栈上分配的，属于线程私有数据，因此不可能被其他线程访问。所以此时Vector加锁没有必要。
- 锁消除涉及关键技术：逃逸分析。就是观察某一个变量是否逃出了某一个作用域。上述代码虚拟机会将v内部的加锁操作去除。如果返回的是v本身，那变量v逃出了该函数，其他线程可以访问到v. 那虚拟机就不会消除v内部的锁操作。

ThreadLocal

ThreadLocal中的set方法，也是存放的new出来的新实例。使得每个线程都有自己的实例

注意：

为每个线程分配不同的对象，需要在应用层面保证。ThreadLocal只是起到了简单的容器作用
只要线程不退出，那对象的引用就会一直存在。如果希望及时回收对象，最好使用ThreadLocal.remove()方法移除
ThreadLocal内部是由ThreadLocalMap来实现的。 ThreadLocalMap使用了弱引用。java虚拟机进行垃圾回收时，发现弱引用，就会立即回收。
为每个线程分配独立的对象，典型的案例就是：多线程下产生随机数。

无锁 CAS

无锁操作是一种乐观的策略。采用的是比较交换的技术。
cas算法：包含三个参数CAS(V,E,N)
- v:表示要更新的变量
- e:表示预期值
- n:表示新值
- 如果 V ＝ E，则 V ＝ N;
AtomicInteger 等
AtomicReference(无锁的对象引用)
- 注意会存在ABA问题. 就是从A修改到B，再从B修改为A。最后其他线程取到的还是A值，但是这期间是修改过的了。
AtomicStampedReference(带有时间戳的对象引用) 来解决上面的问题
- 记录对象修改的状态
AtomicIntegerFieldUpdater(让普通变量也享受原子操作)
- 注意事项：
  - Updater只能修改它可见范围内的变量。如果变量修改为private，就是不行的
  - 声明的变量必须是volatile类型的。确保对象被正确的读取。
  - 不支持static静态字段。
无锁的有点：
- 具有更好的性能
- 避免死锁

有关死锁的问题

死锁的表现：相关的进程不再工作，并且CPU占用为0（死锁的线程不占用CPU）
- 可以通过jps命令得到进程id,然后使用jstack命令得到线程堆栈
避免死锁
- 采用无锁CAS操作
- 采用重入锁
  - 锁中断
  - 限时等待

java 高并发程序设计

第三章 JDK并发包

重入锁

重入锁的搭档：Condition条件

允许多个线程同时访问：信号量(Semaphore)

ReadWriteLock 读写锁

倒计时器：CountDownLatch

循环栅栏：CyclicBarrier

线程复用：线程池

第四章锁的优化及注意事项

提高“锁”性能的几点建议：

java虚拟机对锁优化做出的努力

ThreadLocal

无锁 CAS

有关死锁的问题

第六章 java8与并发

第三章 JDK并发包

重入锁

重入锁的搭档：Condition条件

允许多个线程同时访问：信号量(Semaphore)

ReadWriteLock 读写锁

倒计时器：CountDownLatch

循环栅栏：CyclicBarrier

线程复用：线程池

第四章 锁的优化及注意事项

提高“锁”性能的几点建议：

java虚拟机对锁优化做出的努力

ThreadLocal

无锁 CAS

有关死锁的问题

第六章 java8与并发

第四章锁的优化及注意事项