diff --git a/notes/Java 并发.md b/notes/Java 并发.md index dce99733..2575ac2e 100644 --- a/notes/Java 并发.md +++ b/notes/Java 并发.md @@ -1,7 +1,7 @@ # Java 并发 * [Java 并发](#java-并发) - * [一、使用线程](#一使用线程) + * [一、使用线程](#一使用线程) 🔥 * [实现 Runnable 接口](#实现-runnable-接口) * [实现 Callable 接口](#实现-callable-接口) * [继承 Thread 类](#继承-thread-类) @@ -11,7 +11,7 @@ * [sleep()](#sleep) * [yield()](#yield) * [Executor](#executor) - * [ThreadPoolExecutor](#threadpoolexecutor) + * [ThreadPoolExecutor](#threadpoolexecutor) 🔥🔥 * [三、中断](#三中断) * [InterruptedException](#interruptedexception) * [interrupted()](#interrupted) @@ -21,7 +21,7 @@ * [ReentrantLock](#reentrantlock) * [比较](#比较) * [使用选择](#使用选择) - * [Java 中的锁](#java-中的锁) + * [Java 中的锁](#java-中的锁) 🔥 * [五、线程之间的协作](#五线程之间的协作) * [join()](#join) * [wait() notify() notifyAll()](#wait-notify-notifyall) @@ -34,7 +34,7 @@ * [无限期等待（WAITING）](#无限期等待waiting) * [限期等待（TIMED_WAITING）](#限期等待timed_waiting) * [死亡（TERMINATED）](#死亡terminated) - * [七、J.U.C - AQS](#七juc---aqs) + * [七、J.U.C - AQS](#七juc---aqs) 🔥 * [CountDownLatch](#countdownlatch) * [CyclicBarrier](#cyclicbarrier) * [Semaphore](#semaphore) @@ -47,10 +47,10 @@ * [十、Java 内存模型](#十java-内存模型) * [主内存与工作内存](#主内存与工作内存) * [内存间交互操作](#内存间交互操作) - * [内存模型三大特性](#内存模型三大特性) + * [内存模型三大特性](#内存模型三大特性) 🔥🔥 * [先行发生原则](#先行发生原则) * [volatile](#volatile) - * [十一、线程安全](#十一线程安全) + * [十一、线程安全](#十一线程安全) 🔥🔥 * [不可变](#不可变) * [互斥同步](#互斥同步) * [非阻塞同步](#非阻塞同步) @@ -59,7 +59,7 @@ * [自旋锁](#自旋锁) * [锁消除](#锁消除) * [锁粗化](#锁粗化) - * [轻量级锁](#轻量级锁) + * [轻量级锁](#轻量级锁) 🔥 * [偏向锁](#偏向锁) * [锁升级的过程](#锁升级的过程) * [十三、多线程开发良好的实践](#十三多线程开发良好的实践) @@ -74,12 +74,13 @@ * [A8 重排序与 volatile](#a8-重排序与-volatile) * [A9 ABA 与 AtomicStampedReference](#a9-aba-与-atomicstampedreference) * [A10 锁状态与监视器的回收](#a10-锁状态与监视器的回收) + * [A11 线程池关闭后的 CallerRunsPolicy](#a11-线程池关闭后的-callerrunspolicy) * [参考资料](#参考资料) -## 一、使用线程 +## 一、使用线程 🔥 有三种使用线程的方法： @@ -229,7 +230,7 @@ public static void main(String[] args) { } ``` -### ThreadPoolExecutor +### ThreadPoolExecutor 🔥🔥 线程池指的是预先创建一组线程反复执行提交的任务，而不是为每个任务新建线程。这是因为创建线程要分配线程栈、进行系统调用，任务很短时这部分开销可能超过任务本身；线程太多还会占用大量内存、加剧上下文切换。所以线程池一方面复用线程，另一方面限制线程的数量，任务太多时排队或者拒绝。 @@ -301,6 +302,8 @@ for (int i = 1; i <= 7; i++) { - 不能丢、可以接受变慢时用 CallerRunsPolicy，例如处理请求的线程被拒绝后自己执行任务，这个请求变慢但任务不会丢，不允许阻塞的线程（例如 Netty 的 I/O 线程）不能这样用； - 允许丢失的任务，例如统计数据的上报，用 DiscardPolicy，只关心最新数据时用 DiscardOldestPolicy。 +需要注意的是，线程池关闭之后再提交任务也会触发拒绝策略，这时 CallerRunsPolicy 直接丢弃任务，不抛出异常；用 submit() 提交的任务被丢弃后，返回的 Future 永远不会完成，不带超时的 get() 会一直阻塞（JDK 21 实测，见[附录 A11](#a11-线程池关闭后的-callerrunspolicy)）。 + 也可以实现 RejectedExecutionHandler 接口自定义拒绝策略，例如记录日志并告警，再把任务写入数据库或消息队列，稍后重新执行。 不建议用 Executors 创建线程池，而是直接创建 ThreadPoolExecutor 并使用有界队列： @@ -703,7 +706,7 @@ synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非 除非需要使用 ReentrantLock 的高级功能，否则优先使用 synchronized。这是因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地支持它，并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的释放；ReentrantLock 则必须在 finally 中调用 unlock()。 -### Java 中的锁 +### Java 中的锁 🔥 Java 中的锁可以从几个角度分类，同一把锁会同时属于多类，例如 ReentrantLock 默认是悲观、独占、可重入的非公平锁： @@ -1017,7 +1020,7 @@ for (int i = 0; i < 3; i++) { 可以是线程结束任务之后自己结束，或者产生了异常而结束。 -## 七、J.U.C - AQS +## 七、J.U.C - AQS 🔥 java.util.concurrent（J.U.C）大大提高了并发性能，AQS 被认为是 J.U.C 的核心。 @@ -1041,7 +1044,7 @@ lock.unlock(); lock.unlock(); // state 减到 0，唤醒等待队列中最先入队的线程 ``` -公平锁与非公平锁的区别只在加锁的第一步：非公平锁不管队列里有没有线程在等，先尝试 CAS 抢一次；公平锁先检查队列（hasQueuedPredecessors），有线程在等就直接排到队尾。非公平锁的好处是刚释放锁的线程可以立即再次获得锁，省去了唤醒另一个线程的开销。例如 8 个线程各加锁、解锁 20 万次，非公平锁约 55 ms，公平锁约 3 秒，相差几十倍（JDK 21 实测，见[附录 A2](#a2-公平锁与非公平锁)），所以 ReentrantLock 默认是非公平的，只有严格要求先来先得时才使用公平锁。 +公平锁与非公平锁的区别在于获取锁之前是否先看队列：非公平锁不管队列里有没有线程在等，直接用 CAS 抢；公平锁每次尝试获取前都检查队列（hasQueuedPredecessors），有线程在等就排到队尾。已经入队的线程要轮到队首才尝试获取，但非公平锁下新来的线程仍可能抢在它前面，所以非公平锁不保证先来先得。非公平锁的好处是刚释放锁的线程可以立即再次获得锁，省去了唤醒另一个线程的开销。例如 8 个线程各加锁、解锁 20 万次，非公平锁约 55 ms，公平锁约 3 秒，相差几十倍（JDK 21 实测，见[附录 A2](#a2-公平锁与非公平锁)），所以 ReentrantLock 默认是非公平的，只有严格要求先来先得时才使用公平锁。 CountDownLatch、Semaphore 等也基于 AQS，只是对 state 的解释不同：CountDownLatch 的 state 是剩余的计数，Semaphore 的 state 是剩余的许可数。 @@ -1441,7 +1444,7 @@ Java 内存模型定义了 8 个操作来完成主内存和工作内存的交互 - lock：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占的状态 - unlock：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其它线程锁定 -### 内存模型三大特性 +### 内存模型三大特性 🔥🔥 #### 1. 原子性 @@ -1630,7 +1633,7 @@ volatile 修饰的变量有两项保证： volatile 与 synchronized 的区别：volatile 只修饰变量，保证可见性和有序性，不保证原子性，线程不会阻塞；synchronized 修饰方法和代码块，同一时刻只有一个线程执行，同时保证原子性、可见性和有序性，代价是竞争时线程会阻塞。所以状态标志、发布数据用 volatile，读-改-写操作和多个变量一起修改用锁或原子类。 -## 十一、线程安全 +## 十一、线程安全 🔥🔥 线程安全指的是：多个线程不管以何种方式访问某个类，并且在主调代码中不需要进行同步，都能表现正确的行为。例如 HashMap 不是线程安全的，8 个线程同时放入共 80 万个不同的键，结束后 size 远小于 80 万，见 [HashMap 的线程安全](Java%20容器.md#10-线程安全)。 @@ -1980,7 +1983,7 @@ public static String concatString(String s1, String s2, String s3) { 上一节的示例代码中连续的 append() 方法就属于这类情况。如果虚拟机探测到有这样的一串零碎的操作都对同一个对象加锁，将会把加锁的范围扩展（粗化）到整个操作序列的外部。对于上一节的示例代码就是扩展到第一个 append() 操作之前直至最后一个 append() 操作之后，这样只需要加锁一次就可以了。 -### 轻量级锁 +### 轻量级锁 🔥 JDK 1.6 引入了偏向锁和轻量级锁，从而让锁拥有了四个状态：无锁状态（unlocked）、偏向锁状态（biasable）、轻量级锁状态（lightweight locked）和重量级锁状态（inflated）。 @@ -2355,6 +2358,29 @@ Mark Word 中的地址每次运行都不同。 JDK 21 中空闲监视器的回收由 MonitorDeflationThread 进行，距上次回收超过 GuaranteedAsyncDeflationInterval（默认 60000 ms）时一定会回收一次，见 JDK 21 源码 src/hotspot/share/runtime/synchronizer.cpp。 +### A11 线程池关闭后的 CallerRunsPolicy + +JDK 21.0.13。线程池先调用 shutdown()，再分别用 execute() 和 submit() 提交任务： + +```java +ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0, TimeUnit.SECONDS, + new ArrayBlockingQueue<>(1), new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); +pool.shutdown(); +pool.execute(() -> System.out.println("execute 的任务执行了")); +Future f = pool.submit(() -> "submit 的结果"); +try { + System.out.println(f.get(1, TimeUnit.SECONDS)); +} catch (TimeoutException e) { + System.out.println("submit 的 Future 1 秒内没有完成：isDone = " + f.isDone()); +} +``` + +```text +submit 的 Future 1 秒内没有完成：isDone = false +``` + +execute() 提交的任务没有执行。CallerRunsPolicy 的 rejectedExecution() 只在 !e.isShutdown() 时才调用 r.run()，线程池关闭后什么也不做。 + ## 参考资料 - [Object (Java SE 21)](https://docs.oracle.com/en/java/javase/21/docs/api/java.base/java/lang/Object.html)