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Galeria de mapas mentais Simultaneidade Java

Simultaneidade Java

Este é um mapa mental sobre simultaneidade Java. O conteúdo principal inclui: bloqueios, pools de threads, contêineres simultâneos e conceitos básicos.

Editado em 2024-04-22 19:41:17

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Simultaneidade Java

conceito básico

processo

amontoar

área de método

O heap e a área do método são recursos compartilhados por todos os threads. O heap é a maior parte da memória no processo e é usado principalmente para armazenar objetos recém-criados (quase todos os objetos alocam memória aqui). objetos. Informações de classe, constantes, variáveis estáticas, código compilado pelo compilador just-in-time e outros dados.

fio

contador de programa

Pilha de máquinas virtuais

pilha de métodos nativos

Pode haver vários threads em um processo, e vários threads compartilham os recursos de heap e área de método (metaespaço após JDK1.8), mas cada thread tem seu próprio contador de programa, pilha de máquina virtual e pilha de método local.

simultâneo

paralelo

Pode facilmente levar a vazamentos de memória, conflitos e insegurança de thread

Sincronizar

assíncrono

Segurança do fio

Criar tópico

Ciclo de vida e status do thread

NOVO

Pronto (Executável)

Correndo

Bloqueado

Bloqueio síncrono (bloqueado)

Aguardando bloqueio (ESPERANDO)

Bloqueio de espera por tempo limite (TMME-WAITING)

Morte (Morto/Terminado)

Troca de contexto de thread

impasse de thread

Quatro condições necessárias para impasse

Como evitar impasse

Como solucionar problemas

Gráfico: jconsole

jps -l descobre o número do processo do programa, número do processo jstack

JMM

definição

fundo

Coerência de CPU e cache

Otimização do processador

Reordenação paralela de instruções

Reorganização de otimização do compilador

Reorganização do sistema de memória

Teoria da simultaneidade

regras como se fosse serial

regra acontece antes

regras de sequência do programa

Monitore regras de bloqueio

Regras de variáveis voláteis

regra de transitividade

regra start()

regras de junção()

Três características principais

atomicidade

visibilidade

Ordem

Como resolver problemas de simultaneidade

Três palavras-chave principais

volátil

visibilidade

acontece antes do princípio

princípio

escrever semântica de memória

Leia a semântica da memória

Ordem

Implementação de semântica de memória

sincronizado

efeito

atomicidade

Ordem

visibilidade

escrever semântica de memória

Leia a semântica da memória

Uso

Decore métodos de instância

Modificar métodos estáticos

Decore blocos de código

princípio

bloco de código sincronizado

método de sincronização

modelo de objeto java

Cabeçalho do objeto

Marcar palavra

Ponto de Classe

Dados da instância

Alinhamento de bytes

atualização de bloqueio

não feche

Status de bloqueio

bloqueio de polarização

Status de bloqueio

Tempo de atualização

Operações específicas

beneficiar

O ID do thread tendencioso é inconsistente com o ID do thread atual.

Sucesso na competição

A competição falhou

Realização técnica

fechadura leve

Status de bloqueio

Tempo de atualização

efeito

Rodar

A diferença entre bloqueio de polarização e bloqueio de polarização

Bloqueio pesado

Status de bloqueio

Tempo de atualização

princípio

otimização jdk1.6

bloqueio de rotação

bloqueio de rotação adaptativo

eliminação de bloqueio

desbaste de bloqueio

bloqueio de polarização

fechadura leve

final

efeito

Reordenando regras

Escreva regras de reordenação para campos finais

Reordenando regras para leitura de campos finais

barreira de memória

contêiner simultâneo

Lista

CopyOnWriteArrayList

Vetor

Definir

CopyOnWriteArraySet

Mapa

ConcurrentHashMap

ConcurrentSkipListMap

Tabela Hash

fila

ArrayBlockingQueue

LinkedBlockingQueue

PriorityBlockingQueue

Fila Síncrona

Grupo de discussão

definição

Vantagem

Reduza o consumo de recursos

Melhore a velocidade de resposta

Melhore a capacidade de gerenciamento de threads

Como criar

Executores

FixoThreadPool

SingleThreadExecutor

Provavelmente é usado um LinkedBlockingQueue ilimitado. O comprimento máximo da fila de tarefas é Integer.MAX_VALUE. Um grande número de solicitações pode se acumular, resultando em OOM.

CachedThreadPool

A fila de sincronização SynchronousQueue é usada e o número de threads que podem ser criados é Integer.MAX_VALUE.

ScheduledThreadPool

A fila de bloqueio atrasado ilimitado DelayedWorkQueue é usada. O comprimento máximo da fila de tarefas é Integer.MAX_VALUE, que pode acumular um grande número de solicitações, resultando em OOM.

ThreadPoolExecutor

Parâmetros comuns

corePoolSize

máximoPoolSize

fila de trabalho

keepAliveTime

unidade

fábrica de threads

manipulador

Política de aborto

Política CallerRuns

Política de Descarte

DiscardOldestPolicy

Processo de tratamento de tarefas

Como definir o tamanho do pool de threads

Algoritmo teórico

método empírico

Tarefas intensivas de CPU (N 1)

Tarefas intensivas de E/S (2N)

Aula futura

Cancelar tarefa

Determinar se a tarefa foi cancelada

Determinar se a tarefa foi concluída

Obtenha resultados de execução de tarefas

deficiência

CompletávelFuturo

Resolva as deficiências do futuro

vantagem

Estágio de conclusão

Trancar

conceito básico

bloqueio pessimista

vantagem

O custo do bloqueio pessimista é fixo

deficiência

A competição feroz de bloqueios pode causar bloqueio de threads

Um grande número de threads bloqueados causará troca de contexto do sistema Aumente a sobrecarga de desempenho do sistema

O bloqueio pessimista também pode causar problemas de impasse

Cena aplicável

Escreva vários cenários e competição acirrada (para evitar falhas e novas tentativas frequentes que afetam o desempenho)

bloqueio otimista

vantagem

Não há competição de bloqueio causando bloqueio de thread

Não haverá problema de impasse

deficiência

Se os conflitos ocorrerem com frequência (ocorrem muitas gravações), haverá falhas e novas tentativas frequentes.

Cena aplicável

Vários cenários de leitura, menos competição (pode evitar bloqueios frequentes que afetam o desempenho)

Plano de implementação

Mecanismo de número de versão

Algoritmo CAS

Perguntas ABA

Longo tempo de ciclo e alta sobrecarga

Apenas operações atômicas em uma variável compartilhada são garantidas

ThreadLocal

efeito

princípio

Algoritmo hash

Conflito de hash

Problema de vazamento de memória

razão

solução

AQS

idéia principal

estado

Fila CLH

estrutura

princípio

vantagem

Excelente desempenho, baixo overhead para aquisição e liberação de bloqueios.

bloqueio justo

Simples de implementar e fácil de entender

Forte escalabilidade

deficiência

A operação de rotação causará grande sobrecarga da CPU quando o bloqueio for mantido por um longo período.

Função única e não pode suportar funções complexas

Variantes da coorte CLH

AQS altera a operação de spin para bloquear a operação de thread

Melhorias para bloquear estruturas de dados

Estenda o estado de cada nó

SINAL

PROPAGAR

DOENÇA

CANCELADO

Manter explicitamente nós predecessores e sucessores

Otimização do GC auxiliar, como definir explicitamente o nó de desenfileiramento como nulo

Diagrama esquemático

bloqueio compartilhado

bloqueio exclusivo

ReentranteLock

o que é

princípio

Processo de bloqueio injusto

Quando o thread um é bloqueado com sucesso

Dados internos do AQS

Falha no bloqueio do thread dois

Situação da fila CLH

Falha no bloqueio do thread três

Processo de bloqueio justo

Processo de desbloqueio

O processo de liberação do bloqueio

Aguardando dados da fila

dados finais da fila

Doença

Princípio de implementação

ReentranteReadWriteLock

Cena aplicável

Um thread que contém um bloqueio de leitura ainda pode adquirir um bloqueio de gravação?

O bloqueio de leitura não pode ser atualizado para bloqueio de gravação

Semáforo

Dois modos

modo justo

Modelo injusto

princípio

Trava de contagem regressiva

efeito

princípio

Descartável

Barreira Cíclica

Classe atômica

tipo básico

Número inteiro atômico

Atômico Longo

AtômicoBooleano

tipo de matriz

AtomicIntegerArray

AtômicoLongArray

Array de referência atômica

tipo de referência

Referência Atômica

Referência Atômica Estampada

Tipo de modificação de propriedade do objeto

AtomicIntegerFieldUpdater

AtomicLongFieldUpdater

AtomicReferenceFieldUpdater