2026/4/15 6:32:42
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总所周知#xff0c;计算机有五部分#xff1a;输入输出、计算器、存储器、控制器。而在计算机内#xff0c;CPU、内存、I/O之间…为神马有线程这玩意儿在干嘛回答这个问题就先要知道一点点计算机的工作方式。总所周知计算机有五部分输入输出、计算器、存储器、控制器。而在计算机内CPU、内存、I/O之间的运行速度差别十分巨大因此为了使这几部分速度平衡、使计算机整体协调起来、提升性能计算机分别在软硬件上做了努力CPU增加缓存以调节与内存的速度差异可见性操作系统增加进程、线程分时使用CPU原子性编译器优化了程序的执行次序指令使得缓存能够更加合理使用时序性由此可见多线程实际上是在更有效地利用CPU的资源、使得程序运行更流畅线程不安全示例import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadUnsafeExample { /** * 线程不安全的实例 * **/ private int cnt 0; public void add() { cnt; } public int get() { return cnt; } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final int threadSize 1000; ThreadUnsafeExample example new ThreadUnsafeExample(); final CountDownLatch countDownLatch new CountDownLatch(threadSize); ExecutorService executorService Executors.newCachedThreadPool(); for (int i 0; i threadSize; i) { executorService.execute(() - { example.add(); countDownLatch.countDown(); }); } countDownLatch.await(); executorService.shutdown(); System.out.println(example.get()); } }可见以上几次的运行结果都不相同这是由于几个线程对共享数据进行操作时是不同步的继续深入问以上问题并发出现问题的根源是什莫****引出一些概念:**并行与并发不是同一个意思并行是说进程在同时运行多在单核CPU环境下、并发是指一次只进行一个进程**再引出一些概念进程、线程、协程间的区别进程某个程序对于某个数据集合的一次活动是操作系统进行资源分配、调度的最小单位每个进程有自己独立的内存空间不同的进程间会进行通信线程进程的实体比进程“更小”CPU进行分配的最小单位其本身不占有系统资源但和同属于一个进程的其他线程共享进程的资源协程更小一种用户态的轻量级线程进程多与线程比较搜线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。线程与进程的区别:地址空间:线程是进程内的一个执行单元进程内至少有一个线程它们共享进程的地址空间而进程有自己独立的地址空间资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源线程是处理器调度的基本单位,但进程不是二者均可并发执行5)每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口但是线程不能够独立执行必须依存在应用程序中由应用程序提供多个线程执行控制2、协程多与线程进行比较一个线程可以有多个协程一个进程也可以单独拥有多个协程线程进程都是同步机制而协程则是异步3)协程能保留上一次调用时的状态每次过程重入时就相当于进入上一次调用的状态回到刚才的问题上 并发问题的根源1.可见性当一个线程对共享变量进行修改另一个线程应该立刻看到//线程1执行的代码 int i 0; i 10; //线程2执行的代码 j i; 在这个例子中加入CPU1执行线程1CPU2执行线程2 当线程1执行 i 10这句时会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中 然后赋值为10那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了却没有立即写入到主存当中。 此时线程2执行 j i它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中 注意此时内存当中i的值还是0那么就会使得j的值为0而不是10. 这就是可见性问题线程1对变量i修改了之后线程2没有立即看到线程1修改的值。原子性即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断要么就都不执行。经典的转账问题比如从账户A向账户B转1000元那么必然包括2个操作从账户A减去1000元往账户B加上1000元。试想一下如果这2个操作不具备原子性会造成什么样的后果。假如从账户A减去1000元之后操作突然中止。然后又从B取出了500元取出500元之后再执行 往账户B加上1000元 的操作。这样就会导致账户A虽然减去了1000元但是账户B没有收到这个转过来的1000元。所以这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。有序性有序性即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。举个简单的例子看下面这段代码int i 0; boolean flag false; i 1; //语句1 flag true; //语句2上面代码定义了一个int型变量定义了一个boolean类型变量然后分别对两个变量进行赋值操作。从代码顺序上看语句1是在语句2前面的那么JVM在真正执行这段代码的时候会保证语句1一定会在语句2前面执行吗 不一定为什么呢 这里可能会发生指令重排序Instruction Reorder。在执行程序时为了提高性能编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分三种类型编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下可以重新安排语句的执行顺序。指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术Instruction-Level Parallelism ILP来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读 / 写缓冲区这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。从 java 源代码到最终实际执行的指令序列会分别经历下面三种重排序上述的 1 属于编译器重排序2 和 3 属于处理器重排序。这些重排序都可能会导致多线程程序出现内存可见性问题。对于编译器JMM 的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排序不是所有的编译器重排序都要禁止。对于处理器重排序JMM 的处理器重排序规则会要求 java 编译器在生成指令序列时插入特定类型的内存屏障memory barriersintel 称之为 memory fence指令通过内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序不是所有的处理器重排序都要禁止。