58怎么做自己的網(wǎng)站,江門(mén)東莞網(wǎng)絡(luò)推廣,杭州 電子商務(wù)網(wǎng)站建設(shè) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù),wordpress 慢UC#xff08;java.util.concurrent#xff09;并發(fā)包#xff0c;作為Java語(yǔ)言并發(fā)編程的利器#xff0c;由并發(fā)編程領(lǐng)域的泰斗道格利#xff08;Doug Lea#xff09;精心打造。它提供了一系列高效、線(xiàn)程安全的工具類(lèi)、接口及原子類(lèi)#xff0c;極大地簡(jiǎn)化了并發(fā)編程的開(kāi)…UCjava.util.concurrent并發(fā)包作為Java語(yǔ)言并發(fā)編程的利器由并發(fā)編程領(lǐng)域的泰斗道格·利Doug Lea精心打造。它提供了一系列高效、線(xiàn)程安全的工具類(lèi)、接口及原子類(lèi)極大地簡(jiǎn)化了并發(fā)編程的開(kāi)發(fā)流程與管理復(fù)雜度。JUC并發(fā)包與happens-before、內(nèi)存語(yǔ)義的關(guān)系image探索JUC并發(fā)包會(huì)發(fā)現(xiàn)它與Java內(nèi)存模型中的happens-before原則及內(nèi)存語(yǔ)義緊密相連。從高層視角俯瞰volatile關(guān)鍵字與CASCompare-And-Swap操作構(gòu)成了JUC并發(fā)包底層實(shí)現(xiàn)的核心基石。接下來(lái)以并發(fā)工具Lock為例剖析其背后的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。class LockExample {int x 0;Lock lock new ReentrantLock();public void set() {// 獲取鎖lock.lock();try {x 1;} finally {// 釋放鎖lock.unlock();}}public void get() {// 獲取鎖lock.lock();try {int i x;// ......} finally {// 釋放鎖lock.unlock();}}}Lock的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于Java同步器框架AbstractQueuedSynchronizerAQS。AQS內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)由volatile修飾的整型變量state用于表示同步狀態(tài)。? 1獲取鎖?當(dāng)調(diào)用Lock的lock()方法時(shí)會(huì)觸發(fā)AQS的tryAcquire()方法嘗試獲取鎖。該方法首先檢查當(dāng)前state是否為0表示鎖未被占用若是則通過(guò)CAS操作將state設(shè)置為1并標(biāo)記當(dāng)前線(xiàn)程為鎖的持有者。若鎖已被當(dāng)前線(xiàn)程持有即重入鎖情況則直接增加state的值。? 2釋放鎖?當(dāng)調(diào)用Lock的unlock()方法時(shí)會(huì)觸發(fā)AQS的tryRelease()方法釋放鎖。該方法首先減少state的值若減少后state為0則表示鎖已完全釋放同時(shí)清除鎖的持有者信息。// 關(guān)鍵volatile變量private volatile int state;protected final boolean tryAcquire(int acquires) {// 1 獲取到當(dāng)前線(xiàn)程final Thread current Thread.currentThread();// 2 獲取到當(dāng)前鎖的state值int c getState();// 3 如果state值為0則是無(wú)線(xiàn)程占用鎖if (c 0) {// 4 compareAndSetState則通過(guò)CAS對(duì)state進(jìn)行設(shè)置為1if (compareAndSetState(0, acquires)) {// 5 設(shè)置占用線(xiàn)程為當(dāng)前線(xiàn)程并返回truesetExclusiveOwnerThread(current);return true;}}// 6 如果state不為0并且當(dāng)前線(xiàn)程等于鎖占用的線(xiàn)程則說(shuō)明鎖重入了。else if (current getExclusiveOwnerThread()) {// 7 直接將state設(shè)置為1int nextc c acquires;if (nextc 0)throw new Error(Maximum lock count exceeded);setState(nextc);return true;}// 8 如果是false則說(shuō)明是其他線(xiàn)程直接返回false。return false;}protected final boolean tryRelease(int releases) {// 1 對(duì)state進(jìn)行減值int c getState() - releases;// 2 判斷當(dāng)前線(xiàn)程等于鎖占用的線(xiàn)程if (Thread.currentThread() ! getExclusiveOwnerThread())throw new IllegalMonitorStateException();boolean free false;// 3 當(dāng)c值為0代表釋放鎖成功if (c 0) {free true;// 4 設(shè)置為當(dāng)前鎖沒(méi)有線(xiàn)程獨(dú)占setExclusiveOwnerThread(null);}// 5 將state重新置為0意味其他線(xiàn)程可以重新?lián)屾isetState(c);// 6 釋放鎖成功return free;}從上述代碼中可以觀(guān)察到volatile變量state在鎖獲取與釋放過(guò)程中的關(guān)鍵作用。根據(jù)volatile的happens-before規(guī)則釋放鎖的線(xiàn)程在修改volatile變量之前對(duì)共享變量的修改對(duì)于后續(xù)獲取該鎖的線(xiàn)程來(lái)說(shuō)是可見(jiàn)的。這確保了鎖機(jī)制的正確性與線(xiàn)程間的數(shù)據(jù)一致性。為了更直觀(guān)地理解Lock的獲取與釋放過(guò)程我們可以將其簡(jiǎn)化為如下偽代碼。class SimplifiedLockExample {int x 0;volatile int state;public void set() {// 當(dāng)前線(xiàn)程從主內(nèi)存讀取state值while(state ! 0) {// 偽代碼 阻塞當(dāng)前線(xiàn)程park(Thread.currentThread())}// CAS操作確保只有一個(gè)線(xiàn)程能成功設(shè)置state為1compareAndSwap(state, 1)// 賦值操作受volatile內(nèi)存語(yǔ)義保護(hù)防止重排序x 1;// 釋放鎖將state重置為0state 0;// 喚醒其他等待線(xiàn)程unpark(nonCurrentThread());}public void get() {// 當(dāng)前線(xiàn)程從主內(nèi)存讀取state值while(state ! 0) {// 阻塞當(dāng)前線(xiàn)程等待鎖釋放park(Thread.currentThread())}// CAS操作嘗試獲取鎖compareAndSwap(state, 1)// 讀取共享變量x的最新值int i x;// 其他操作...// 釋放鎖將state重置為0state 0;// 喚醒其他等待線(xiàn)程unpark(nonCurrentThread());}// 偽代碼方法實(shí)際實(shí)現(xiàn)需依賴(lài)底層系統(tǒng)調(diào)用private void park(Thread thread)private void unpark(Thread thread)private boolean compareAndSwap(int expect, int newValue, int updateValue)private Thread nonCurrentThread()}Java的CAS會(huì)使用現(xiàn)代處理器上提供的原子指令實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖的線(xiàn)程安全更新機(jī)制。同時(shí)volatile變量的讀/寫(xiě)可以實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程線(xiàn)程之間的通信。如果仔細(xì)分析JUC并發(fā)包的源代碼實(shí)現(xiàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)通用化的實(shí)現(xiàn)模式。? 1聲明共享變量為volatile?確保變量的可見(jiàn)性與有序性。? 2使用CAS的原子條件更新?實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程間的同步與數(shù)據(jù)的一致性更新。? 3配合volatile的讀/寫(xiě)內(nèi)存語(yǔ)義?實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程間的通信與數(shù)據(jù)傳遞。這一模式在A(yíng)QS、非阻塞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如ConcurrentHashMap及原子變量類(lèi)如AtomicInteger等JUC并發(fā)包的基礎(chǔ)類(lèi)中得到了廣泛應(yīng)用。而這些基礎(chǔ)類(lèi)又進(jìn)一步支撐了JUC并發(fā)包中高層類(lèi)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)建了一個(gè)層次分明、功能強(qiáng)大的并發(fā)編程框架。