并发编程学习笔记 一
线程中断
两种 interrupt() 方法执行情况：
- 当被中断的线程正处于 sleep join wait 状态
在执行 thread.interrupt() 后，都会终止线程的阻塞状态，但是不会将该线程的中断标志为置为 true。 - 当被中断的线程正处于正常运行的状态时
在执行 thread.interrupt() 后，并不会立即终止该线程的执行，而是会先将该线程的中断标志为置为 true，当该线程内部检测到中断标志为改变时，可以选择先去料理后事（如释放锁资源，连接资源等），再自行了断，这样可以优雅的终止线程，大大降低强制终止线程产生问题的几率。
设计模式之：两阶段终止模式的简单实现
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TwoParseTermination twoParseTermination = new TwoParseTermination();
twoParseTermination.start();
Thread.sleep(3500);
twoParseTermination.stop();
}
}
class TwoParseTermination{
private Thread monitor;
public void start(){
monitor = new Thread(()->{
while(true){
if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
System.out.println("进行线程结束前的料理后事工作（如释放锁资源）");
break;
}else{
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("记录监控日志");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
});
monitor.start();
}
public void stop(){
monitor.interrupt();
}
}
线程的状态
-
操作系统中线程的五种状态：
（1）初始状态（2）可运行状态（就绪）（3）运行态（4）阻塞态（5）终止态 -
Java中定义的线程的六种状态
（1）NEW
（2）RUNNABLE
（3）BLOCKED
（4）WAITING
（5）TIMED_WAITING
（6）TERMINATED
synchronized原理
- java的对象头
在 32 位虚拟机中，java的对象头共占有 8 个字节，其中有 4 个字节的 MarkWord 和 4 个字节的 KlassWord。 - MarkWord格式
| Mark Word (32 bits) | State |
|---|---|
| identity_hashcode:25 /age:4 /biased_lock:1 /lock:2 后三位001 | Normal （正常） |
| thread:23 （线程唯一标识）/ epoch:2 age:4 biased_lock:1 lock:2 后三位101 | Biased（偏向锁） |
| ptr_to_lock_record:30 （指向线程栈中的锁记录） /lock:2 后二位00 | Lightweight Locked （轻量级锁） |
| ptr_to_heavyweight_monitor:30 （指向 Moniter 对象） /lock:2 后二位10 | Heavyweight Locked（重量级锁） |
| lock:2 后二位11 | Marked for GC （标记为垃圾回收） |
重量级锁
- 在 sychronized 给对象上锁（重量级锁）之后，MarkWord 会指向操作系统中的对象 Moniter。
- Moniter
Moniter 翻译为监视器或管程，大体上有三部分组成：
（1）Owner ：一个管程只能有一个 Owner ，代表当前正占有锁的线程，一开始为 null 。
（2）EntryList：表示一个存放被阻塞线程的集合，也就是常说的阻塞队列。
（3）WaitSet：存放之前获取过锁，但由于某些原因进入 WAITING 状态的线程。 - 自旋优化：在重量级锁竞争的过程中，当前线程在检测到锁已被占用后不会立即进入阻塞队列，而是占用 cpu 再进行若干次尝试，失败后才会进入阻塞队列，以减少线程上下文切换成本。
注意：因为线程需要占用 cpu 不断尝试获取锁，所以自旋优化仅仅使用与多 cpu。
轻量级锁
-
应用场景：如果一个对象在多线程环境下需要加锁，但是加锁的时间时错开的，也就是没有竞争，那么可以使用轻量级锁来优化（避免使用 Moniter 导致开销大），轻量级锁对用户是透明的，语法仍然是 synchronized。
-
工作流程：
（1）当调用 sychronized 给对象加锁时，每个线程的栈帧都会包含一个锁记录（lock record）对象，锁记录内部可以存储锁对象的 MarkWord。
（2）尝试给对象加锁，让锁记录中 Object reference 指向锁对象，并尝试用 cas 替换 Object 的 Mark Word，将 Mark Word 的值存入锁记录的地址，以及标记 Mark Word 最后两位为 00 ，标志该对象已被加上轻量级锁。 -
cas 交换失败的两种情况
（1）当前线程想要执行 cas 交换时，发现对象头的 Mark Word 最后两位为 00 ，并且不是自己加的锁，说明已经有其他线程加上了锁，自己执行锁升级流程。
（2）当前线程想要执行 cas 交换时，发现对象头的 Mark Word 最后两位为 00 ，但是发现是自己加的锁，自己执行锁重入流程，添加一条 Lock Record 作为重入的计数，此时锁记录中的 Object reference 仍然指向锁对象，但存储 Mark Word 的位置为 null。 -
当退出 synchronized 代码块（解锁时）锁记录的值不为 null，这时使用 cas 将 Mark Word 的值恢复给对象头
成功，则解锁成功
失败，说明轻量级锁进行了锁升级或已经升级为重量级锁，进入重量级锁解锁流程 -
锁升级
如果在尝试加轻量级锁的过程中，CAS 操作无法成功，这时一种情况就是有其它线程为此对象加上了轻量级锁（有
竞争），这时需要进行锁膨胀，将轻量级锁变为重量级锁。即为锁对象申请 Moniter ，让锁对象的 MarkWord 指向 Moniter，然后自己进入 EntryList 阻塞。
偏向锁
-
应用场景：当轻量级锁没有竞争时，自己每次重入都要执行 CAS 操作，并创建栈帧。Java 6 中引入了偏向锁来做进一步优化：只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头，之后发现这个线程 ID 是自己的就表示没有竞争，不用重新 CAS。以后只要不发生竞争，这个对象就归该线程所有。
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偏向锁的撤销
（1）调用对象的 hashcode：因为偏向锁没有额外存储对象 hashcode 的空间，只能将对象头改为正常状态，也就是取消偏向锁状态。
（2）当有其他线程使用锁（无竞争）：会使偏向锁升级为轻量级锁。
（3）调用 wait / notify 方法：因为该方法属于重量级锁的范围，自然会撤销偏向锁。 -
批量重偏向
如果对象虽然被多个线程访问，但没有竞争，这时偏向了线程 T1 的对象仍有机会重新偏向 T2，重偏向会重置对象
的 Thread ID，当撤销偏向锁阈值超过 20 次后，jvm 会这样觉得，我是不是偏向错了呢，于是会在给这些对象加锁时重新偏向至
加锁线程。 -
批量撤销
当撤销偏向锁阈值超过 40 次后，jvm 会这样觉得，自己确实偏向错了，根本就不该偏向。于是整个类的所有对象
都会变为不可偏向的，新建的对象也是不可偏向的