1.Java線程之間的通信由Java內(nèi)存模型控制（JMM）。

JMM定義了線程和主內(nèi)存之間的抽象關(guān)系：線程之間的共享變量存儲在主內(nèi)存中，每個線程都有一個私有的本地內(nèi)存，本地內(nèi)存中存儲了該線程以讀/寫共享變量的副本。

2.先行發(fā)生原則（happens-before）

3.數(shù)據(jù)依賴性

如果兩個操作訪問同一個變量，且這兩個操作中有一個為寫操作，此時這兩個操作之間就存在數(shù)據(jù)依賴性。

數(shù)據(jù)依賴分為3種類型：寫后讀，寫后寫，讀后寫

編譯器和處理器在重排序時，會遵守數(shù)據(jù)依賴性，編譯器和處理器不會改變存在數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的兩個操作的執(zhí)行順序。

4.as-if-serial語義

不管怎么重排序，（單線程）程序的執(zhí)行結(jié)果不能被改變。

5.JMM和順序一致性模型的差異

1)順序一致性模型保證單線程內(nèi)的操作會按照程序的順序執(zhí)行，而JMM模型不保證單線程內(nèi)的操作會按照程序的順序執(zhí)行（臨界區(qū)內(nèi)的重排序）

2)順序一致性模型保證所有線程只能看到一致的操作執(zhí)行順序，而JMM不保證所有線程能看到一致的操作執(zhí)行順序

3)JMM不保證對64位的long型和double型變量的寫操作具有原子性。

6.volatile關(guān)鍵字

可以把對volatile變量的單個讀/寫看成是使用同一個鎖對這些單個讀/寫操作做了同步。

volatile變量自身具有下列特性

1)可見性：對一個volatile變量的讀，總是能看到（任意線程）對這個volatile變量最后的寫入

2)原子性：對任意單個volatile變量的讀/寫具有原子性，但類似于volatile++這種復(fù)合操作不具有原子性

7.volatile寫-讀的內(nèi)存語義

1)當(dāng)寫一個volatile變量時，JMM會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存中的共享變量值刷新到主內(nèi)存

2)當(dāng)讀一個volatile變量時，JMM會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存置為無效。線程接下來將從主內(nèi)存中讀取共享變量

8.重排序分為編譯器重排序和處理器重排序，為了實(shí)現(xiàn)volatile內(nèi)存語義，JMM會分別限制這兩種類型重排序類型。為了實(shí)現(xiàn)volatile的內(nèi)存語義，編譯器在生成字節(jié)碼時，會在指令序列中插入內(nèi)存屏障來禁止特定類型的處理器重排序。

9.鎖的釋放和獲取的內(nèi)存語義

當(dāng)線程釋放鎖時，JMM會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存中的共享變量刷新到主內(nèi)存中。

當(dāng)線程獲取鎖時，JMM會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存置為無效。從而使得被監(jiān)視器保護(hù)的臨界區(qū)代碼必須從主內(nèi)存中讀取共享變量。

10.雙重檢查鎖定的問題根源

instance = new Singleton()這行代碼可以分解為如下3行偽代碼

memory=allocate();//分配對象的內(nèi)存空間

ctorInstance(memory);//初始化對象

instance=memory;//設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址

解決方案：將instance聲明為volatile型，就可以實(shí)現(xiàn)線程安全的延遲初始化。

11.隊列同步器

用來構(gòu)建鎖或者其他同步組件的基礎(chǔ)框架，它使用了一個int成員變量表示同步狀態(tài)，通過內(nèi)置的FIFO隊列來完成資源獲取線程的排隊工作。

同步器的主要使用方式是繼承，子類通過繼承同步器并實(shí)現(xiàn)它的抽象方法來管理同步狀態(tài)，在抽象方法的實(shí)現(xiàn)過程中通過同步器提供的3個方法對同步狀態(tài)進(jìn)行修改（getState()、setState(int newState)和compareAndSetState(int expect, int update)）。

子類推薦被定義為自定義同步組件的靜態(tài)內(nèi)部類。

12.同步器的設(shè)計是基于模板方法模式的，即使用者需要繼承同步器并重寫指定的方法，隨后將同步器組合在自定義同組組件的實(shí)現(xiàn)中，并調(diào)用同步器提供的模板方法。

13.同步器可重寫的方法：

protected boolean tryAcquire(int arg)——獨(dú)占式獲取同步狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)該方法需要查詢當(dāng)前狀態(tài)并判斷同步狀態(tài)是否復(fù)合預(yù)期，然后再進(jìn)行CAS設(shè)置同步狀態(tài)。

protected boolean tryRelease(int arg)——獨(dú)占式釋放同步狀態(tài)，等待獲取同步狀態(tài)的線程將有機(jī)會獲取同步狀態(tài)。

protected int tryAcquireShared(int arg)——共享式獲取同步狀態(tài)，返回大于等于0的值，表示獲取成功，反之，獲取失敗。

protected boolean tryReleaseShared(int arg)——共享式釋放同步狀態(tài)

protected boolean isHeldExecusively()——當(dāng)前同步器是否在獨(dú)占模式下被線程占用，一般該方法表示是否被當(dāng)前線程所獨(dú)占。

14.隊列同步器的實(shí)現(xiàn)分析

1）同步隊列——

?同步隊列中的節(jié)點(diǎn)（Node）用來保存獲取同步狀態(tài)失敗的線程引用、等待狀態(tài)以及前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)。

同步器包含了兩個節(jié)點(diǎn)類型的引用，一個指向頭節(jié)點(diǎn)，而另一個指向尾節(jié)點(diǎn)。為了保證未能成功獲取同步狀態(tài)的線程加入同步隊列過程的線程安全性，同步器提供了一個基于CAS的設(shè)置尾節(jié)點(diǎn)的方法：compareAndSetTail(Node expect, Node update)，它需要傳遞當(dāng)前線程“認(rèn)為”的尾節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，只有設(shè)置成功后，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)才正式與之前的尾節(jié)點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)。

節(jié)點(diǎn)進(jìn)入同步隊列之后，就進(jìn)入了一個自旋的過程，每個節(jié)點(diǎn)都在自省地觀察，當(dāng)滿足條件，獲取到了同步狀態(tài)，就可以從這個自旋過程中退出。

2）獨(dú)占式同步狀態(tài)獲取與釋放

在獲取同步狀態(tài)時，同步器維護(hù)一個同步隊列，獲取狀態(tài)失敗的線程都會被加入到隊列中并在隊列中進(jìn)行自旋；移出隊列（或停止自旋）的條件是前驅(qū)節(jié)點(diǎn)為頭節(jié)點(diǎn)且成功獲取了同步狀態(tài)。在釋放同步狀態(tài)時，同步器調(diào)用tryRelease(int arg)方法釋放同步狀態(tài)，然后喚醒頭節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)。

3）共享式同步狀態(tài)獲取與釋放

共享式和獨(dú)占式獲取最主要的區(qū)別在于同一時刻能否有多個線程同時獲取到同步狀態(tài)。

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總結(jié)

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