多线程——并发编程三大特性

本文主要是介绍多线程——并发编程三大特性，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

并发编程三大特性

1、可见性：各线程之间对共享变量的可见性，即一个线程更改了共享变量的值，其他线程也能看到并更新到自己线程中的值。共享资源一般都放在堆空间（主内存），每个线程使用公共资源都会将公共资源拷贝一份到自己的线程中（本地缓存），当一个线程对共享资源进行更改并写回到堆空间，而其他线程不知道共享资源已经被修改了。
Volatile：使用Volatile修饰共享变量(非引用类型)，当一个线程对共享变量进行更改，会让其他线程都会读到变量的更改值。使用volatile，将会强制所有线程都去堆内存中读取running的值。
synchronized：可保证可见性，可以触发本地缓存和主内存之间的数据同步。
2、有序性：为了提高执行效率，程序在编译或者运行的时候会对代码进行指令重排。在单线程中保证最终一致性，指令重排并不会产生问题，但是在多线程的情况下便可能产生不希望看到的结果。使用volatile修饰的内存，不可以重排序，对volatile修饰变量的读写访问，都不可以换顺序。
3、原子性：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。原子性就像数据库里面的事务一样，他们是一个团队，同生共死。加锁、AtomicXXX原子操作。

缓存行对齐：缓存行64个字节是CPU同步的基本单位，缓存行隔离会比伪共享效率要高
何为缓存行？
程序运行是靠CPU执行主存中代码，但是CPU和主存的速度差异是非常大的，为了降低这种差距，便使用了CPU缓存，现在的计算机中普遍使用了缓存，分为一级缓存，二级缓存，还有一些具备三级缓存。而每个缓存里面都是由缓存行组成的，缓存系统中是以缓存行（cache line）为单位存储的。缓存行的大小都是2的整数幂个连续字节，一般为32-256个字节。最常见的缓存行大小是64个字节。当多线程修改互相独立的变量时，如果这些变量共享同一个缓存行，就会无意中影响彼此的性能，这就是伪共享。

缓存行对齐的编程技巧：

public class CacheLinePadding {
    public static long COUNT = 10_0000_0000L;
    private static class T {
        private long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
        public long x = 0L;
        private long p9, p10, p11, p12, p13, p14, p15;
    }
    public static T[] arr = new T[2];
    static {
        arr[0] = new T();
        arr[1] = new T();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        Thread t1 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < COUNT; i++) {
                arr[0].x = i;
            }
            latch.countDown();
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < COUNT; i++) {
                arr[1].x = i;
            }
            latch.countDown();
        });
        final long start = System.nanoTime();
        t1.start();
        t2.start();
        latch.await();
        System.out.println((System.nanoTime() - start)/100_0000);
    }
}

JDK8引入了@sun.misc.Contended注解，来保证缓存行隔离效果 要使用此注解，必须去掉限制参数：-XX:-RestrictContended

//注意：运行这个小程序的时候，需要加参数：-XX:-RestrictContended
public class T05_Contended {
    public static long COUNT = 10_0000_0000L;
    private static class T {
        @Contended  //只有1.8起作用 , 保证x位于单独一行中
        public long x = 0L;
    }
    public static T[] arr = new T[2];
    static {
        arr[0] = new T();
        arr[1] = new T();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        Thread t1 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < COUNT; i++) {
                arr[0].x = i;
            }
            latch.countDown();
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < COUNT; i++) {
                arr[1].x = i;
            }
            latch.countDown();
        });
        final long start = System.nanoTime();
        t1.start();
        t2.start();
        latch.await();
        System.out.println((System.nanoTime() - start)/100_0000);
    }
}

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