chapter21 Java多線程編程在Netty中的應用

chapter21 Java多線程編程在Netty中的應用

1. Java內存模型與多線程編程

1.1 Java內存模型

• JVM規範定義了Java內存模型，來屏蔽各種操作系統、虛擬機實現廠商和硬件的內存訪問差異。
  
  1. 工作內存和主內存
     
     • 所有變量都存儲在主內存中，每個線程都有自己獨立的工作內存，它保存了該線程使用的變量的主內存的複製。線程間的變量訪問需要通過主內存來完成。
  2. Java內存交互協議
     
     • 定義了8種操作來完成主內存和工作內存的變量訪問
     • lock: 主內存變量，把一個變量標識爲某個線程獨佔的狀態。
     • unlock：主內存變量，把一個處於鎖定的變量釋放出來
     • read：主內存變量，把一個變量的值從主內存傳輸到線程的工作內存中，以便隨後的load操作使用
     • load：工作內存變量，把read讀取到的主內存中的變量值放入到工作內存的變量副本中
     • use：工作內存變量，把工作內存變量的值傳遞給java虛擬機執行引擎，每當虛擬機遇到一個需要使用到變量值的字節碼指令時，將會執行該操作
     • assign：工作內存變量，把從執行引擎接收到的變量的值賦給工作變量，每當虛擬機遇到一個變量賦值的字節碼指令時，將會執行該操作
     • store：工作內存變量，把工作內存中的一個變量的值傳送到主內存中，以便隨後的write操作使用
     • write：主內存變量，把store操作從工作內存中的變量值放入主內存的變量中
  3. Java的線程
     
     • 目前操作系統實現線程的方式主要有三種：【sun的jdk，在windows和linux上採用內核線程的實現方式】
     • 內核線程（KLT）實現：有內核來完成線程切換，並負責將線程任務映射到不同的處理器上
     • 用戶線程實現（UT）：用戶線程是指完全建立在用戶空間線程庫上的線程，用戶線程的創建、啓動、運行、銷燬和切換完全在用戶態中完成，不需要內核幫助，因此性能更高
     • 混合實現：將內核線程和用戶線程混合在一起使用的方式

2、Netty的併發編程實線

2.1 對共享的可變數據進行正確同步

2.2 正確使用鎖

• wait方法使線程等待某個條件，它必須在同步塊內部被調用，這個同步塊通常會鎖定當前對象實例。
• 始終使用wait循環來調用wait方法，永遠不要在循環之外調用wait方法。
• 喚醒線程，保守使用notifyAll，當處於等待的所有線程都在等待同一個條件，而每次只有一個線程可以從這個條件中被喚醒，那麼就用notify

2.3 volatile的正確使用

• volatile時java提供的最輕量級的同步機制，Java內存模型對volatile專門定了一個特殊的訪問規則，僅僅解決了可見性的問題
• 線程可見性
• 禁止指令重排序優化
• volatile最適合使用的是一個線程寫，其他線程讀的場合。

2.4 CAS指令和原子類

2.5 線程安全類的應用

• 線程池
• 併發集合
• 新的同步器
• 新的原子包裝類

2.6 讀寫鎖的應用

• ReadWriteLock使用場景：
  
  1. 讀多寫少
  2. 讀寫鎖是可重入、可降級的，一個線程獲取讀寫鎖後，可以繼續遞歸獲取；從寫鎖可以降級爲讀鎖，以便快速釋放鎖資源
  3. ReentrantReadWriteLock支持獲取鎖的公平策略
  4. 讀寫鎖支持非阻塞的嘗試獲取鎖，如果獲取失敗，直接返回false，而不是阻塞
  5. 獲取鎖之後一定要釋放鎖，否則會發生鎖溢出異常。

2.7 線程安全性文檔說明

2.8 不要依賴線程優先級

• Netty默認的線程工廠提供了實現類，開發了包含設置線程優先級字段的構造函數，這是個錯誤的決定。實際上JDK的優先級是無法跨平臺正確運行的。