chapter21 Java多线程编程在Netty中的应用

chapter21 Java多线程编程在Netty中的应用

1. Java内存模型与多线程编程

1.1 Java内存模型

• JVM规范定义了Java内存模型，来屏蔽各种操作系统、虚拟机实现厂商和硬件的内存访问差异。
  
  1. 工作内存和主内存
     
     • 所有变量都存储在主内存中，每个线程都有自己独立的工作内存，它保存了该线程使用的变量的主内存的复制。线程间的变量访问需要通过主内存来完成。
  2. Java内存交互协议
     
     • 定义了8种操作来完成主内存和工作内存的变量访问
     • lock: 主内存变量，把一个变量标识为某个线程独占的状态。
     • unlock：主内存变量，把一个处于锁定的变量释放出来
     • read：主内存变量，把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load操作使用
     • load：工作内存变量，把read读取到的主内存中的变量值放入到工作内存的变量副本中
     • use：工作内存变量，把工作内存变量的值传递给java虚拟机执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量值的字节码指令时，将会执行该操作
     • assign：工作内存变量，把从执行引擎接收到的变量的值赋给工作变量，每当虚拟机遇到一个变量赋值的字节码指令时，将会执行该操作
     • store：工作内存变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write操作使用
     • write：主内存变量，把store操作从工作内存中的变量值放入主内存的变量中
  3. Java的线程
     
     • 目前操作系统实现线程的方式主要有三种：【sun的jdk，在windows和linux上采用内核线程的实现方式】
     • 内核线程（KLT）实现：有内核来完成线程切换，并负责将线程任务映射到不同的处理器上
     • 用户线程实现（UT）：用户线程是指完全建立在用户空间线程库上的线程，用户线程的创建、启动、运行、销毁和切换完全在用户态中完成，不需要内核帮助，因此性能更高
     • 混合实现：将内核线程和用户线程混合在一起使用的方式

2、Netty的并发编程实线

2.1 对共享的可变数据进行正确同步

2.2 正确使用锁

• wait方法使线程等待某个条件，它必须在同步块内部被调用，这个同步块通常会锁定当前对象实例。
• 始终使用wait循环来调用wait方法，永远不要在循环之外调用wait方法。
• 唤醒线程，保守使用notifyAll，当处于等待的所有线程都在等待同一个条件，而每次只有一个线程可以从这个条件中被唤醒，那么就用notify

2.3 volatile的正确使用

• volatile时java提供的最轻量级的同步机制，Java内存模型对volatile专门定了一个特殊的访问规则，仅仅解决了可见性的问题
• 线程可见性
• 禁止指令重排序优化
• volatile最适合使用的是一个线程写，其他线程读的场合。

2.4 CAS指令和原子类

2.5 线程安全类的应用

• 线程池
• 并发集合
• 新的同步器
• 新的原子包装类

2.6 读写锁的应用

• ReadWriteLock使用场景：
  
  1. 读多写少
  2. 读写锁是可重入、可降级的，一个线程获取读写锁后，可以继续递归获取；从写锁可以降级为读锁，以便快速释放锁资源
  3. ReentrantReadWriteLock支持获取锁的公平策略
  4. 读写锁支持非阻塞的尝试获取锁，如果获取失败，直接返回false，而不是阻塞
  5. 获取锁之后一定要释放锁，否则会发生锁溢出异常。

2.7 线程安全性文档说明

2.8 不要依赖线程优先级

• Netty默认的线程工厂提供了实现类，开发了包含设置线程优先级字段的构造函数，这是个错误的决定。实际上JDK的优先级是无法跨平台正确运行的。