java學習總結（四）
——關於線程與鎖
Java的內存模型
之前在回答過程中一直會把JAVA的內存模型和JVM的內存模型弄混淆，那麼在這裏一定需要注意。
Java的內存模型由以下三個部分組成：主內存(進程分配的內存)、工作內存、Java線程。
1、不同線程之間沒有辦法訪問其工作內存的變量。
2、線程之間變量傳遞主要通過主內存來完成。
進程與線程：
程序的一次執行稱作一個進程，而線程，是操作系統調動的基本單位。
1、多進程有利於整個程序的健壯性，但是系統資源開銷較大，相比之下多線程編寫的程序利用併發特點，能很好利用CPU，提高效率。
2、進程有其單獨的內存空間，而各個線程共享同一個主進程的內存空間。因此對於共享變量就存在同步問題需要解決。
幾種進程間的通信方式
（1） 管道（pipe）：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有血緣關係的進程間使用。進程的血緣關係通常指父子進程關係。
（2）有名管道（named pipe）：有名管道也是半雙工的通信方式，但是它允許無親緣關係進程間通信。
（3）信號量（semophore）：信號量是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它通常作爲一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作爲進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。
（4）消息隊列（message queue）：消息隊列是由消息組成的鏈表，存放在內核中 並由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少，管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等缺點。
（5）信號（signal）：信號是一種比較複雜的通信方式，用於通知接收進程某一事件已經發生。
（6）共享內存（shared memory）：共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但多個進程都可以訪問，共享內存是最快的IPC方式，它是針對其他進程間的通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制，如信號量配合使用，來實現進程間的同步和通信。
（7）套接字（socket）：套接口也是一種進程間的通信機制，與其他通信機制不同的是它可以用於不同及間的進程通信。
線程之間的通信
在操作系統中，線程的通信主要分爲兩種：1、共享內存。2、消息傳遞
其次就是一些同步原語，這裏列舉一些python的同步原語，Java也同理：
鎖（lock/release）：這兩個原語其中框住的部分和Java中synonymous關鍵字修飾的同步代碼塊相同。
信號量（signal）：用於描述競爭的資源。共享變量（資源）消耗時遞減，釋放時增加。生產者——消費者模型就是一個很好的例子。
重入鎖（relock）:多次調用acquire()而不會被阻塞，可多次申明對資源的需求。鎖內部有計數器，只有release()和acquire()方法調用次數相同時，纔會真正解鎖。
條件變量（condition）:是對於鎖的封裝，和信號量相似，也用於調用競爭資源。當資源狀態不可用時，線程會自動釋放手中的鎖，當生產者產生物品時候，這時線程又會立馬被喚醒。
事件（event）:
計時器（timer）：可設置等待啓動的時間，在啓動前可調用cancel()方法取消，相當於睡眠。
Java的線程安全
線程安全的實現方法：
1、互斥同步：參見同步原語
2、非阻塞同步：先不加鎖，數據操作衝突時候再進行補償操作。
3、無同步方案：1、可重入代碼。2、線程本地存儲（ThreadLocal）：如果一段代碼所需要的數據必須與其它代碼共享，可以看看這些共享數據代碼是否能保證再同一個線程中執行。
我們衡量線程安全一定不要受到時間順序的干擾，要以先行發生原則爲準。
Java的線程的實現是通過用戶線程（系統感覺不到線程存在的實現，缺點是完全依賴用戶編程實現細節，任務量大）以及輕量級線程混合實現的。
Java線程的調度由兩種：
1、協同式線程調度：線程之間進行資源的商議。缺點是線程的執行時間得不到有效控制。優點是實現簡單。
2、搶佔式線程調度：雖然可以設置線程的優先級，但是，線程的調度的最終狀態還是取決於操作系統。
守護線程
volatile關鍵字
volatile可以說是Java提供的最輕量級的同步機制。
1、volatile保證變量的可見性。而可見性只是說每次對變量修改完成以後都同步回主存。但並不保證變量的原子性。即一次只有一個線程對變量進行操作。所以其修飾的共享變量在多線程環境中一樣是不安全的。
2、禁止指令重排優化。通過內存屏障機制，即在執行命令後，立馬將數據store and write同步到主內存。
鎖優化
重量級鎖
synchronized()
輕量級鎖
偏向鎖
JDK1.6引入，鎖偏向於第一個獲得它的線程。
上述兩種情況都是在假設不存在競爭的情況下，嘗試對共享數據進行操作，如果存在競爭或膨脹爲重量級鎖，主要提高的是有同步但是無競爭的程序性能。
自旋鎖
自旋即進入忙循環。JDK1.6中引入了自適應自旋鎖。避免掛起線程與恢復線程帶來的操作系統的損耗。
鎖粗化
對同一個對象加鎖，會把加鎖的同步範圍擴展（粗化）到整個操作序列的外部。
鎖消除
被檢測到不可能存在共享數據競爭的鎖進行消除。特例：字符串相加。
Java線程狀態：
就緒（new） 運行（runable） 阻塞（blocked） 等待（waiting） 結束（terminate）
這其中主要要弄清楚阻塞與等待之間的區別，阻塞要等待線程放棄鎖，而等待，則是等待特定的之間或者是被其他線程所喚醒。