多线程编程和java的抽象

java线程状态http://my.oschina.net/mingdongcheng/blog/139263

死锁：彼此都在等对方释放的锁，结果永远等下去

阻塞：因为缺少某个条件，导致让出了cpu，并且不再是就绪状态。

类型分为等待阻塞(o.wait)对应waitting queue、同步阻塞（lock）对应lock pool、其他阻塞（sleep、join、同步IO，满足后自动变成就绪）

 

一、OS的封装

        OS支持进程，支持cpu调度，所以多进程的同步由OS来实现（比如进程堵在磁盘访问的队列上），

但是同一个进程内的多线程，属于应用的范畴，所以需要程序员自己来实现

二、Linux对多线程的支持

        linux没有单独实现线程，而是直接使用轻量级进程来模拟的（实现了pthread的语义），利用copyOnWrite来提高效率，这样进程间通信的方式，可以用在线程同步。linux内核提供的同步的工具包括：

1、原子操作 2、自旋锁（spin lock）循环询问和等待（避免被换出和换入打破cache等优化）3、mutex 4、readWriteLock  5、condition 6、semaphore

三、pthread

        POSIX threads 是类unix操作系统的多线程标准API（windows有移植版本），提供的同步方式包括 Mutex、condition、semaphore

1、Mutex 保护的区域（代码片段），一次只会进入一个线程（面向过程），相关api是lock， unlock

2、condition 条件变量是一种同步机制，允许线程挂起，直到共享数据上的某些条件得到满足。与互斥锁不同，条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生为止。这种环境下 条件本身同时被多个线程访问，所以需要加锁保护条件。线程在改变条件状态前先要锁住互斥量。条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假，一个线程自动阻塞，并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件，它发信号给关联的条件变量，唤醒一个或多个等待它的线程，重新获得互斥锁，重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存，条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。条件变量要和互斥量相联结，以避免出现条件竞争－－一个线程预备等待一个条件变量，当它在真正进入等待之前，另一个线程恰好触发了该条件。（目的是等到后再执行，现在则永远等不到信号）

wait（线程释放mutex，被挂起到等待队列，不再占用cpu，被signal唤起前，会自动加锁；前面的过程自动进行） 

signal 唤醒同一个condition上wait的线程

3、semaphore 相当于封装了mutex+condition，且支持多个条件值（不需要同步），相关api wait post

 

四、java的封装

        java对并发的封装有几个层次，包括 

1、基础的lock、condition、原子操作，分别在java.util.concurrent.locks和java.util.concurrent.atomic

2、Thread类，syncronized（悲观锁，阻塞） volatile（修改的可见性） 等关键字

3、并发的数据结构，阻塞队列、线程池、信号量等并发的组件（java.util.concurrent）

4、Thread类中几个方法的含义

join 获得某个线程的锁，之后wait，所以可以实现前一个线程结束后才执行下一个

wait（属于Object） 阻塞到当前对象，释放当前Object上的锁

static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。不释放锁

static void sleep(long millisec) 让出cpu，不释放锁

5、实际中需要注意的

syncronized太消极，考虑用原子类型、读写锁等来代替

注意减少锁住的粒度，考虑使用ConcurrentHashMap等数据结构

考虑使用不基于锁的同步机制（硬件的指令支持）

 

五、syncronized封装的隐式锁与显示的Lock的区别（后者更灵活，进而在特定情况下更高效，缺点是使用复杂）

1、可中断申请 2、尝试型申请 3、可以插队提高吞吐率 4、可以精确唤醒（signal）