1.1.1 Java程序运行原理分析

1、class文件内容
   魔数：0xCAFEBABE
   版本：JDK版本
   访问标志：类的访问修饰符(public)
   常量池
   当前类
   超级类
   接口
   字段
   方法
   属性
2、JVM运行时数据区
   方法区：类信息、常量、静态变量、编译后的代码
   堆内存：创建的对象、OutOfMemoryError
   虚拟机栈：多个线程
           一个线程一个私有空间
           一个线程执行多个方法
           一个方法对应多个栈帧
           栈内存默认最大是1M
           为JAVA代码准备的
   本地方法栈：与虚拟机栈功能类似
               为Native方法准备的
   程序计数器：当前线程字节码指令执行位置

栈帧：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息
线程共享（主内存）：方法区、堆内存
线程独占（工作区）：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

1.1.2线程状态

线程的6个状态
   New：尚未启动的状态（没有调用start方法）
   Runnable：CPU正在执行、可运行(等待CPU调动)
   Blocked：线程阻塞等待锁(synchronized)
   Waiting：等待(没有等待时间，比如wait/join)
   Timed Waiting：具有指定等待时间的等待状态(比如sleep)
   Terminated：终止线程（正常执行完/异常终止）

1.1.3线程中止

正确的线程中止方法：interrupt、标志位(控制循环的条件)
interrupt正常中止的情况：
线程在调用Object类的wait()、wait(long)、wait(long,int)，
Thread类的join()、join(long,int)、sleep(long,int)方法时被阻塞，interrupt会生效，抛出InterruptedException异常
线程是被I/O或NIO中的Channel所阻塞，interrupt会生效（抛出对应的I/O或NIO异常）

1.1.4内存屏障和CPU缓存

1、CPU性能优化手段：
   缓存(CPU的一级缓存的容量通常在32~4096KB)
       CPU读数据时，先在L1(一级缓存)中寻找，再从L2寻找，再从L3寻找，然后是内存，再后是外存储器
       CPU对缓存进行改动时，需要发通知给其他CPU
       CPU在读写缓存时，要监听其他CPU发出的通知，保证缓存的一致性
   运行时指令重排：
       仅在单CPU自己执行时，能保证结果正确
       遵守as-if-serial语义（为提高并行度，不会对存在数据依赖关系的操作做重排序）
2、内存屏障：
   写内存屏障(强制写入主内存)：在指令后插入Store Barrier,让写入缓存中的最新数据更新写入主内存
   读内存屏障(强制读取主内存)：在指令前插入Load Barrier,让高速缓存中的数据失效，强制重新从主内存加载数据

1.1.5线程通信

1、线程通信的2种机制
   wait/notify机制（有顺序要求、等待时会释放锁）
       wait：当前线程等待，加入该对象的等待集合中，并且放弃当前持有的对象锁
       notify/notifyAll：方法唤醒一个或所有正在等待这个对象锁的线程
   park/unpark机制(没有顺序要求、等待时不会释放锁)
       park：等待(许可/令牌)
unpark：提供(许可/令牌)

在lambda表达式中，this就是调用当前方法的对象，lambda不会创建对象
2、两种机制的优缺点
   wait/notify要求在同步关键字里使用(否则会抛出IllegalMonitorStateException(非法监视器状态异常))，免去死锁，但是一定要先调用wait,再调用notify，否则永久等待
   park/unpark没有顺序要求，但是park不会释放锁，所以在同步代码中使用要注意
3、伪唤醒
   指线程并不是因为notify、notifyAll、unpark等api调用而唤醒，是更底层原因导致的
   wait方法正确的判断方式：
   synchronized(obj){
       while(<条件判断>)
           obj.wait();
       ...//执行后续操作
   }
   park方法正确的判断方式：
   while(<条件判断>)
       LockSupport.park();
   ...//执行后续操作

1.1.6线程封闭

线程封闭：将数据封闭在线程中而避免使用同步的技术叫线程封闭
线程封闭具体体现：ThreadLocal、局部变量
ThreadLocal：每个线程都拥有自己独立的变量（副本）
局部变量(栈封闭)：位于执行线程的栈中，其他线程无法访问这个栈

1.1.7线程池

代码参考Demo9

1、线程：java中是一个对象
操作系统的资源
创建、销毁需要时间
2、线程池：为了方便控制线程数量
3、线程池原理：
线程池管理器：用于创建并管理线程池（创建线程池、销毁线程池、添加新任务）
工作线程：线程池中线程(可循环执行任务)
      任务接口(Runnable)：规定了任务的入口、任务执行完后的收尾工作、任务的执行状态
        任务队列：存放没有处理的任务（缓存机制）
4、线程池接口：
      Executor：最上层的接口，定义了执行任务的方法execute
      ExecutorService：继承了Executor，扩展了Callable、Future、关闭方法
      ScheduledExecutorService：继承了ExecutorService，增加了定时任务相关的方法
5、线程池实现类：
      ThreadPoolExecutor：基础、标准的线程池实现
      ScheduledThreadPoolExecutor：继承了ThreadPoolExecutor,实现了ScheduledExecutor中相关的定时任务的方法
6、Executors工具类：
      newFixedThreadPool(int nThreads)：核心线程数=最大线程数，无界队列
      newCachedThreadPool()：核心线程数=0，最大线程数=Integer.MAX_VALUE，无界队列

SynchronousQueue每次执行offer方法先判断有没有空闲线程，如果没有空闲线程offer方法失败，接着创建一个新的线程
      newSingleThreadExecutor()：只有一个线程的线程池，无界队列
      newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：核心线程数由参数指定，最大线程数=Integer.MAX_VALUE,无界队列
7、任务execute过程：
      线程池达到核心线程数量，就判断工作队列是否已满，如果已满，就判断是否达到最大线程数量，如果没达到，就建新线程执行任务

调用线程池的shutdown方法：不接收新的任务，等已在线程池的任务全部执行完后，再终止线程池
调用线程池的shutdownNow方法：立刻终止，不接收新的任务，返回等待任务数，线程池中未执行完的任务被终止(抛出interruptedException)
确定合适数量的线程：
   计算型任务：cpu数量的1~2倍
   IO型任务：根据具体的IO阻塞时长进行考量(tomcat默认最大线程数200)

来源：CSDN

作者：爵影子

链接：https://blog.csdn.net/pyl574069214/article/details/103744563

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