并发与高并发解决方案学习笔记

第二章

2-1 CPU多级缓存 - 缓存一致性

• CPU多级缓存CP
• 为什么需要CPU cache： CPU的频率太快了，快到主存跟不上，这样在处理器时钟周期内，CPU常常需要等待主存，浪费资源。所以cache的出现，是为了缓解CPU和内存之间速度的补匹配问题（结构：CPU -> cache -> memory）
• CPU cache有什么意义：
• 1） 时间局部性：如果摸个数据被访问，那么在不久的将来它很可能被再次访问
• 2）空间局部性：如果摸个数据被访问，那么与他相邻的数据很快也可能被访问
• CPU多级缓存 - 缓存一致性（MESI）：
• 用于保证多个CPU cache之间缓存共享数据的一致

2-2 CPU多级缓存 - 乱序执行优化

• 处理器为提高运算速度而做出违背代码原有顺序的优化

2-3-1 Java内存模型（Java Memory Model，JMM）

2-3-2 Java内存模型 - 同步八种操作

• LOCK（锁定）： 作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态
• unlock（解锁）： 作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，解放后的变量才可以被其他线程锁定
• read（读取）： 作用于主内存的变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
• load（载入）： 作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中
• use（使用）： 作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎
• assign（赋值）： 作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接受到的值赋值给工作内存的变量
• store（存储）： 作用于工作内存的变量，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的操作
• write（写入）： 作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中

2-3-3 Java内存模型 - 同步规则

• 如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序地执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序地执行store和write操作。但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行
• 不允许read和load、store和write操作之一单独出现
• 不允许一个线程丢弃它的最近assign操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中
• 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中
• 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化（load或assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和looad操作
• 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量菜会被解锁。lock和unlock必须成对出现
• 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
• 如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作；也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量
• 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步到主内存中（执行store和write操作）
  

2-4 并发的优势与风险

总结

• CPU多机缓存：缓存一致性、乱序执行优化
• Java内存模型：JMM规定、抽象结构、同步八种操作规则
• Java的并发的优势与风险