多线程(3)-源码分析(ReentrantLock-AQS,ThreaLocal)、强软弱虚引用

2024-05-02 09:08
文章标签 分析 源码 引用 多线程 aqs reentrantlock 软弱 threalocal

本文主要是介绍多线程(3)-源码分析(ReentrantLock-AQS,ThreaLocal)、强软弱虚引用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. synchronized

public  void hello(){synchronized (this){System.out.println("a");}
}

经过编译的字节码

 0 aload_01 dup2 astore_13 monitorenter4 getstatic #2 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>7 ldc #3 <a>9 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println : (Ljava/lang/String;)V>
12 aload_1
13 monitorexit
14 goto 22 (+8)
17 astore_2
18 aload_1
19 monitorexit
20 aload_2
21 athrow
22 return

monitorenter：进入对象监视器
monitorexit：退出监视器,释放锁。两个monitorexit的原因是1. 当正常执行完结束时，monitorexit退出。2. 当执行报错时，自动monitorexit，自动退出。

synchronized实现的原理：
每个对象都与一个监视器相关联。当且仅当监视器有所有者时，监视器才被锁定。执行monitorenter的线程 尝试获得与对象关联的监视器的所有权，如下所示：
如果与对象关联的监视器的条目计数 为零，则线程进入监视器并将其条目计数设置为 1。该线程然后是监视器的所有者。
如果线程已经拥有与对象关联的监视器 ，它会重新进入监视器，增加其条目计数。
如果另一个线程已经拥有与对象关联的监视器 ，线程会阻塞，直到监视器的条目计数为零，然后再次尝试获得所有权。

  1. 多线程同时调用synchronized块时，其中一个线程进入对象监视器，将条目计数为1，该线程然后是监视器的所有者，持有对象锁。
  2. 其他的线程进入监视器失败，会进入阻塞队列中
  3. 当持有锁的对象释放锁，监视器条目计数-1，当为0时，通知队阻塞队列中的线程尝试进入监视器，如果进入成功，该线程就持有锁。
  4. 如果持有锁的线程又一次去进入监视器，那么条目计数加1. synchronized重入。
    在这里插入图片描述

2. ReenTrantLock-AQS

  • volatile int state
  • cas
  • 原理
    https://blog.csdn.net/fuyuwei2015/article/details/83719444
  • lock() 源码
  • unlock() 源码

3. ThreadLocal

  • ThreadLocal 称为ThreadLocal变量，线程局部变量。一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的（每个线程都只能看到自己线程的值）。也就是说，同一个ThreadLocal对象，在不同的线程中是不一样的。
  • API
    set方法，向ThreadLocal中设置当前线程的的值。
    get方法，获取当前线程在ThreadLocal中设置的值。
  • 为什么叫局部变量，可以把这个对象当成一个局部变量。变量person 等同于 threadLocal。使用时直接threadLocal.get();
    每一个threadLocal中都可以保存一个值。
Person person = new Person();
//相当于
ThreadLocal<Person> threadLocal = new ThreadLocal<Person>();
threadLocal.set(new Person());
  • 上代码
package com.tzw.juc.threadLocal;public class C11_threadLocal {private static ThreadLocal<Person> threadLocal = new ThreadLocal<Person>();public static void main(String[] args) {//主线程// 1. 在同一线程中，threadLocal相当于一个局部变量，可以进行赋值操作。// 2. 同一个线程中，threadLocal可以修改这个局部变量的值。C11_threadLocal c11_threadLocal = new C11_threadLocal();threadLocal.set(c11_threadLocal.new Person("张三"));threadLocal.set(c11_threadLocal.new Person("王武"));Person person = threadLocal.get();System.out.println(person);//线程1//1. 输出结果为null，说明ThreadLocal对象虽然是同一个，但是不同的线程中threadLocal对象保存的值不一样，//线程不共享。new Thread(()->{Person person1 = threadLocal.get();System.out.println(person1);}).start();//线程2// 输出结果为：李四。说明同一个threadLocal对象，不同线程中ThreadLocal保存的值是不一样的。new Thread(()->{threadLocal.set(c11_threadLocal.new Person("李四"));Person person2 = threadLocal.get();System.out.println(person2);}).start();}public class Person{String name;public Person(String name){this.name=name;}@Overridepublic String toString() {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +'}';}}
}

输出结果：

Person{name=‘王武’}
null
Person{name=‘李四’}

  • 原理：源码

看一个set方法的源码

public void set(T value) {//1. 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//2. 获取当前线程对象中的mapThreadLocal.ThreadLocalMap map = getMap(t);//map不为空，设置值if (map != null)map.set(this, value);//map为空，创建一个mapelsecreateMap(t, value);}//从当前线程对象中获取threadLocals属性。ThreadLocal.ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}void createMap(Thread t, T firstValue) {//给t线程对象的threadLocals属性赋值一个ThreadLocalMapt.threadLocals = new ThreadLocal.ThreadLocalMap(this, firstValue);}

总结：

  1. set值时实际上是set到map中。
  2. 而这个map是维护在Thread类中的。所以也就是说每个一个Thread对象都会维护一个自己的Map。通过ThreadLocal设的值（set）其实是存放在当前线程的map属性中的。这也就解释了同一个threadLocal对象设置的值在不同的线程中是不共享的。每个线程都会维护一个map来存放。
  3. ThreadLocal的应用场景：声明式事物。

一个事物方法，方法中有对数据库增删改等操作，操作需要获取connect连接，这一个事物中的连接必须都一样，所以在ThreadLocal中设置一个connect，每一个线程调用这个方法的时候都有自己维护的connect。

4.强软弱虚引用

4.1 强引用

一般情况下普通的引用都是强引用。
eg：

/*** 强引用* 在强引用消失，在垃圾回收的时候会被回收。*/
public class NormalReference {public static void main(String[] args) {A a = new A();a=null;System.gc();while(true){}}
}

类似于这种的都是强引用。
当强引用消失的时候才能够通过System.gc()进行回收垃圾，将person对象回收。

重写Object的finalize()方法。当该对象被回收时会调用finalize方法。我们可以通过观察finalize方法的调用判断A对象是否被回收。


/*** 重写Object类的finalize方法* 该方法在进行回收本类对象的时候会调用。* 回收A对象时会被调用*/
public class A {@Overridepublic void finalize(){System.out.println("进行垃圾回收");}
}

4.2 软引用

  1. 软引用在内存足够的时候发生gc不会被回收，只有在jvm内存不够使用的时候进行回收。
  2. 软引用适用于做缓存。
package com.tzw.juc.reference;import java.lang.ref.SoftReference;import static java.lang.Thread.sleep;/**** 1. softReference---》new SoftReference() 强引用*    SoftReference()  -----> new byte[1024*1024*10] 软引用* 2. 设置软引用分配 10M内存* 3. 调用System.gc(),进行垃圾回收* 4. 回收后重新看软引用是否被回收* 5. 在分配15M内存空间* 6. 查看软引用是否被回收** 设置vm参数，-Xms20M -Xmx20M* 执行结果：** [B@28d93b30* [B@28d93b30* null** 总结：软引用内存够大时，gc不会回收软引用，* 当内存不足时，gc会回收软引用。* 当强引用消失时， new SoftReference()和 软引用都会被回收。**/
public class C_SoftReference {public static void main(String[] args) {SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024*1024*10]);System.out.println(softReference.get());System.gc();try {sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(softReference.get());byte[] b = new byte[1024*1024*15];System.out.println(softReference.get());}
}

4.3 弱引用

  1. 只要发生gc就会回收弱引用，适用于ThreadLocal
package com.tzw.juc.reference;import java.lang.ref.WeakReference;public class C_WeakReference {public static void main(String[] args) {WeakReference<A> weakReference = new WeakReference<>(new A());System.out.println(weakReference.get());System.gc();//执行为null，弱引用在gc时一定会被回收。System.out.println(weakReference.get());//使用弱引用场景，ThreadLocalThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();threadLocal.set(new A());threadLocal.remove();// 可以当作// map中为 map(WeakReference(ThreadLoack),v);// threadLocal --->new ThreadLocal()强引用，threadLocal强引用指向ThreadLocal对象// map 中的key---》new WeakReference()---->ThreadLocal(弱引用)，map中key弱引用指向ThreadLocal对象//分析：如果是强引用的话，如果threadLocal=null时，// 当gc的时候，由于key强引用指向ThreadLocal对象那么，ThreadLocal就永远不会被回收。造成内存泄露。//但是弱引用时，虽然gc会回收弱引用，但是相当于key=null，value值访问不到，那么也会造成内存泄露。//所以使用ThreadLocal时，如果使用完后，需要将remove方法。}}

4.4 虚引用

  1. 只要发生gc就会回收弱引用。
  2. 适用于堆外内存回收。由于堆外引用不在jvm内存中，所以无法直接控制，只能同过虚引用控制，当发现队列中有对象时，就去回收堆外内存。
package com.tzw.juc.reference;import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 虚引用时指向直接内存（堆外内存的）不在jvm堆中* 1 虚引用对象不能同个get获取到虚引用的对象* 2 虚引用对象在gc时一定会被回收* 3 虚引用对象被回收之后会放入到引用队列中。就是说引用队列中的对象已经是被回收过的。*/
public class C_PhantomReference {//创建一个引用队列private static final ReferenceQueue<A> QUEUE = new ReferenceQueue<>();public static void main(String[] args) {PhantomReference<A> phantomReference = new PhantomReference(new A(), QUEUE);// 获取A对象System.out.println(phantomReference.get());new Thread(() -> {while (true) {Reference<? extends A> poll = QUEUE.poll();if (poll != null) {System.out.println("--- 虚引用对象被jvm回收了 ---- " + poll);}}}).start();List<byte[]> list = new ArrayList<>();while(true){list.add(new byte[1024*1024]);}}
}

这篇关于多线程(3)-源码分析(ReentrantLock-AQS,ThreaLocal)、强软弱虚引用的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/953901。

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