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多线程的理论基础

创始人

2025-05-31 06:48:29

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为什么需要多线程？

大家都知道，CPU、内存、I/O 设备的速度是有极大差异的，为了合理利用 CPU 的高性能，平衡这三者的速度差异，计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了贡献，主要体现为:

CPU 增加了缓存，以均衡与内存的速度差异；// 导致 可见性问题
操作系统增加了进程、线程，以分时复用 CPU，进而均衡 CPU 与 I/O 设备的速度差异；// 导致 原子性问题
编译程序优化指令执行次序，使得缓存能够得到更加合理地利用。// 导致 有序性问题

线程不安全的示例

如果多个线程对一个共享数据进行访问，而且不采取同步操作，那么结果有可能就会不一样。

并发出现问题的根源: 并发三要素

可见性、原子性、有序性。

1、CPU缓存引起
//线程A执行的代码
int m = 0;
m = 100;//线程B执行的代码
n = m;
例如线程A对应的CPU1，线程B对应的CPU2。当线程A读取到m = 100；把m的值取到CPU1的高速缓存当中，然后赋值为100，却没有立即写入主内存。

此时线程B先去读主内存中m的值为0，加载到CPU2的高速缓存中。

这就是可见性的问题，线程B未读取到线程A修改的m值。

2、分时复用
int m = 0;// 线程A执行
m += 1;// 线程B执行
m += 1;
这里的m += 1是三条CPU指令：

将变量m从内存中取出来放到CPU寄存器中，然后在CPU寄存器中执行m+1，最后将m的结果写回到内存中。

由于CPU分时复用存在，线程A执行了第一条指令后，线程B执行了三条指令，再切换到线程A执行后面两条指令，造成写入内存的值是2而不是3。

3、重排序
int m = 0;              
boolean state = false;
m = 10;                //语句1  
state = true;          //语句2
上面定义了一个int类型和一个boolean类型，然后赋值，从代码顺序上来看，应该是先执行完语句1再执行语句2，但是JVM在执行这段代码的时候不一定会按照代码的编写顺序运行。这里可能会发生指令重排（Instruction Reorder）。

在执行时提高性能，编译器和处理器通常会对指令重新排序，重排序分为三种类型：

①编译器优化重新排序

②指令集并行重排序

③内存系统重排序

未完待续。。。

词库加载错误:未能找到文件“E:\highferrum_mysql\Configuration\Dict_Stopwords.txt”。

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