jvm虚拟机学习笔记
2024-06-09 17:13:12
什么是jvm
- 定义：java虚拟机，java二进制字节码运行的环境
- 好处
- 一次编译，到处运行
- 自动内存管理，垃圾回收功能
- 数组下标越界检查
- 多态（虚方法表）
- 比较jvm,jre,jdk
- jvm:只是一个运行环境
- jre（java运行环境）:jvm+基础类库
- jdk(java开发工具)：jre+编译程序
实现路线
- 类加载器
- jvm内存结构
- 方法区：类
- 堆（Heap):类创建的实例对象
- 虚拟机栈
- 程序计数器
- 本地方法栈
- 执行引擎
- 解释器：逐行解释运行（将字节码翻译成机器码）
- 即时编译器：热点代码编译，优化后的执行
- 垃圾回收（GC）：回收类里不再用的实例对象
程序计数器(寄存器)
- 记住下一条jvm指令的执行地址
- 解释器去程序计数器里找到下一条指令
- 通过cpu的寄存器实现
- 特点
- 线程私有：一个程序计数器属于一个线程
- 不会存在内存溢出（唯一一个）
虚拟机栈
- 线程运行需要的空间，一个线程一个栈
- 每个栈由栈帧组成，一个栈帧对应着方法的调用，即每个方法运行需要的内存
- 参数，局部变量，返回地址等都需要占用地址，预先分配好
- 方法执行，进栈，执行完，出栈，方法一调用方法二，方法二进栈，方法二先出栈，方法一再出栈，方法二的返回地址就是方法1
- 每个线程有一个活动帧，代表正在执行的方法
- 问题
- 垃圾回收不涉及栈内存，栈自己就弹出了
- 栈画的太大，会让线程数变少
- 方法内的局部变量线程安全：局部变量是每个线程私有的，不会相互影响
- 方法内的局部变量是否线程安全？
- 如果该局部变量没有逃离方法的作用范围，则线程安全
- 若是传入的参数或返回值，引用了对象并逃离了方法范文，则不是安全的
- 若是基本数据类型，则是线程安全的
- 栈溢出
- 方法一直调用，栈帧太多，不出栈（如递归没有退出条件）
- 栈帧太大（少见）
本地方法栈
- 给本地方法提供内存空间
堆
- 之后的部分都是线程共享的
- 定义：通过new创建的对象都使用堆内存
- 特点
- 线程共享，堆中的对象都要考虑线程安全问题
- 有垃圾回收机制
- 堆内存溢出
方法区
- 储存类的结构的成员信息：成员变量，成员方法数据，成员方法和构造器的代码
- 方法区在jvm启动的时候被创建
- 逻辑上是堆的组成部分
####运行时常量池 - 二进制字节码（类基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令）
- 常量池就是一张表，虚拟机根据这张常量表找到要执行的类名，方法名，参数类型，字面量等信息
- 运行时常量池，常量池是*.class文件中的，当该类被加载，他的常量池就会被放入运行时常量池，并且把里面的符号变成真实地址
####StringTable（串池） - 是一个哈希表，加入进来（用到这行代码时）的时候看有没有重复的，不能扩容
public static void main(String[] args) {String s1 = "a";String s2 = "b";String s3 = "ab";
//new StringBuilder().append(s1).append(s2).toStringString s4 = s1 + s2;//首先创建一个新的StringBuilder//此时s3在串池中，而s4是new出来的，在堆里面System.out.println(s3==s4);//false//到常量池中找一个值为ab的结果，和s3的结果是一样的String s5 = "a" +"b";//javac的编译期优化，a和b都不是变量，在编译期已经稳定为ab
// 在常量池中新增"a","b",同时堆中增加两个new String 对象，而形成的新的new String("ab")只存在在堆中，没有存入常量池String s = new String("a")+new String("b");String s6 = s.intern();//将这个字符串放入串池，并返回串池中的对象System.out.println(s3==s6);//true//注意这个地方如果常量池中还没有ab,则放入的直接就是s这个对象，之后不管是s3=ab还是什么，都用的是常量池中的这个对象，即都和s相等// 而如果是1.6版本，则复制一个放入常量池，s和常量池中返回的不是一个}
- toString 方法需要创建新的字符串对象
- 常量池中的字符串仅是符号，第一次用才变为对象
- 利用串池机构，避免重复创建字符串对象
- 字符串变量拼接原理是StringBuilder
- 字符串常量拼接原理是编译期优化
- 可以使用intern方法，主动将串池中没有的字符串放入串池
- 动态拼接的字符串不放入串池
StringTable的位置
- 1.6储存在常量池中，而常量池在方法区,方法区在jvm内存中（永久代，回收效率低full GC）
- 1.8中则放在堆中（但是和放New对象的不在一个区域）
StringTable 垃圾回收
- 字符串常量在内存不足时也会被垃圾回收
StringTable性能调优
- 哈希表的桶的个数多，碰撞较小，查找效率高
- 可以让字符串入池减少字符串个数，提高效率
直接内存
- 属于系统内存，不属于jvm内存
- 常见于NIO操作，用于数据缓冲区
- 分配回收成本较高，但读写性能高
- 不受JVM内存回收管理
- java本身不具有读写磁盘文件的能力，磁盘文件先加载到系统缓冲区，再加载到java缓冲区，才能用java读取
- 而直接内存实在系统划分出了一块区域，java代码可以直接访问
- 会导致内存溢出
垃圾回收
如何判断一个垃圾可以被回收
- 引用计数法，被引用加一，不被引用-1，到0就会被回收，但是可能导致互相引用的问题，导致内存泄露
- jvm采用的是可达性分析算法
- 找到所用不会消失的对象，即根对象（GC root)
- 扫描，如果一个对象被根对象直接或间接使用，则不被回收，反之则可以被回收
- GC root 对象
- 核心类库
- 操作系统引用的对象
- 被加锁的对象（syncronized)
- 活动线程中的对象，栈帧内的引用对应的对象
- 引用存在在活动栈帧里，引用的对象（new 出来的）存在在堆里面
四种引用
- 强引用
- 用等号把一个对象赋值给一个引用，是强引用，强引用可用GC root链找到,只用强引用都消失了，对象才能被回收
- 软引用，弱引用
- 软引用若垃圾回收且内存不足时，对象就会被回收
- 弱引用只要垃圾回收对象就会被回收
- 如果有引用队列，则软引用弱引用进入引用队列，配合引用队列来释放引用本身
- 虚引用，终结器引用必须配合引用队列
- 虚引用：直接内存的引用，由Reference Handler 线程调用虚引用方法释放内存
- 终结器引用：有终结方法finalize,先加入引用队列，再回收，再引用引用队列的引用，才能执行终结方法，才能被回收（不推荐使用）
- 软引用：一些资源可以不用一直放在内存里（如不重要的图片等）
//List 对SoftReference的引用是硬引用
//SoftReference对byte数组的引用是软引用
List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
//软引用对象被回收之后，引用它的（null)仍旧存在于数组中，因此要使用引用队列
ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>(new byte[],queue);
List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
- 弱引用：与软引用类似，WeakReference
垃圾回收算法
标记清除
- 按GC root链查找后，标记没有被引用的对象
- 清除这些被标记的部分（将其其实和结尾坐标放到空闲地址列表里，之后可以分配给别的对象
- 优点：速度快
- 缺点:会产生内存碎片，没有对释放的空间整合，不连续
标记整理
- 先标记
- 清理的过程中将可用的对象向前移动，空出连续的空间
- 缺点：效率下降
- 优点：有连续空间
复制
- 将内存区划分成大小相等的两部分
- 先标记
- 将FROM区的可用对象复制到TO区
- 直接清除FROM区
- 交换FROM和TO的位置
- 优点：没有碎片
- 缺点：占用额外的空间
实际：分代回收算法，将上面三种算法结合在一起
- 分为新生代和老年代
- 新的对象诞生在伊甸园中，逐渐被占满
- 触发新生代拉架回收（Minor GC),去标记要被回收的对象，采用复制算法复制没被标记的到TO，，清除伊甸园，幸存对象寿命+1
- 交换TO和FROM
- minor GC会引发stop the world，暂停其他用户线程（防止地址改变导致混乱），时间非常短
- 第二次垃圾回收，标记伊甸园和幸存区，重复上面的操作
- 幸存区的对象寿命超过一定阈值，晋升到老年代
- 老年代快放满了，先再尝试minor GC，如果还不行，做老年代垃圾回收（full GC），从新生代到老年代，整个垃圾回收,STW更长
- 老年代采用标记清除或者标记整理
- 如果仍不足，就内存溢出了
垃圾回收器
串行垃圾回收器
- 单线程，回收时暂停其他线程
- 堆内存较小，适合个人电脑（CPU个数少）
- 新生代+老年代
- 触发垃圾回收后，让所有的线程在安全点停下来，开启一个垃圾回收线程，其他阻塞，结束后其他再运行
吞吐量优先（必行垃圾回收器）
- 多线程，堆内存较大，多核CPU
- 让单位时间内，STW的时间最短
- 1.8下使用它
- 垃圾回收在安全点停下来，开启多个垃圾回收线程，回收结束恢复运行
- 所有核都去垃圾回收了，占用率达到100%
- 调整堆增大，是垃圾回收次数下降，但是单次回收时间增加，需要取折中值
响应时间优先（CMS)
- CMS针对是老生代
- 多线程，堆内存较大，多核CPU
- 单次STW的时间（暂停线程）时间最少
- 老年代并发的标记回收，并发能尽量减少STW，有些时候不需要STW，有的时候需要，新生代还是复制
- 并发：用户线程和用户线程同时运行；并行：多个垃圾回收线程同时运行，但是用户线程要堵塞
- 内存不足，线程到达一个安全点，CMS发生STW，进行一个初始标记（只标记root的直接关联对象，所以很快），
之后用户线程恢复运行，同时标记的线程并发标记。再次STW，进行重新标记（因为前面运行的一段时间线程可能引用了对象），
多核同时重新标记，恢复用户线程，同时回收线程进行并发清理 - 但是CMS占用了一部分核，会导致用户线程响应时间变长
- 用户线程与垃圾回收线程并发时，会导致浮动垃圾，需要预留空间
- 如果重新标记时间更长，重新标记前，再对新生代进行垃圾回收，以防止新生代引用老生代，扫描整个堆
- 标记清除会导致碎片增多，此时退化为串行回收器，减少碎片，再恢复
- 初始标记
- 标记老年代中所有GC root对象和新生代中活着的对象直接引用老年代的对象
- 并发标记
- 从初始标记标记的对象找出所有标记的对象
- 预清理阶段
- 标记并发导致的新的引用
- 重新标记
- 标记整个老年代所有的存活对象，扫描整个堆，包括新生代和老生代，找到所有存在于老生代中的存活对象
G1(Garbage First)
- 同时注意吞吐量和低延迟，默认暂停目标是200ms，是并发的
- 超大堆内存，会将堆内存划分为多个大小相等的region（1248M）
- 整体是标记整理算法，两个区域间是复制算法
- 内存较小时G1和CMS差不多，堆很大时G1更快
G1的回收阶段
- 新生代垃圾收集
- 每个region都可以作为伊甸园，幸存区，和老年代
- 新的对象先分配伊甸园，伊甸园放不下了发生新生代垃圾回收，发生STW，拷贝幸存的对象进入幸存区，清除伊甸园
- 幸存区快慢了触发新的新生代垃圾回收，一部分进入老年代，一部分进入新的幸存区，当前的伊甸园也进入新的幸存区
- 新生代垃圾收集+并发的标记（老年代）
- 在进行Young GC的同时会进行GC Root的初始标记（初始标记不会占用并发标记的时间）
- 老年代占比达到阈值的时候，进行并发标记
- 混合收集
- 此阶段对三个区域都进行全面的垃圾回收
- 新生代发生新生代垃圾回收
- 发生STW，进行最终标记
- 发生STW，老年代根据并发标记，将幸存的复制到新的老年代（有选择的，不一定都清除，选择回收价值最高的，已达到短暂停），复制可以整理内存，减少碎片）
- 三者循环进行
区分四种垃圾回收器
- 四者的新生代都是minor GC
- 串行和并行的老年代都是full GC
- CMS和G1老年代内存不足（达到设定的阈值），如果清除的速度大于产生新的垃圾的速度，还处在并发标记阶段。
- 如果垃圾回收速度跟不上产生新垃圾的速度，就会退化回串行收集，产生full GC,更长时间的STW
新生代垃圾回收的跨代引用（老年代引用新生代）
- 去老年代里找引用新生代的引用效率非常低
- 将老年代分成很多card，如果一个card引用了新生代，则标记为dirty card
- 这样将来回收新生代不需要遍历整个老年代
- 每次引用变更都要重新标记dirty card，是异步操作，不会立刻完成
####重新标记阶段 - 并发标记阶段，如果用户线程改变引用，会增加一个写屏障，把被引用对象加入队列
- 重新标记阶段会检查队列里的对象
G1字符串去重
- 将所有新创建的字符串数组放入一个队列
- 新生代回收时，G1并发检查是否有字符号串重复
- 如果有，让两个引用指向一个char数组
##类加载和字节码文件 - 解释+编译
类文件结构
- 魔数：表示文件类型（ca fe bs be)四个字节
- 版本，4个字节
javap
- 反编译工具
类加载流程
- 常量池数据放入运行时常量池（在方法区中）
- 小数字在方法区,和字节码指令存在一起，大数字在常量池
- 方法的字节码在方法区
- 给main方法分配栈帧（局部变量表，操作数栈）
- 执行引擎读取方法区中的字节码文件，开始执行
- 将字节码中读取到局部变量压入操作数栈
- 操作数栈中的局部变量弹出进入局部变量表
- 如果字节码指向常量池中的数，让常量池中的数进入操作数栈
- 发生操作时，将局部变量表中操作的变量读入操作数栈，发生操作，再弹出变量，结果存入局部变量表
- 运行时常量池中找到局部变量的引用，指向堆中的System.out对象，将其引用放入操作数栈
- 操作数栈读入要打印的变量
- 找到常量池中的println，找到方法区中的该方法，生成新的栈帧
- 将要打印的局部变量传递给新的栈帧
- 方法执行完毕，弹出栈帧，清除之前操作数栈的引用和变量
- byte,short,char都按int比较
构造方法
- 编译期按照从上到下的顺序收集所有静态代码块和静态代码，合并成一个方法，在类加载的初始化阶段调用（inite)
- 只有public方法因为能被重写，所以调用期间并不知道是哪个方法（动态绑定），需要运行时确定
- new一个对象，将对象放入堆中，将对象的引用放入操作数栈，再复制一份放入操作数栈，调用结束从栈顶清除一个
- 把剩余的引用放到局部变量表中
- 该引用调用方法，入操作数栈，执行结束后出栈
- 主义public方法直接就入栈出栈了
多态调用原理
- public方法进入一个叫vtable的虚方法表中，在类结构中的最后
- 先通过栈帧中的对象引用找到对象
- 分析对象头，找到对象实际的class
- class结构中有vtable，在类加载阶段已经根据方法重写规则生成了
- 得到方法的具体地址
- 执行该方法的字节码
异常处理
- 异常表（Exception table)结构，from to 是前闭后开的检测范围，一旦这个范围内字节码执行出现异常，通过type匹配字节类型，如果一致，进入target指示行号
- finally的工作方式，就是复制这一块字节码，复制到try块后面和catch后面
- 如果异常没有被catch块捕获到，就会存储一个这个异常到一个没有名字的槽位，然后再进入后面的finally的字节码
- finally中的代码被复制了三份，分别放入try流程，catch流程,和catch剩余的异常类型流程
- 在finally代码中写return 会吞掉异常
- 如果在try块中有return 语句，会先把return 的值存在这个槽位里，如果finally没有return，则这个值不会变，finally之后执行return，返回之前的值
- 如果finally里面有return，则新的return的值替换那个槽位，返回新的return的值
synchronized
- new一个对象要把引用放入栈顶两次,一次用于构造方法调用
- lock对象的引用也要复制两份，一份用于加锁，一份用于解锁
- 使用异常表，如果没有异常，将还剩一个的lock引用加载，执行解锁
- 如果出现异常，就跳转到第二个解锁操作的地方，并把异常抛出
语法糖
- 编译期优化和处理，自动生成一些字节码
默认构造器
- 自动生成无参构造器，调用父类无参构造器
自动拆装箱
- 基础类型和包装类型转换
泛型集合取值
- 泛型编译成字节码会被擦除掉，按object操作,基础类型变为包装类型，包装类型再变为object
- 取出值的时候要进行类型转换（checkcast)
- 一部分泛型信息会被保留（如果作为局部变量），局部操作类型表会记录类型，但是操作还用object操作，这个信息不能反射拿到，只有get和return的值才能拿到
可变参数
- String…等价于String[] args,无参创建新数组
foreach循环（增强for循环)
- 对数组而言等价于for循环按下标遍历
- 对集合相当于迭代器（因为继承了collection继承的Iterator)
switch
- jdk7可配合字符串和枚举类
- String转换成两个switch
- hashcode在编译前确定，第一个switch和hashcode匹配，之后匹配equals比较String，然后定义一个byte值，不同哈希码byte值不同
- 第二个switch匹配这个byte值
- 有一些hashcode相同，但字符串内容不同(Hashcode冲突)
- 枚举类会在当前类生成静态内部类，让枚举类作为index对应数组map里的值
- switch时先从map里拿到值，在进行匹配
枚举类
- 是final类继承了Enum
- 枚举对象在静态代码块里被创建，同时创建数组存放枚举对象
- 构造方法是私有的，防止在外部创建
####方法重写桥接方法 - 子类重写的方法的返回值可以是父类方法返回值的子类
- 生成了合成方法，返回值是父类返回值，实际返回的是子类返回值类型
####匿名内部类 - 生成额外的类，实现了匿名内部类继承的方法
- 方法内匿名内部类引用方法的局部变量必须是final的
- jvm储存了这个参数，用匿名内部类的参数传了进去
- 在匿名内部类的位置new了一个这个生成的类
类加载
加载
- 将类的字节码加载到方法区中，采用c++的instanceKlass描述java类
- java mirror即java的类镜像，如String 的klass的镜像为String.class，把klass对象暴露给java使用
- super即父类
- fields即成员变量
- methods方法
- constants常量池
- class loader类加载器
- vtable虚方法表
- itable接口方法表
- 先加载父类，再加载这个类
- instanceKlass元数据存储在方法区中，class数据存储在堆中，创建的对象通过对象头链接到class数据
- [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传
链接
- 验证，验证字节码是否符合规范
- 准备：为静态变量分配空间，并设置默认值。静态变量存储在class数据里
- 静态变量分配空间在准备阶段完成，赋值在初始化阶段完成
- 如果静态变量是final的，则准备阶段就赋值,String 也是一样
- 如果final变量是new的对象，则在初始化阶段赋值
- 解析：将常量池的符号解析为直接引用，如类中引用了另一个类，则解析后就可以通过引用找到那个类了，而解析前只是一个那个类的名称的符号
初始化
- 初始化调用()V方法，虚拟机会保证这个类的构造方法线程安全
- 触发初始化的情况
- 首先初始化main方法所在的类
- 首次访问这个类的静态变量或静态方法时
- 子类初始化会初始化父类
- 如果子类访问父类的静态变量，只触发父类初始化
- Class.forName
- new 会导致初始化
- 不会触发初始化的情况
- 访问static final静态常量（基本数据类型和字符串）（包装类型会初始化，Integer.valueOf(20)）
- 类对象.class
- 创建该类的数组
- 类加载器的loadCLass方法
- Class.forName的参数2为false时
- 看类里的静态代码块有没有执行来判断有没有初始化
- 单例懒惰模式，只有调用getInstance才会调用类的初始化
class Singleton{private Singleton(){}//内部静态代码块private static class LazyHolder{private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();}public Singleton getInstance(){return LazyHolder.SINGLETON;}
}
- 类的初始化
- 编译的时候，会将静态代码收集，并编译成static方法{}
- 初始化阶段会调用这个static方法
类加载器
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)(JAVA_HOME/jre/lib)
- 无法直接访问
拓展类加载器(Extension ClassLoader)(JAVA_HOME/jre/lib/ext)
- 上级为Bootstrap，显示为null
应用程序类加载器(Application ClassLoader)(classpath)
- 上级为extension
自定义类加载器
- 上级为Application
双亲委派
- 双亲委派机制就是调用类加载器loadClass方法时，查找类的规则
- 检查该类是否已经被加载（在本类加载器中）
- 如果没有，调用上级类加载器loadClass方法（递归）
- 如果没有上级(Extension ClassLoader)，则委派Bootstrap
- 如果都没有，本类加载器调用一个findClass方法（每个类加载器自己扩展）来加载
- 如果找到就return,找不到就返回classNotFound，注意如果上级返回了classNotFound，在递归的时候被下级try catch了
注意递过只到Extension ClassLoader，Bootstrap调用的c++的方法
是线程安全的
线程上下文类加载器
使用ServiceLoader机制加载驱动，即SPI
根据接口找到文件，文件内容是要加载的类的类名
使用ServiceLoader.load方法
每个线程启动的时候，默认把应用程序类加载器给它
破坏了双亲委派机制（按照双亲委派机制jdbc应该由Bootstrap调用，实际上是Application
自定义类加载器
- 加载任意路径的类
- 框架设计中通过接口来实现，希望解耦
- 隔离这些类，不同应用的同名类都可以加载，常见于tomcat
- 步骤
- 集成ClassLoader父类
- 遵从双亲委派机制，重写findClass方法
- 读取类文件的字节码
- 调用父类的defineClass方法加载类
- 使用者调用该类加载器的loadClass方法
- 用不同的类加载器会被加载两次，得到不同的类对象
运行期优化
第0层，解释执行
1层，使用C1编译期编译执行（不带profiling)
2层，使用C1编译期编译执行（带基本profiling)
3层，使用C1编译期编译执行（带完全profiling)
4层，使用C2编译期编译执行
profiling是指在运行过程中收集一些程序执行状态的数据，如方法调用次数，循环的回边次数
C2使用了逃逸分析，没有逃逸（没有在外部使用）的对象就不会生成
方法内联
- 将方法内的代码拷贝黏贴到调用者的位置（直接调用调用者给的参数）
- 可以进行常量折叠优化，即一个变量一直是同一个值，就直接将变量变成这个值
字段优化
- 如果允许方法内联，将首次读到的外部的数组长度，数组等对象缓存为一个局部变量
反射优化
- 一开始调用本地方法访问器
- 达到阈值之后，使用一个运行期间动态生成的新的方法访问器，替换原本方法访问器，变成了直接正常访问，不是反射执行
- 相当于生成了虚拟类，直接调用
#内存模型 - JMM定义了一套在多线程读写共享数据时（成员变量，数组）时，对数据的可见性，有序性，和原子性的规则和保障
####使用synchronized关键字
原子性
- 同一时刻只能有一个线程进入被synchronized修饰的对象
- 一个线程进入监视器（monitor),直接进入owner，第二个线程进入无法进入owner，只能进入EntryLIST
- 第一个线程释放离开owner，entryList中的线程争抢owner
- synchronized范围尽量大，减少加锁解锁线程
- 加锁必须是同一个对象
- 静态变量的自增和自减不是原子性,如下面的代码输出结果就不是0
public class test2 {static int i = 0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException{Thread t1 = new Thread(() ->{for(int j = 0;j<50000;j++){i++;}});Thread t2 = new Thread(() ->{for(int j = 0;j<50000;j++){i++;}});t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(i);}
}
可见性
- 由于jvm把成员变量放到了高速缓存内，所以修改成员变量不会影响线程
- 解决方法，volatile关键字，修饰成员变量和静态变量，可以避免线程从自己的工作缓存中查找这个值，而必须到主存中获取它的值，线程中操作这个值也会直接影响主存
- 这样可以保证可见性，即一个线程能看到另一个线程对它的修改，不能保证原子性
- 只能用于一个线程写，多个线程读的情况
- synchronized语句既能保证原子性，也能保证可见性，但是属于重量级操作，性能较低
- 在线程循环内加println就可以导致可见性，因为println是synchronized修饰的
####有序性 - 指令重排会破坏原本的顺序
- 给变量加volatile修饰就能避免指令重排
- 可见性规则总结
- 线程解锁m前对变量的写，对接下来对m加锁的其他线程对该变量的读乐可见
- 线程对volatile变量的写，对其他线程对该变量的读可见
- 线程start前对变量的写，在该线程开始后对该线程可见、
- 线程结束前对变量的写，对其他变量得知它结束后的读可见（如调用t1.isAlive()或者t1.join())
- 线程t1打断t2前t2对变量的写，对其他线程得知t2被打断后的读对变量可见（通过t2.interrupted和t2.isInterrupted)
CAS与原子类
CAS
- 是一种乐观锁的思想
- 不加锁，对volatile变量操作，在一开始先储存共享变量的旧值
- 结束时用compareAndSwap对旧值和共享变量现在的值进行比较
- 如果与预期相同，就返回true，成功退出
- 如果不同，返回false,重新进入while循环，重新判断
- 因为没有synchronized所以不会阻塞，效率高
- 但是如果竞争激烈，重试就会频繁发生，影响效率
- 适合多核CPU场景，竞争不太激烈
乐观锁与悲观锁
- 乐观锁：乐观估计别人不会来就该我的线程，如果被修改了，再重新来一次
- 悲观锁：悲观估计别人会来修改我的线程，给线程上锁，解锁后别人才能操作
原子操作类
synchronized优化
- 每个对象都有对象头，包括指向class文件的指针和Mark Word
- Mark Word平时储存对象的哈希码，分代年龄（新生代，老年代)
- 加锁时，这些信息就根据情况被替换为标记位，线程锁记录指针，重量级锁指针，线程ID等内容
轻量级锁
- 多线程的访问时间是交错的
- 第二个线程进入时会提醒第一个线程，第一个线程就把锁升级为重量级锁
- 每个线程的栈帧中都会有锁记录的结构，内部储存锁定对象的Mark Word，而原本的Mark Word存储锁的地址，解锁的时候再交换回去
锁膨胀
- 线程2尝试加轻量级锁，发现CAS无法操作成功，是因为线程1已经为它加上了轻量级锁，这时候进行锁膨胀，将线程1轻量级锁变为重量级锁，线程2进入阻塞
- 此时Mark Word的数据变成重量锁的指针，线程一解锁的时候就会唤醒阻塞中的线程争夺锁
重量级锁
- 自旋优化，线程二加锁失败不会马上阻塞，先不停，不断自选重试，看那个锁有没有被放开，如果放开了线程2就直接加锁
- 自旋多次失败，进入阻塞
- 自适应，动态的，会占用CPU，需要多核CPU
偏向锁
- 偏向锁在锁重铸的时候不会重新加锁，而轻量级锁会重新加锁
- 对象头里存在的是线程id，如果发现这个id就是自己，就不会重新加锁
- 如果有其它锁竞争就会将偏向锁升级为轻量级锁，会触发STW
- 访问hashcode，因为hashcode被交换到栈帧里了，所以需要撤销偏向锁
- 可以重新偏向另一个线程
- 批量进行，以类为单位
- 如果改变次数太多，自动禁用偏向，改为不可偏向锁
其他锁优化
- synchronized代码块尽可能短，不要包裹太多
- 减少锁的力度，将一个锁拆分成多个锁
- 锁粗化，多个循环进入同步块不如同步块内多次循环
- 锁消除，如果某个局部变量不会逃逸，就忽略锁
- 读写分离，复制到一个新数组再读
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