Java代码在编译后会变成Java字节码,字节码被类加载器加载到JVM里,JVM执行字节码,最终需要转化为汇编指令在CPU上执行,Java中所使用的并发机制依赖于JVM的实现和CPU的指令。本章我们将深入底层一起探索下Java并发机制的底层实现原理。
多处理器(multiprocessor)包括多个硬件处理器,每个都能执行一个顺序程序。当讨论多处理器架构的时候,基本的时间单位是指令周期(cycle):即处理器提取和执行一条指令需要的时间。
在《图解 | CPU-Cache》一文中介绍了VIVT、PIPT、VIPT三种Cache查找方式。
虽然我喜欢分级页表,但是反置页表才是更加自然的方式。之所以叫做 反置 页表,大概是因为它颠倒我们常规理解的寻址:
为了提高程序运行的性能,现代CPU在很多方面对程序进行了优化。例如:CPU高速缓存。尽可能避免处理器访问主内存的时间开销,处理器大多会利用缓存以提高性能。
Volatile是轻量级的synchronize,在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。
各CPU共享相同的物理内存,每个 CPU访问内存中的任何地址所需时间是相同的,因此SMP也被称为一致存储器访问结构(UMA:Uniform Memory Access)
Java内存模型英文叫做(Java Memory Model),简称为JMM。Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型来屏蔽掉各种硬件和系统的内存访问差异,实现平台无关性。
Loom 是一个用于测试并发代码的工具。Loom 会运行多次用例,同时会枚举在多线程环境下可能遇到的行为,并验证内存访问、内存分配和释放是否正确。
Volatile可能是面试里面必问的一个话题吧,对他的认知很多朋友也仅限于会用阶段,今天我们换个角度去看看。
在硬件中,为了解决处理器与内存的速度矛盾,在两者之间使用了高速缓存,但也引入了新的问题:缓存一致性。
深入理解Volatile 初步认识 public class ThreadDemo1 { public static boolean stop = false; public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException
最早的数据库是在单台支持多任务的物理机器上运行的,这种集中式的数据库系统仍然在被广泛使用,如今在集中式数据库系统上运行的企业级应用可能拥有成千上万的用户,数据库的规模从兆字节到数百G字节不等。
java的后端服务器开发中"高效并发"是我们经常会碰到的,而要写出高效的代码需要更多的积累与实践。而一些基础的内容是往这个方向发展的基石。所以我们就来介绍下。
该文介绍了Java并发编程的基础知识,包括线程、锁、条件变量、线程池等,并通过实例进行了详细的解释。同时还介绍了volatile关键字的作用和使用场景,以及通过代码例子讲解了多线程中出现的竞争问题以及解决方案。
1.修改态(Modified),此cache行已被修改过(脏行),内容已不同于主存,为此cache专有。 2.专有态(Exclusive),此cache行内容同于主存,但不出现于其他cache中。 3.共享态(Shared),此cache行内容同于主存,但也出现于其他cache中。 4.无效态(Invalid),此cache行内容无效,需要从主内存重新加载。
CAS 可以简单描述比较并交换,Java中轻量级锁的理论支持。CAS很早就出现了,并且以此为理论基础实现了很多有趣的工具,Java依赖的就是操作系统中的cmpxchg指令。 ps:这里的CAS是compare and swap
计算机系统是由硬件和系统软件组成的,它们共同协作以运行应用程序。计算机内部的信息被表示为一组组的位,它们依据上下文有不同的解释方式。程序被其他程序翻译成不同的形式,开始时是ASCII文本,然后被编译器和链接器翻译成二进制可执行文件。
本文主要来学习内存屏障和 CPU 缓存知识,以便于我们去了解 CPU 对程序性能优化做了哪些努力。
对于多处理器环境,这种情况变得更为复杂,因为每个CPU不但有自己的内部寄存器,还有本地高速缓存。对于这种环境,A的副本会同时出现在多个高速缓存中。由于多个CPU
上一篇文章说了 CAS 原理,其中说到了 Atomic* 类,他们实现原子操作的机制就依靠了 volatile 的内存可见性特性。如果还不了解 CAS 和 Atomic*,建议看一下我们说的 CAS 自旋锁是什么 并发的三个特性 首先说我们如果要使用 volatile 了,那肯定是在多线程并发的环境下。我们常说的并发场景下有三个重要特性:原子性、可见性、有序性。只有在满足了这三个特性,才能保证并发程序正确执行,否则就会出现各种各样的问题。 原子性,上篇文章说到的 CAS 和 Atomic* 类,可以保证简单
在 Java 并发编程中,有 3 个最常用的关键字:synchronized、ReentrantLock 和 volatile。
这段时间在学习java并发编程这方面的知识,目前正在看《java并发编程之美》,书写的感觉蛮不错的,很细致,个人觉得少了点实际应用场景的案例,但总体来说各方面的知识点写的很详细,从原理到demo都会呈现给读者,此外还看了咕咆的一些教学视屏,里面的讲解让我深有体会,赶紧开个学习专题用以记录自己学习的点点滴滴。
2.1-volatile的应用(wall la tai l 还是 wall lei tai l)
我们知道volatile关键字的作用是保证变量在多线程之间的可见性,它是java.util.concurrent包的核心,没有volatile就没有这么多的并发类给我们使用。
我们知道,计算机CPU和内存的交互是最频繁的,内存是我们的高速缓存区。而刚开始用户磁盘和CPU进行交互,CPU运转速度越来越快,磁盘远远跟不上CPU的读写速度,才设计了内存,但是随着CPU的发展,内存的读写速度也远远跟不上CPU的读写速度,因此,为了解决这一矛盾,CPU厂商在每颗CPU上加入了高速缓存,用来缓解这种症状,因此,现在CPU同内存交互就变成了下面的样子。
在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要的角色。 volatile是轻量级的 synchronized,它在高并发中保证了共享变量的“可见性”。
对于volatile这个关键字,相信很多朋友都听说过,甚至使用过,这个关键字虽然字面上理解起来比较简单,但是要用好起来却不是一件容易的事。
当问到 Java 内存模型的时候,一定要注意,Java 内存模型(Java Memory Model,JMM)它和 JVM 内存布局(JVM 运行时数据区域)是不一样的,它们是两个完全不同的概念。
关于计算机系统处理器资源的高效使用,计算机系统设计就引入高速缓存以解决CPU 运算速度与主内存存储速度之间的速度不匹配问题;引入指令重排来提升 CPU 内部运算单元的执行利用效率。
volatile通常被比喻成”轻量级的synchronized”,也是Java并发编程中比较重要的一个关键字。和synchronized不同,volatile是一个变量修饰符,只能用来修饰变量。无法修饰方法及代码块等。
存取速度比较:L1缓分成两种,一种是指令缓存,一种是数据缓存。L2缓存和L3缓存不分指令和数据。L1和L2缓存在第一个CPU核中,L3则是所有CPU核心共享的内存。L1、L2、L3的越离CPU近就越小,速度也越快,越离CPU远,速度也越慢。再往后面就是内存,内存的后面就是硬盘。我们来看一些他们的速度:
在多线程并发编程中synchronized和Volatile都扮演着重要的角色,Volatile是轻量级的synchronized,它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时,另外一个线程能读到这个修改的值。它在某些情况下比synchronized的开销更小,下面我们将深入分析Voliate的实现原理。
像之前我在2019,船往哪里开呢?提到的的,我会慢慢把内容做起来,包括非原创的,挑选质量较高的文章分享给大家,也有船员开始给我推荐内容书籍等,也有约稿的,非常感谢大家支持。
理解volatile底层原理之前,首先介绍关于缓存一致性协议的知识。 背景:计算机在执行程序时,每条指令都是由CPU调度执行的。CPU执行计算指令时,产生与内存(物理内存)通讯的过程(即数据的读取和写入),由于CPU执行速度很快,而从内存读取数据和内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多,因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行,会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存(Cache)。
背景:计算机在执行程序时,每条指令都是由CPU调度执行的。CPU执行计算指令时,产生与内存(物理内存)通讯的过程(即数据的读取和写入),由于CPU执行速度很快,而从内存读取数据和内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多,因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行,会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存(Cache)。
局域性原理:程序常常重复使用它们最近用过的数据和指令。一条广泛适用的经验规律是:一个程序90%的执行时间花费在仅10%的代码中。局域性意味着我们可以根据一个程序最近访问的指令和数据,比较准确地预测它近期会使用哪些内容。局域性的原理也适应于数据访问,不过不像代码访问那样明显。
最近,业务增长的很迅猛,对于我们后台这块也是一个不小的挑战,这次遇到的核心业务接口的性能瓶颈,并不是单独的一个问题导致的,而是几个问题揉在一起:我们解决一个之后,发上线,之后发现还有另一个的性能瓶颈问题。这也是我经验不足,导致没能一下子定位解决;而我又对我们后台整个团队有着固执的自尊,不想通过大量水平扩容这种方式挺过压力高峰,导致线上连续几晚都出现了不同程度的问题,肯定对于我们的业务增长是有影响的。这也是我不成熟和要反思的地方。这系列文章主要记录下我们针对这次业务增长,对于我们后台微服务系统做的通用技术优化,针对业务流程和缓存的优化由于只适用于我们的业务,这里就不再赘述了。本系列会分为如下几篇:
主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于服务器来讲,这个认识也出现了偏差。至今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系,即使是两大处理器厂家Intel和AMD,在这点上也存在着很大的争议,我们从Intel的产品的发展趋势,可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家,有人曾经拿过一快1G的全美达来做比较,它的运行效率相当于2G的Intel处理器。
learn from 《深入理解计算机系统》 编译过程 📷 高速缓存存储器,访问速度非常快 📷 无论是在单核还是多核系统中,一个CPU看上去都像是在并发地执行多个进程,这是通过处理器在进程间切换来实现的。操作系统实现这种交错执行的机制称为上 下文切换。 线程运行在进程的上下文中,并共享同样的代码和全局数据。 多线程之间 比 多进程之间 更容易共享数据,也因为 线程 一般来说都 比 进程 更高效。当有多处理器可用的时候,多线程也是一种使得程序可以运行得更快的方法 多核处理器:减少了处理任务时的模
PVP:Player VS Player PVP拥有多个高性能向量处理器,有向量寄存器和指令缓冲,不用高速缓存,共享内存。
为了提高程序运行的性能,现代CPU在很多方面对程序进行了优化。: 例如: CPU高速缓存。 尽可能地避免处理器访问主内存的时间开销,处理器大多会利用缓 存(cache)以提高性能。
缓存一致性: “让计算机并发处理多个任务”和“更充分利用计算机处理器的效能”之间看起来是因果关系,但实现起来非常麻烦。因为绝大多数运算任务都需要与内存交互,并非纯粹的计算。由于处理器和内存的处理速度不匹配(处理器运算速度远大于从内存中读取数据的速度),所以现代计算机系统通常加入一层高速缓存(Cache)来作为内存和处理器之间的缓冲:将运算需要的数据复制到Cache中,让运算能快速进行;运算结束后再从缓存同步到内存中。这样处理器可以不用等待缓慢的内存读写。 这种方法解决了处理器和内存之间的速度问题,但引入了一
原子操作在并发编程中是很重要的概念之一,java中的并发的原子操作和各种锁的实现都少不了CAS的影子,本文从AtomicReferenceFieldUpdater类的使用开始说起,由浅入深,层层深挖,最终挖到硬件来描述并发领域中的最重要的概念:原子操作。 目录: 1、AtomicReferenceFieldUpdater的使用。 2、AtomicReferenceFieldUpdater源码分析。 3、CAS基本介绍。 4、CAS 底层原理。 5、CPU锁的种类。 5、CAS的缺点 使用 AtomicR
为了提高程序的运行性能, 现代CPU在很多方面对程序进行了优化 例如: CPU高速缓存, 尽可能的避免处理器访问主内存的时间开销, 处理器大多会利用缓存以提高性能
一旦一个共享变量(类的成员变量、 类的静态成员变量) 被 volatile 修饰之后, 那么就具备了两层语义:
不知朋友们在编写多线程代码时,对于共享内存变量是否很好的处理呢,接下来我们将介绍volatile语义、特性、和使用。
Java内存模型是在硬件内存模型上的更高层的抽象,它屏蔽了各种硬件和操作系统访问的差异性,保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能达到一致的效果。 Java内存模型是不可见的,它并不是一个真实的东西,它只是一个概念、一个规范。
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