线程同步可以说在日常开发中是用的很多,但对于其内部如何实现的,一般人可能知道的并不多。本篇文章将从如何实现简单的锁开始,介绍linux中的锁实现futex的优点及原理。
阅读前面的文章,我们已经知道了进程是操作系统对正在运行的程序的抽象。现代操作系统中,进程通常需要和其他进程进行通信。我们称之为进程间通信 问题。又叫做IPC(Inter Process Communication) 问题。IPC主要解决以下3个问题:
想必大家开发过程中都会用到多线程,用到多线程基本上都会用到条件变量,你理解的条件变量只是简单的wait和notify吗,最近工作中看同事也都只是简单的使用wait和notify,导致项目出现bug却不知如何fix bug,其实这里面还是有一些坑的,程序喵这里总结给大家。
Lua语言不支持真正的多线程,即不支持共享内存的抢占式线程。原因有两个,其一是IOS C没有提供这样的功能,因此也没有可移植的方法能在Lua中实现这种机制:
通过实验理解进程的概念,进程的组成(PCB结构),进程的并发执行和操作系统进行进程管理的相关原语(主要是进程的创建、执行、撤消)。
最近重新复习了一边并发的知识,发现自己之前对于并发的了解只是皮毛。这里总结以下Java并发需要掌握的点。
今天因为工作需要,需要帮同事用C语言(不是C++)写一个生产者消费者的任务队列工具库,考虑到不能使用任何第三库和C++的任何特性,所以我将任务队列做成一个链表,生产者在队列尾部加入任务,消费者在队列头部取出任务。很快就写好了,代码如下: /** * 线程池工具, ctrip_thread_pool.h * zhangyl 2018.03.23 */ #ifndef __CTRIP_THREAD_POOL_H__ #define __CTRIP_THREAD_POOL_H__ #include
在单用户多任务的操作系统中,或者多用户多任务的操作系统中,系统同时运行多个程序,这些程序的并行运行势必形成对系统资源的竞争使用。因此,操作系统必须能够处理和管理这种并行运行的程序,使之对资源的使用按照良性的顺序进行。
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LinkedBlockingQueue是BlockingQueue的链表实现,他的阻塞体现在put和take方法上,下面将通过源码介绍如何LinkedBlockingQueue是如何实现的阻塞队列。
👋 你好,我是 Lorin 洛林,一位 Java 后端技术开发者!座右铭:Technology has the power to make the world a better place.
Java中的Object类是所有类的父类,鉴于继承机制,Java把所有的类都需的方法放在了Object类里面,其中就包含要说的通知与等待。
协程可以颠倒调用者和被调用者的关系,而且这种灵活性解决了软件架构中被称为“谁是老大”或者”谁拥有主循环“的问题。这正是对诸如事件驱动编程、通过构造器构建迭代器和协作式多线程等几个看上去并不相关的问题的泛化,而协程以简单和高效的方式解决了这些问题。
该文介绍了shell脚本编程的一些基本概念和区别,包括shell脚本的书写规范、shell的类型以及不同shell的区别。
futex全称是fast user-space locking,也就是快速用户空间锁,在linux下使用C语言写多线程程序时,在需要线程同步的地方会经常使用pthread_mutex_lock()函数对临界区进行加锁,如果加锁失败线程就会挂起,这就是互斥锁。但是pthread_mutex_lock并不是立即进行系统调用,而是首先在用户态进行CAS操作,判断其它线程是否已经获取了锁,如果锁被其它线程获取了,再进行系统调用sys_futex(),将当前线程挂起。futex可以用在多线程程序中,也可以用在多进程程序中。互斥变量是一个32位的值。
而AQS中的控制线程又是通过LockSupport类来实现的,因此可以说,LockSupport是Java并发基础组件中的基础组件。LockSupport定义了一组以park开头的方法用来阻塞当前线程,以及unpark(Thread thread)方法来唤醒一个被阻塞的线程。LockSupport提供的阻塞和唤醒方法如下:
条件变量是线程间同步的一种机制,本文分析条件变量的实现和使用。我们先看一下条件变量的定义。
哈喽,我是子牙。十余年技术生涯,一路披荆斩棘从技术小白到技术总监到JVM专家到创业。技术栈如汇编、C语言、C++、Windows内核、Linux内核。特别喜欢研究虚拟机底层实现,对JVM有深入研究。分享的文章偏硬核,很硬的那种。
在前面章节,我们描述的并发控制的一些基本原理。其中一个重要原则就是“序列化”,也就数据库引擎要对交易提交的请求进行调度,调度的结果要使得每个交易就好像独占了引擎那样。要实现这样的效果就必须进行相应的加锁。但是加锁必然会降低高并发的效率,因此改进办法是实现两种锁,一种是互斥锁,他用于保证区块写入的安全性,一个区块加锁后其他任何操作,无论是读还是写,都不能执行,必须要等到互斥锁释放。另一种是共享锁,他运行多个读操作同时进行,但是不允许执行写操作,必须等到共享锁全部释放后才可以。
在面试题(四)中,我们对Synchronized应该有所印象了,它最大的特征就是在同一时刻只有一个线程能够获得对象的监视器(monitor),从而进入到同步代码块或者同步方法之中,即表现为互斥性(排它性)。
对于 java 多线程的wait()方法,我们在 jdk1.6 的说明文档里可以看到这样一段话:
下面代码演示2个等待线程通过CountDownLatch去等待3个工作线程完成操作:
AbstractQueuedSynchronizer(以下简写AQS)这个抽象类,因为它是 Java 并发包的基础工具类,是实现 ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore、FutureTask 等类的基础。
proc.go是Go语言runtime(运行时)的核心文件之一,它主要负责实现Go程序在操作系统上的进程管理和调度。
由于最近项目上遇到了高并发问题,而自己对高并发,多线程这里的知识点相对薄弱,尤其是基础,所以想系统的学习一下,以后可能会出一系列的JUC文章及总结 ,同时也为企业级的高并发项目做好准备。
对于信号量我们并不陌生。信号量在计算机科学中是一个很容易理解的概念。本质上,信号量就是一个简单的整数,对其进行的操作称为PV操作。进入某段临界代码段就会调用相关信号量的P操作;如果信号量的值大于0,该值会减1,进程继续执行。相反,如果信号量的值等于0,该进程就会等待,直到有其它程序释放该信号量。释放信号量的过程就称为V操作,通过增加信号量的值,唤醒正在等待的进程。
谈到并发,我们不得不说AQS(AbstractQueuedSynchronizer),所谓的AQS即是抽象的队列式的同步器,内部定义了很多锁相关的方法,我们熟知的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch、Semaphore等都是基于AQS来实现的。
大家好,我是易安!今天我们来探讨一个问题,Go 协程的实现原理。此“协程”非彼”携程“。
谈到并发,我们不得不说AQS(AbstractQueuedSynchronizer),所谓的AQS即是抽象的队列式的同步器,内部定义了很多锁相关的方法,例如:
ReentrantLock就是一个互斥锁。类比sync。套路都类似,只不过sync是基于对象头和类实现的,ReentrantLock基于AQS实现的。
JDK的并发包中提供了几个非常有用的并发工具类。 CountDownLatch、 CyclicBarrier和 Semaphore工具类提供了一种并发流程控制的手段。本文将介绍CountDownLatch(闭锁)的实现原理。在了解闭锁之前需要先了解AQS,因为CountDownLatch的实现需要依赖于AQS共享锁的实现机制。
(2) 单例,且非Boot ClassLoader加载的类不可以获得Unsafe单例。(除反射以外)
(本文知识点较多,如时间较多可以详细看看第3章的知识点;如时间不多可直接点上方目录,直接看第4部分代码实现来理解)
本文转自:https://www.javadoop.com/post/AbstractQueuedSynchronizer#toc4
一、Synchronized和ReentrantLock是怎么实现的,他们有什么区别
Doug Lea前辈在JDK5中编写的AbstractQueuedSynchronizer抽象同步框架非常精辟,整个代码里没有使用像synchronized这样调用底层硬件系统层面的锁指令来实现同步状态管理,完全是使用Java语言层面功能配合上轻量级的CAS自旋锁来构建的抽象同步器,总的来说AQS里面包含了二套api语义一种是独占锁,另一种是共享锁。这两套语义都是独立的,并不是说任何时候我们都需要同时使用这两种功能的。关于AQS的学习不建议一上去就关注AQS类源码本身,因为单看源码看不出来有任何精妙,反而容易让人迷惑,但是我们从其构建的工具类反看其如何使用AQS功能,结合具体案例则更容易理解。
几周前我写了篇关于并发的文章(透过 rust 探索系统的本原:并发篇),从使用者的角度介绍了常用的处理并发的工具:Mutex / RwLock / Channel,以及 async/await。今天我们讲讲这些并发手段背后的原语。这些原语,大家在操作系统课程时大多学过,但如果不是做一些底层的开发,估计大家都不记得了。今天,我们就来简单聊聊这些基础的并发原语,了解它们的差异,明白它们使用的场景,对撰写高性能的并发应用有很大的帮助。
当我们提到 juc 包下的锁,就不得不联系到 AbstractQueuedSynchronizer 这个类,这个类就是大名鼎鼎的 AQS,AQS 按字面意思翻译为抽象队列同步器,调用者可以通过继承该类快速的实现同步多线程下的同步容器。不管是我们熟悉的 ReadWriteLock 亦或是 ReentrantLock,或者 CountDownLatch 与 Semaphore,甚至是线程池类 ThreadPoolExecutor 都继承了 AQS。
如果你想深入研究Java并发的话,那么AQS一定是绕不开的一块知识点,Java并发包很多的同步工具类底层都是基于AQS来实现的,比如我们工作中经常用的Lock工具ReentrantLock、栅栏CountDownLatch、信号量Semaphore等,而且关于AQS的知识点也是面试中经常考察的内容,所以,无论是为了更好的使用还是为了应付面试,深入学习AQS都很有必要。
class Consumers(threading.Thread): def init(self): threading.Thread.init(self)
汇编语言对应cpu指令集(二进制机械码),兼容性不好,不能跨平台,arm的汇编和x86汇编差别很大 处理器指令集:https://blog.csdn.net/antony1776/article/details/83743856
开始之前先提一句, JAVA的内置锁在退出临界区之后是会自动释放锁的, 但是ReentrantLock这样的显式锁是需要自己显式的释放的, 所以在加锁之后一定不要忘记在finally块中进行显式的锁释放:
综述 Java的wait()、notify()学习三部曲由三篇文章组成,内容分别是: 一、通过阅读openjdk8的源码,分析和理解wait,notify在JVM中的具体执行过程; 二、修改J
协程并不是一个新的概念,它并不是 Kotlin 发明的。它们已经存在了几十年,并且在 Go 等其他一些编程语言中很受欢迎。
Java的wait()、notify()学习三部曲由三篇文章组成,内容分别是:一、通过阅读openjdk8的源码,分析和理解wait,notify在JVM中的具体执行过程;二、修改JVM源码,编译构建成新的JVM,把我们感兴趣的参数打印出来,结合具体代码检查和我们的理解是否一致;三、修改JVM源码,编译构建成新的JVM,按照我们的理解去修改关键参数,看能否达到预期效果;
大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。 引子 在编译2.6内核的时候,你会在编译选项中看到[*] Enable futex support这一项,上网查,有的资料会告诉你”不选这个内核不一定能正确的运行使用glibc的程序”,那futex是什么?和glibc又有什么关系呢? 1. 什么是Futex Futex 是Fast Userspace muTexes的缩写,由Hubertus Franke, Matthew Kirkwood, Ingo Molnar and Rusty Russell共同设计完成。几位都是linux领域的专家,其中可能Ingo Molnar大家更熟悉一些,毕竟是O(1)调度器和CFS的实现者。 Futex按英文翻译过来就是快速用户空间互斥体。其设计思想其实 不难理解,在传统的Unix系统中,System V IPC(inter process communication),如 semaphores, msgqueues, sockets还有文件锁机制(flock())等进程间同步机制都是对一个内核对象操作来完成的,这个内核对象对要同步的进程都是可见的,其提供了共享 的状态信息和原子操作。当进程间要同步的时候必须要通过系统调用(如semop())在内核中完成。可是经研究发现,很多同步是无竞争的,即某个进程进入 互斥区,到再从某个互斥区出来这段时间,常常是没有进程也要进这个互斥区或者请求同一同步变量的。但是在这种情况下,这个进程也要陷入内核去看看有没有人 和它竞争,退出的时侯还要陷入内核去看看有没有进程等待在同一同步变量上。这些不必要的系统调用(或者说内核陷入)造成了大量的性能开销。为了解决这个问 题,Futex就应运而生,Futex是一种用户态和内核态混合的同步机制。首先,同步的进程间通过mmap共享一段内存,futex变量就位于这段共享 的内存中且操作是原子的,当进程尝试进入互斥区或者退出互斥区的时候,先去查看共享内存中的futex变量,如果没有竞争发生,则只修改futex,而不 用再执行系统调用了。当通过访问futex变量告诉进程有竞争发生,则还是得执行系统调用去完成相应的处理(wait 或者 wake up)。简单的说,futex就是通过在用户态的检查,(motivation)如果了解到没有竞争就不用陷入内核了,大大提高了low-contention时候的效率。 Linux从2.5.7开始支持Futex。 2. Futex系统调用 Futex是一种用户态和内核态混合机制,所以需要两个部分合作完成,linux上提供了sys_futex系统调用,对进程竞争情况下的同步处理提供支持。 其原型和系统调用号为 #include <linux/futex.h> #include <sys/time.h> int futex (int *uaddr, int op, int val, const struct timespec *timeout,int *uaddr2, int val3); #define __NR_futex 240 虽然参数有点长,其实常用的就是前面三个,后面的timeout大家都能理解,其他的也常被ignore。 uaddr就是用户态下共享内存的地址,里面存放的是一个对齐的整型计数器。 op存放着操作类型。定义的有5中,这里我简单的介绍一下两种,剩下的感兴趣的自己去man futex FUTEX_WAIT: 原子性的检查uaddr中计数器的值是否为val,如果是则让进程休眠,直到FUTEX_WAKE或者超时(time-out)。也就是把进程挂到uaddr相对应的等待队列上去。 FUTEX_WAKE: 最多唤醒val个等待在uaddr上进程。 可见FUTEX_WAIT和FUTEX_WAKE只是用来挂起或者唤醒进程,当然这部分工作也只能在内核态下完成。有些人尝试着直接使用futex系统调 用来实现进程同步,并寄希望获得futex的性能优势,这是有问题的。应该区分futex同步机制和futex系统调用。futex同步机制还包括用户态 下的操作,我们将在下节提到。 3. Futex同步机制 所有的futex同步操作都应该从用户空间开始,首先创建一个futex同步变量,也就是位于共享内存的一个整型计数器。 当 进程尝试持有锁或者要进入互斥区的时候,对futex执行”down”操作,即原子性的给futex同步变量减1。如果同步变量变为0,则没有竞争发生, 进程照常执行。如果同步变量是个负数,则意味着有竞争发生,需要调用futex系统调用的futex_wait操作休眠当前进程。 当进程释放锁或 者要离开互斥区的时候,对futex进行”up”操作,
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