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　　一.晚期運(yùn)行期優(yōu)化

　　即時(shí)編譯器JIT

　　即時(shí)編譯器JIT的作用就是熱點(diǎn)代碼轉(zhuǎn)換為平臺(tái)相關(guān)的機(jī)器碼，并進(jìn)行優(yōu)化，它并不是一個(gè)虛擬機(jī)所必須的部分，只能說有它是錦上添花。

　　熱點(diǎn)代碼

　　熱點(diǎn)代碼分類

　　· 被多次調(diào)用的方法

　　· 被多次調(diào)用的循環(huán)體

　　熱點(diǎn)探測(cè)判定方法

　　· 基于采樣的熱點(diǎn)探測(cè)，虛擬機(jī)周期性地檢查棧頂，發(fā)現(xiàn)某個(gè)方法經(jīng)常出現(xiàn)在棧頂，那么這個(gè)方法就是熱點(diǎn)方法，簡單高效但不精確

　　· 基于計(jì)數(shù)器熱點(diǎn)探測(cè)，為每個(gè)方法建立計(jì)數(shù)器來統(tǒng)計(jì)執(zhí)行次數(shù)，超過閾值就是熱點(diǎn)方法，Hotpot就是采用這種方法。分為方法計(jì)數(shù)器(統(tǒng)計(jì)方法)，回邊計(jì)數(shù)器(統(tǒng)計(jì)循環(huán))

　　編譯過程(Client Complier)

　　第一階段

　　· 將字節(jié)碼構(gòu)造成高級(jí)中間代碼表示(HIR)

　　第二階段

　　· 將HIR變?yōu)長IR

　　第三階段

　　· 使用線性掃描算法，在LIR上分配寄存器，產(chǎn)生機(jī)器代碼

　　優(yōu)化方法

　　公共子表達(dá)式優(yōu)化

　　當(dāng)一個(gè)表達(dá)式A的結(jié)果已經(jīng)計(jì)算過了，且A中的所有變量都沒有發(fā)生過變化，那么下一次要用到A時(shí)就不用計(jì)算了，而是直接取之前A的結(jié)果。

　　數(shù)組邊界檢查消除

　　方法內(nèi)聯(lián)

　　逃逸分析

　　逃逸的定義:一個(gè)在方法里定義的變量，作為參數(shù)傳遞給其他方法(方法逃逸)，或者賦值給類變量(線程逃逸)。

　　優(yōu)化方法:

　　棧上分配:不會(huì)逃逸的對(duì)象就不在堆上分配了，就在棧上分配，那么對(duì)象所占的空間就可以隨棧幀的出棧而銷毀，減少垃圾收集系統(tǒng)的壓力。

　　同步消除:如果一個(gè)變量肯定不會(huì)逃逸出線程，那么關(guān)于這個(gè)變量的同步措施就可以去掉。

　　二.Java內(nèi)存模型與線程

　　內(nèi)存模型

　　說了這么多的內(nèi)存模型，到底什么是內(nèi)存模型呢?

　　特定的操作協(xié)議下，對(duì)特定的內(nèi)存或高速緩存進(jìn)行讀寫訪問的過程抽象。

　　它的作用是定義程序中各個(gè)共享的變量的訪問規(guī)則，即如何將變量寫入內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量。Java內(nèi)存模型有主內(nèi)存與工作內(nèi)存之分，所有變量存在主內(nèi)存中，線程則是擁有自己的工作內(nèi)存，它是主內(nèi)存的副本拷貝，線程只能讀寫工作內(nèi)存。

　　8種原子操作

　　· lock(鎖定):作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)變量標(biāo)識(shí)為一條線程獨(dú)占的狀態(tài)。

　　· unlock(解鎖):作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定。

　　· read(讀取):作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)變量的值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)骄€程的工作內(nèi)存中，以便隨后的 load 動(dòng)作使用。

　　· load(載入):作用于工作內(nèi)存的變量，它把 read 操作從主內(nèi)存中得到的變量值放入工作內(nèi)存的變量副本中。

　　· use(使用):作用于工作內(nèi)存的變量，它把工作內(nèi)存中一個(gè)變量的值傳遞給執(zhí)行引擎，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)需要使用到變量的值的字節(jié)碼指令時(shí)將會(huì)執(zhí)行這個(gè)操作。

　　· assign(賦值):作用于工作內(nèi)存的變量，它把一個(gè)從執(zhí)行引擎接收到的值賦給工作內(nèi)存的變量，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)給變量賦值的字節(jié)碼指令時(shí)執(zhí)行這個(gè)操作。

　　· store(存儲(chǔ)):作用于工作內(nèi)存的變量，它把工作內(nèi)存中一個(gè)變量的值傳送到主內(nèi)存中，以便隨后的 write 操作使用。

　　· write(寫入):作用于主內(nèi)存的變量，它把 store 操作從工作內(nèi)存中得到的變量的值放入主內(nèi)存的變量中。

　　volatile變量的特殊規(guī)則

　　volatile的特性是保證此變量對(duì)所有線程的可見性，即當(dāng)變量的值修改后，其他線程可以立即知道發(fā)生的變化。普通變量則是修改完值后，需要寫回主內(nèi)存，然后其他線程再從主內(nèi)存讀取該數(shù)據(jù)。volatile還可以通過內(nèi)存屏障來禁止指令的重排序。綜合來講它的讀操作和普通變量差不多，寫操作慢一點(diǎn)。

　　long和double變量的特殊規(guī)則

　　8種操作一般都是原子性的，但是對(duì)于64位的數(shù)據(jù)，內(nèi)存模型允許將沒有被volatile修飾的64位數(shù)據(jù)的讀寫操作劃分為兩次32位的操作進(jìn)行---->非原子協(xié)定但一般我們不需要將long和double聲明為volatile。

　　先行發(fā)生原則

　　· 程序次序規(guī)則

　　· 管程鎖定規(guī)則

　　· volatile變量規(guī)則

　　· 線程啟動(dòng)規(guī)則

　　· 線程終止規(guī)則

　　· 線程中斷規(guī)則

　　· 對(duì)象終結(jié)規(guī)則

　　· 傳遞性

　　Java與線程

　　Java的Thread類大多API都是Native方法，是與平臺(tái)相關(guān)的。

　　實(shí)現(xiàn)線程的三種方式

　　· 使用內(nèi)核線程實(shí)現(xiàn):內(nèi)核線程即直接由操作系統(tǒng)內(nèi)核支持的線程，由內(nèi)核來完成線程切換，程序使用輕量級(jí)進(jìn)程接口與內(nèi)核線程一對(duì)一的關(guān)系，內(nèi)核線程再經(jīng)由線程調(diào)度器分派給CPU。

　　· 使用用戶線程實(shí)現(xiàn):用戶線程的建立同步銷毀調(diào)度完全在用戶態(tài)中完成，不需切換到內(nèi)核態(tài)，一對(duì)多的關(guān)系。

　　· 用戶線程+輕量級(jí)進(jìn)程:多對(duì)多的關(guān)系。

　　線程的調(diào)度

　　協(xié)同式調(diào)度

　　線程的執(zhí)行時(shí)間由線程自己控制，執(zhí)行完后再主動(dòng)通知系統(tǒng)切換線程，可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)線程長時(shí)間地阻塞

　　搶占式調(diào)度

　　由系統(tǒng)分配時(shí)間，線程可以主動(dòng)讓出時(shí)間但是不能主動(dòng)獲得時(shí)間，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)確定順序

　　線程的狀態(tài)

　　· 新建:剛剛創(chuàng)建還未啟動(dòng)

　　· 運(yùn)行:正在執(zhí)行或者等待分配時(shí)間

　　· 無限等待:不會(huì)被CPU分配時(shí)間，需要其他線程顯式喚醒

　　· 有限等待:在一段時(shí)間后由系統(tǒng)自動(dòng)喚醒

　　· 阻塞:等待一個(gè)排他鎖

　　· 結(jié)束

　　三.線程安全與鎖優(yōu)化

　　線程安全的程度，依次減弱

　　· 不可變，將對(duì)象中帶狀態(tài)的變量都置為final

　　· 絕對(duì)線程安全，完全符合線程安全定義

　　· 相對(duì)線程安全，對(duì)這個(gè)對(duì)象的單獨(dú)的操作是線程安全的，如Vector，HashTable等

　　· 線程兼容，對(duì)象本身不是線程安全的，但是可以在調(diào)用端正確地使用同步手段才能保證在并發(fā)環(huán)境下正常使用。

　　· 線程對(duì)立，無論調(diào)用端如何努力，都不可能實(shí)現(xiàn)線程安全

　　線程安全的實(shí)現(xiàn)方法

　　1、互斥同步

　　synchronized關(guān)鍵字會(huì)在代碼塊的前后分別形成monitorenter和monitorexit指令，這兩個(gè)指令需要一個(gè)reference對(duì)象參數(shù)，該鎖有一個(gè)計(jì)數(shù)器以實(shí)現(xiàn)同步，進(jìn)入時(shí)將計(jì)數(shù)器+1，退出時(shí)-1，本線程可重入，其他線程需阻塞等待。synchronized的缺點(diǎn)是由于Java線程是映射到操作系統(tǒng)的，所以喚醒阻塞一個(gè)線程都需要系統(tǒng)幫忙，需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到內(nèi)核態(tài)，耗費(fèi)很多處理器時(shí)間。

　　ReentrantLock對(duì)synchronized的優(yōu)勢(shì):

　　· 等待可中斷

　　· 公平鎖:必須按照申請(qǐng)鎖的時(shí)間順序來一次獲得鎖

　　· 鎖綁定多個(gè)條件

　　2、非阻塞同步

　　為了解決線程阻塞和喚醒所帶來的性能問題，先對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，如果沒有競(jìng)爭就成功了，否則就補(bǔ)償(不斷重試直到成功)

　　3、無同步方案

　　· 可重入代碼

　　· 線程本地存儲(chǔ)，把共享數(shù)據(jù)的范圍限制到線程內(nèi)，ThreadLocalMap以ThreadLocalHashMap為鍵,以本地線程變量為值的K-V對(duì)

　　鎖優(yōu)化

　　鎖優(yōu)化的方案有以下幾種:

　　· 自旋鎖:為了減少線程阻塞與喚醒的消耗，線程在被阻塞時(shí)可以執(zhí)行一個(gè)忙循環(huán)(自旋)

　　· 鎖消除:對(duì)不存在共享數(shù)據(jù)競(jìng)爭的鎖進(jìn)行消除

　　· 鎖粗化:在一個(gè)代碼塊內(nèi)對(duì)一個(gè)對(duì)象連續(xù)的地加鎖解鎖，就對(duì)整個(gè)代碼塊一次性加鎖減少性能損耗

　　· 輕量級(jí)鎖:無競(jìng)爭地情況下使用CAS操作去消除同步使用地互斥量

　　· 偏向鎖:鎖會(huì)偏向于第一個(gè)獲得它地線程