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　　一.晚期運行期優(yōu)化

　　即時編譯器JIT

　　即時編譯器JIT的作用就是熱點代碼轉(zhuǎn)換為平臺相關(guān)的機器碼，并進行優(yōu)化，它并不是一個虛擬機所必須的部分，只能說有它是錦上添花。

　　熱點代碼

　　熱點代碼分類

　　· 被多次調(diào)用的方法

　　· 被多次調(diào)用的循環(huán)體

　　熱點探測判定方法

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

　　· 基于計數(shù)器熱點探測，為每個方法建立計數(shù)器來統(tǒng)計執(zhí)行次數(shù)，超過閾值就是熱點方法，Hotpot就是采用這種方法。分為方法計數(shù)器(統(tǒng)計方法)，回邊計數(shù)器(統(tǒng)計循環(huán))

　　編譯過程(Client Complier)

　　第一階段

　　· 將字節(jié)碼構(gòu)造成高級中間代碼表示(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)生機器代碼

　　優(yōu)化方法

　　公共子表達式優(yōu)化

　　當(dāng)一個表達式A的結(jié)果已經(jīng)計算過了，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時就不用計算了，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:不會逃逸的對象就不在堆上分配了，就在棧上分配，那么對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:如果一個變量肯定不會逃逸出線程，那么關(guān)于這個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，對特定的內(nèi)存或高速緩存進行讀寫訪問的過程抽象。

　　它的作用是定義程序中各個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，它把一個變量標(biāo)識為一條線程獨占的狀態(tài)。

　　· unlock(解鎖):作用于主內(nèi)存的變量，它把一個處于鎖定狀態(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)存中一個變量的值傳遞給執(zhí)行引擎，每當(dāng)虛擬機遇到一個需要使用到變量的值的字節(jié)碼指令時將會執(zhí)行這個操作。

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

　　· store(存儲):作用于工作內(nèi)存的變量，它把工作內(nèi)存中一個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。

　　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

　　· 線程啟動規(guī)則

　　· 線程終止規(guī)則

　　· 線程中斷規(guī)則

　　· 對象終結(jié)規(guī)則

　　· 傳遞性

　　Java與線程

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

　　實現(xiàn)線程的三種方式

　　· 使用內(nèi)核線程實現(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，程序使用輕量級進程接口與內(nèi)核線程一對一的關(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)，一對多的關(guān)系。

　　· 用戶線程+輕量級進程:多對多的關(guān)系。

　　線程的調(diào)度

　　協(xié)同式調(diào)度

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

　　搶占式調(diào)度

　　由系統(tǒng)分配時間，線程可以主動讓出時間但是不能主動獲得時間，通過設(shè)置優(yōu)先級確定順序

　　線程的狀態(tài)

　　· 新建:剛剛創(chuàng)建還未啟動

　　· 運行:正在執(zhí)行或者等待分配時間

　　· 無限等待:不會被CPU分配時間，需要其他線程顯式喚醒

　　· 有限等待:在一段時間后由系統(tǒng)自動喚醒

　　· 阻塞:等待一個排他鎖

　　· 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，將對象中帶狀態(tài)的變量都置為final

　　· 絕對線程安全，完全符合線程安全定義

　　· 相對線程安全，對這個對象的單獨的操作是線程安全的，如Vector，HashTable等

　　· 線程兼容，對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。

　　· 線程對立，無論調(diào)用端如何努力，都不可能實現(xiàn)線程安全

　　線程安全的實現(xiàn)方法

　　1、互斥同步

　　synchronized關(guān)鍵字會在代碼塊的前后分別形成monitorenter和monitorexit指令，這兩個指令需要一個reference對象參數(shù)，該鎖有一個計數(shù)器以實現(xiàn)同步，進入時將計數(shù)器+1，退出時-1，本線程可重入，其他線程需阻塞等待。synchronized的缺點是由于Java線程是映射到操作系統(tǒng)的，所以喚醒阻塞一個線程都需要系統(tǒng)幫忙，需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到內(nèi)核態(tài)，耗費很多處理器時間。

　　ReentrantLock對synchronized的優(yōu)勢:

　　· 等待可中斷

　　· 公平鎖:必須按照申請鎖的時間順序來一次獲得鎖

　　· 鎖綁定多個條件

　　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，先對共享數(shù)據(jù)進行操作，如果沒有競爭就成功了，否則就補償(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，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

　　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，線程在被阻塞時可以執(zhí)行一個忙循環(huán)(自旋)

　　· 鎖消除:對不存在共享數(shù)據(jù)競爭的鎖進行消除

　　· 鎖粗化:在一個代碼塊內(nèi)對一個對象連續(xù)的地加鎖解鎖，就對整個代碼塊一次性加鎖減少性能損耗

　　· 輕量級鎖:無競爭地情況下使用CAS操作去消除同步使用地互斥量

　　· 偏向鎖:鎖會偏向于第一個獲得它地線程