System类详解-3 volatile关键字 shutdownhooks 字符串连接符(+)问题
System类
----以下第一章节“volatile关键字“部分来自于http://www.importnew.com/18126.html
一.volatile关键字
1.内存模型的相关概念
计算机在执行程序的时候,每条指令都是在cpu中执行的,而执行指令的过程中,势必涉及到输入的读取和写入。由于程序在运行的过程中是临时存放在主存(物理内存)。这时就存在一个问题,由于cpu执行速度很快,而从主存读取数据和向内存中写入数据的过程跟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,会大大降低执行的速度。因此在cpu里面就有了高速缓存(cache)
高速缓存:在程序运行的过程中,会将运算需要的数据从主存赋值一份到高速缓存中,那么cpu进行计算时就可以直接从它的告诉缓存中读取数据和向其中写入数据,当运算结束之后,再将高速缓存中的数据刷新到主存中。
废话不说,上图:
所以自然而然的一个情况就是,另一个线程在变量i被刷新回内存之前读i的话,它读取的就是运算前的值,而不是运算后的值 。上面的过程如下:
- 线程1从主存中读取i的值,然后进行运算
- 在线程1把结果写会主存之前,线程2读取或写入i
错误原因:i=i+1,不是一个原子操作,解决办法:加锁
介绍一个概念:原子操作
如果一个操作执行,那么它就执行完,中间不允许有任何的打断,即就好像其它线程不存在一样。解决方法:对线程访问的资源加锁,在当前情况下,只允许当前线程访问资源。而不允许其它线程访问资源。
而volatile关键字的作用就是:保证变量的可见性 在cpu里面经过运算的变量,会被立刻从高速缓存刷新回主存,结果让别的线程可见,但是这个只能保证可见性(即多个线程同时访问相同的资源,其中某个线程对资源的修改在其它线程是可见的,即其它线程都知道某个线程对这个资源进行了修改 ,但者并不能保证线程对共享资源的互斥访问)
volatile另一层作用:禁止指令重排序
1)当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时,在其前面的操作的更改肯定全部已经进行,且结果已经对后面的操作可见;在其后面的操作肯定还没有进行;
2)在进行指令优化时,不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行,也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。
并发编程中的三个概念:
原子性,可见性,有序性(指令重排序)
1> 原子性
java通过Synchronized关键字和Lock来实现,由于在线程访问资源的过程中对资源加锁,能够保证在任何时刻只有一个线程访问资源,从而保证了原子性
2>可见性
volatile
Synchronized和Lock能保证在任一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码,并且在释放锁之前会将对变量的修改帅新到主存当中。因此可以保证可见性
2>有序性
volatile关键字只能保证部分的有序性,禁止指令重排序
Synchronized和Lock保证任意时刻只有一个线程执行同步代码块,自然就保证了有序性
总结:Synchronized和Lock能保证原子性,可见性,有序性
volatile关键字能保证可见性,部分有序性,但不能保证原子性--即一个线程对资源进行修改时,其他线程不能对当前资源进行修改
可是你会问了为什么要在System类中说明这个关键字呢:关键就在于System类中有一个SecurityManager的引用security,它是volatile的,这是什么意思呢,如果在多线程的情况下,一个线程对security这个引用进行了修改,其它线程就可以看见,比如我在线程1中在系统中注册了一个SecurityManager,security =new SecurityManager() ,其它线程再获取security的时候,就不应该为null了
二.Shutdownhooks
注册一个新的虚拟机关闭挂钩。
Java虚拟机响应两种事件关闭:
程序正常退出,最后一个非守护进程线程退出或退出(等效于System.exit)方法被调用时,或
响应用户中断(例如键入^ C)或系统范围的事件(如用户注销或系统关闭)而终止虚拟机。
关闭钩子只是一个初始化但未启动的线程。当虚拟机开始其关闭序列时,它将以某些未指定的顺序启动所有已注册的关闭挂钩,并让它们同时运行。当所有钩子都完成后,它将运行所有未被引用的终结器,如果退出时已经启用。最后,虚拟机将停止。请注意,守护进程线程将在关闭序列期间继续运行,如果通过调用exit方法启动关闭,守护进程线程也将继续运行。
一旦关闭序列已经开始,只能通过调用强制终止虚拟机的暂停方法来停止。
一旦关机程序已经开始,就不可能注册一个新的关机钩子或取消注册一个先前注册的钩子。试图执行这些操作将导致抛出IllegalStateException。
关机挂钩在虚拟机的生命周期中的一个微妙的时间运行,因此应该进行防御性编码。它们应该特别写成是线程安全的,尽可能避免死锁。他们也不应该盲目地依赖那些可能已经挂了钩子的服务,因此可能自己正在关闭。尝试使用其他基于线程的服务(例如AWT事件派发线程)可能会导致死锁。
关机挂钩也应该尽快完成工作。当一个程序调用exit时,期望的是虚拟机会及时关闭并退出。当由于用户注销或系统关闭而导致虚拟机终止时,底层操作系统可能只允许关闭和退出的固定时间。因此,尝试任何用户交互或在关闭挂钩中执行长时间运算是不可取的。
通过调用线程的ThreadGroup对象的uncaughtException方法,就像在任何其他线程中一样,在关闭钩子中处理未捕获的异常。此方法的默认实现将异常的堆栈跟踪打印到System.err并终止该线程;它不会导致虚拟机退出或暂停。
在极少数情况下,虚拟机可能会中止,即停止运行而不干净地关闭。当虚拟机在外部终止时会发生这种情况,例如Unix上的SIGKILL信号或Microsoft Windows上的TerminateProcess调用。如果本机方法出错,例如破坏内部数据结构或尝试访问不存在的内存,则虚拟机也可能中止。如果虚拟机中止,则不能保证是否将运行任何关闭挂钩。
Java虚拟机响应两种事件关闭:
程序正常退出,最后一个非守护进程线程退出或退出(等效于System.exit)方法被调用时,或
响应用户中断(例如键入^ C)或系统范围的事件(如用户注销或系统关闭)而终止虚拟机。
关闭钩子只是一个初始化但未启动的线程。当虚拟机开始其关闭序列时,它将以某些未指定的顺序启动所有已注册的关闭挂钩,并让它们同时运行。当所有钩子都完成后,它将运行所有未被引用的终结器,如果退出时已经启用。最后,虚拟机将停止。请注意,守护进程线程将在关闭序列期间继续运行,如果通过调用exit方法启动关闭,守护进程线程也将继续运行。
一旦关闭序列已经开始,只能通过调用强制终止虚拟机的暂停方法来停止。
一旦关机程序已经开始,就不可能注册一个新的关机钩子或取消注册一个先前注册的钩子。试图执行这些操作将导致抛出IllegalStateException。
关机挂钩在虚拟机的生命周期中的一个微妙的时间运行,因此应该进行防御性编码。它们应该特别写成是线程安全的,尽可能避免死锁。他们也不应该盲目地依赖那些可能已经挂了钩子的服务,因此可能自己正在关闭。尝试使用其他基于线程的服务(例如AWT事件派发线程)可能会导致死锁。
关机挂钩也应该尽快完成工作。当一个程序调用exit时,期望的是虚拟机会及时关闭并退出。当由于用户注销或系统关闭而导致虚拟机终止时,底层操作系统可能只允许关闭和退出的固定时间。因此,尝试任何用户交互或在关闭挂钩中执行长时间运算是不可取的。
通过调用线程的ThreadGroup对象的uncaughtException方法,就像在任何其他线程中一样,在关闭钩子中处理未捕获的异常。此方法的默认实现将异常的堆栈跟踪打印到System.err并终止该线程;它不会导致虚拟机退出或暂停。
在极少数情况下,虚拟机可能会中止,即停止运行而不干净地关闭。当虚拟机在外部终止时会发生这种情况,例如Unix上的SIGKILL信号或Microsoft Windows上的TerminateProcess调用。如果本机方法出错,例如破坏内部数据结构或尝试访问不存在的内存,则虚拟机也可能中止。如果虚拟机中止,则不能保证是否将运行任何关闭挂钩。
-------来自谷歌翻译:Runtime.getRuntime.addShutdownhooks 的doc
三。字符串连接符(+)问题
问题:假如a是一个对象,b是一个字符串。 那么 String c = b + a ; 是怎么样运行的,下面带你剖析,废话少说,上debug
创建一个A类
目的:探究b+new A()是怎么运行的
第一步:遇见上面一边是字符串对象,另一边不是字符串对象的情况,首先会载入一个java.lang.StringBuilder类
第二步:对”+“ 左边的对象调用String.valueOf(Object obj) ,可以看到这个Object就是我们程序中的b对象
第三步:利用b(也就是连接符(+)左边的操作数)创建一个StringBuilder对象
第四步:载入类com.yang.model.A
第五步:调用上面生成的StringBuilder对象的append方法,传入的对象就是我们创建的new A()
第六步:调用StringBuilder对象的toString方法,将值返回给c
---over
总结:很多面试题会问你,这个语句过程中会生成几个字符串对象,在脑袋里运行上面的过程。我之前知道这个过程,但是不知道在其中会生成一个StringBuilder对象。