java.util.concurrent并发工具包大简化Java并发编程

目录：

名词定义

Go或Java中的线程执行主体Goroutine

背景介绍

内存模型的目的是定义不同执行中变量读取和写入的可见性。了解内存模型在并发编程中非常重要，因为代码的执行顺序和编写的逻辑顺序将不完全相同。即使在编译期间，编译器也可能会重新排列代码以优化CPU执行，并且由于存在CPU缓存，内存中的数据可能无法及时更新，因此可能无法对内存中的同一变量进行读写操作。如预期的那样。

类似于Java的内存模型规范，Go语言也具有内存模型。与JMM相比，Go的内存模型相对简单。 Go的并发模型基于CSP（通信顺序过程）。不同的Goroutine传递。称为Channel的数据结构用于通信。 Java的并发模型基于多线程和共享内存，具有更多概念（违规，锁定，最终，构造，线程，原子等）和场景，当然还有java.util.concurrent并发工具该包大大简化了Java并发编程。

Go内存模型指定了条件，在该条件下，变量的Goroutine修改必须对其他Goroutine可见。

发生之前

在单个Goroutine中，变量的读取和写入与代码的写入顺序一致。例如，以下代码：

package main
import (
    "log"
)
var a, b, c int
func main() {
    a = 1
    b = 2
    c = a + 2
    log.Println(a, b, c)
}

尽管在编译和执行期间，编译器和CPU可能会重新排列代码，例如，先执行b = 2，然后执行a = 1，但是保证c = a + 2在a = 1后执行。这样，最终执行结果必须是1 2 3，而不是1 22。但是以下代码可能会输出0 0 0、1 2 2、0 2 3（b = 2在a = 1之前执行），1 2 3和其他可能性。

package main
import (
    "log"
)
var a, b, c int
func main() {
    go func() {
        a = 1
        b = 2
    }()
    go func() {
        c = a + 2
    }()
    log.Println(a, b, c)
}

发生在定义之前

Happens-before用于指定Go程序中内存操作的本地顺序。如果内存操作事件e1发生在e2之前，那么e2发生在e1之后也为真；如果e1不在e2之前发生，也没有在e2之后发生，则e1和e2是并发的。

在此定义下，如果满足以下条件，则允许变量（v）的内存写操作（w）对内存读操作（r）可见：

r不会在w的开始之前发生（可以在w之后或同时发生）；在w和r之间没有发生其他写操作（w’）；

为了确保对变量（v）的特定写入操作（w）对于读取操作（r）可见，有必要确保w是r所允许的唯一写入操作，因此如果满足以下条件时，确保变量（v）内存写操作（w）对内存读操作（r）可见：

w在r开始之前发生；对v的所有其他写入操作仅发生在w之前或r之后；

可以看出，后者的协议比前者更为严格。这种情况不需要w或r，也不需要其他并发写入操作。

在单个Goroutine中，由于绝对没有并发性，因此上述两种情况是等效的。变量v的读取操作可以读取上一次写入操作的值（这应该很容易理解）。但是，如果要访问多个Goroutine中的共享变量，则必须使用同步工具建立先发生条件，以确保变量的读取操作可以读取预期的修改值。

为确保并行执行主体对共享变量的顺序访问，请使用锁。 Java和Go在这一点上是一致的。

以下是可以使用的Go语言特定规则。本质上，before-before规则（通过内存屏障和其他指令）确定CPU缓冲区和主内存的同步时间点，以便可以确定变量的读取和写入顺序，这就是我们通常所说的“同步” “。

同步方法初始化如果包p指向包q，则q的init（）方法在p之前发生（Java工程师可以比较最终变量的发生在规则之前）main.main（）方法在所有包之后发生init （）方法结束。创建Goroutinego语句以创建新的goroutine发生-在执行goroutine之前（这应该很容易理解）

package main
import (
    "log"
    "time"
)
var a, b, c int
func main() {
    a = 1
    b = 2
    go func() {
        c = a + 2
        log.Println(a, b, c)
    }()
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

使用这种情况-之前，我们可以确定c = a + 2是发生-aftera = 1和b = 2，因此可以确定结果输出1 2 3，但是如果是以下代码，则输出不确定，可能是1 2 3或0 0 2

func main() {
    go func() {
        c = a + 2
        log.Println(a, b, c)
    }()
    a = 1
    b = 2
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

销毁Goroutine Goroutine的退出并不能保证在发生任何事件之前发生。

var a string
func hello() {
    go func() { a = "hello" }()
    print(a)
}

因为在上面的代码中a =“ hello”不使用同步事件，所以不能保证此分配对主goroutine可见。实际上，经过高度优化的Go编译器甚至可以完全删除这一行代码go func（）{a =“ hello”}（）。

对Goroutine变量的更改需要对其他Goroutines可见。除了使用锁进行同步外，您还可以使用Channel。

频道沟通

在Go编程中，推荐使用Channel作为执行机构之间的通信方法。 Go编译器和运行时将尝试对其进行优化。

发送（发送）到通道的操作发生在相应通道的接收操作完成之前。关闭通道发生在-之前从通道接收到最后的返回值0。无缓冲通道的接收操作（接收）发生在相应通道的发送操作完成之前

var c = make(chan int, 10)
var a string
func f() {
    a = "hello, world"
    c <- 0
}
func main() {
    go f()
    <-c
    print(a)
}

上面的代码可以确保输出hello，world，因为根据上面的规则1），a =“ hello，world”发生在c之前，print（a）发生在after之后，并且根据上述规则1） ，a =“ hello，world”巧合-beforeprint（a）。

根据规则2），用close（c）替换c还可以保证hello world的输出，因为close操作是在收到0之前发送的。

var c = make(chan int)
var a string
func f() {
    a = "hello, world"
    <-c
}
func main() {
    go f()
    c <- 0
    print(a)
}

根据规则3），因为c是不带缓冲的Channel，所以a =“ hello，world”发生-在事件发生之前-在c发生之前-在print（a）之前，但是如果c是一个缓冲队列，则由c = make（chan int，1)定义，则结果不确定。

锁定

sync包实现了两种锁定数据结构：

sync.Mutex-> java.util.concurrent.ReentrantLocksync.RWMutex-> java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock

before-before规则与Java相似：

任何sync.Mutex或sync.RWMutex变量（l），定义n

var l sync.Mutex
var a string
func f() {
    a = "hello, world"
    l.Unlock()
}
func main() {
    l.Lock()
    go f()
    l.Lock()
    print(a)
}

a =“ hello，world”发生在l.Unlock（）发生之前-第二个l.Lock（）发生在print（a）之前

一次

sync软件包还提供了一次安全的初始化工具。还记得Java的Singleton设计模式，仔细检查，甚至三次检查的各种Singleton初始化方法吗？ Go提供了一种标准方法。

f（）一次。Do（f）发生-之前一次返回任意多个。Do（f）调用，而f（）仅有一次调用。

var a string
var once sync.Once
func setup() {
    a = "hello, world"
}
func doprint() {
    once.Do(setup)
    print(a)
}
func twoprint() {
    go doprint()
    go doprint()
}

尽管上面的代码两次调用doprint（），但实际上安装程序只会执行一次，并发操作一次。Do（setup）将等待安装返回，然后继续。

参考链接

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