部分真题

计算机组成原理

进程和线程的本质区别？

进程： 操作系统分配资源的基本单位
线程：CPU调度（操作系统执行）的基本单位
线程切换：线程调度，需要资源占用，所以线程不宜过多

jvm级别的线程

虚拟机的线程和操作系统线程的对应关系？

• hotspot jvm线程 和 内核线程 一一对应
• synchronized(0)，需要等待线程执行完毕，jdk1.2之前，由OS帮忙管理线程 -- 重量级锁
• 无锁 - 偏向锁 - 自旋锁 - 重量级锁（必须让操作系统协助管理，即为重量级）

虚拟机管理线程方式

• 虚拟出寄存器，虚拟的PC（记录线程切换时执行位置）
• 管理属于用户控件的线程
• 轻量级的线程 - 纤程（用户级别线程。go天然支持高并发，意指天然支持纤程/协程

go routine

go关键词开启一个go routine，对应java的runnable，每次go XXX相当于起一个个任务，扔到一个个队列中，让系统线程去执行，协程，线程比例 为 M:N

为什么用户级别线程提高了效率？

省去了操作系统管理线程的步骤，省去了线程的上下文切换，把切换部分放到了jvm

• CAS：compare and swap | compare and set
  操作后回写时先查看是否依然为原本值，依然保持则回写；值已经变动则重新取值操作后再回写（自旋锁，乐观锁）
• 如何处理CAS的ABA问题：拿出值处理回写时，发现值依然为零，但无法确定这个值是否是被处理过但是又回到了原始值。如何处理？加版本！
• 自旋锁一定比重量级锁效率高吗？
  自旋锁原地等待，会消耗资源，在线程很多，cpu切换成本过高时则效率并不高
• cas如何保证了原子性？
  LOCK IF MP(nulti processor)cpu原语支持了比较和修改的原子性，如果是多个cpu，则加LOCK，原本是锁总线，现在是锁北桥信号
  

锁升级初步

对象new出来放到内存中，有四个部分：markwork8字节，class pointer类型指针，4字节，instance实例数据，padding对齐，补到对象空间被八整除为止（为了提高效率。

锁对象如何实现？

锁对象如何实现？

加锁后的对象，markword里面会不一样，markword中装入了锁信息和GC和hashcode

偏向锁？

• 什么是偏向锁？
  偏向锁没有经过竞争机制，只是将线程id号标记上了，是一种处理机制。
• 为什么有偏向锁？
  实际使用中，可能只有一个线程在用，为了方便实现，节约时间，出现的偏向锁
• 偏向锁出现竞争怎么办？
  当有线程竞争时，先进行偏向锁撤销，转化为自旋锁，占用者优先持有，其他线程以cas方式竞争，依然是记录线程id号的方式竞争锁。
• 使用偏向锁是否一定提升效率？（偏向锁为什么需要延迟4秒钟？）
  明确知道存在竞争时（比如jvm启动时），无需打开偏向锁，因为锁转为自选锁也是需要占用资源的，确定空闲时（默认4s）再打开偏向锁
• lock 和 synchronized区别？
  lock有公平锁，synchronized没有公平锁
• 什么是公平锁和非公平锁？
  公平锁（Fair）：加锁前检查是否有排队等待的线程，优先排队等待的线程，先来先得
  非公平锁（Nonfair）：加锁时不考虑排队等待问题，直接尝试获取锁，获取不到自动到队尾等待
  公平锁和非公平锁

超线程

什么是超线程？

一个运算单元（ALU）对应两组寄存器（单核多线程），这时的两个线程被同一个运算单元服务，此为超线程

CPU缓存和内存

工业实践，3层最合适

缓存一致性问题

缓存行大小64字节
缓存一致性协议，保证缓存行的一致性
为了避免缓存行中不出现两个变量，从而规避同步成本，可以前后怼7个longInt (8字节)，保证不与其他变量在一个缓存行

缓存一致性问题
intel cpu MESI协议

volatile

volatile 由浅入深

• 线程可见性： MESI
• 禁止重排序：cpu执行的指令时间远远小于读取内存时间，所以在等待结果之前，会将没有关联关系的后续指令拿来先执行（CPU流水线优化），这称为CPU乱序执行，禁止重排序，则会禁止这种乱序执行（禁止部分指令之间重排序，非全部指令）
  对于代码影响就是，有的赋值代码的实际执行顺序，并不是严格按照代码顺序执行的，影响的其实是汇编代码，但是高级语言中也可以复现

如何实现的禁止重排序？

引入一个概念，DCL：double check lock，类似cas
示例代码：

DCL

• 上图示例中，为什么必要加volatile？

  
  

JSR内存屏障

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