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  • 一、 有序对 、 二、 有序对性质的引理、定理 、 三、 有序三元组 、 四、 有序 n 元组性质定理 、





    一、 有序对



    有序对概念 :

    < a , b > = { { a } , { a , b } } <a, b> = \{ \{ a \} , \{ a , b \} \} <a,b>={{a},{a,b}}

    其中 a a a 是第一个元素 , b b b 是第二个元素 ;

    记做 < a , b > <a, b> <a,b> , 也可以记做 ( a , b ) (a , b) (a,b)


    理解 1 : a , b a, b a,b 是有顺序的 , 单个元素的集合中的元素是第一个元素 , 两个元素集合中的另一个元素是第二个元素 ;

    理解 2 ( 推荐 ) : 第一个元素出现在每个子集合中 , 第二个元素只出现在一个子集合中 , 通过这种方式 , 保证了有序对的定义 , 一前一后两个元素 , 前后顺序不同 , 对应的有序对不同 ;


    下面是相同的两个元素的不同的有序对 :

    有序对 < a , b > = { { a } , { a , b } } <a, b> = \{ \{ a \} , \{ a , b \} \} <a,b>={{a},{a,b}}

    有序对 < b , a > = { { b } , { a , b } } <b, a> = \{ \{ b \} , \{ a , b \} \} <b,a>={{b},{a,b}}





    二、 有序对性质的引理、定理



    1. 引理 1 : { x , a } = { x , b } \{ x , a \} = \{ x, b \} {x,a}={x,b} ⇔ \Leftrightarrow a = b a=b a=b

    两个集合如果相等 , 当且仅当 a = b a = b a=b ;



    2. 引理 2 : A = B ≠ ∅ \mathscr{A} = \mathscr{B} \not= \varnothing A=B= , 则有

    ⋃ A = ⋃ B \bigcup \mathscr{A} = \bigcup \mathscr{B} A=B

    ⋂ A = ⋂ B \bigcap \mathscr{A} = \bigcap \mathscr{B} A=B


    说明 : 集族 A \mathscr{A} A 与 集族 B \mathscr{B} B 相等 , 并且 两个集族都不为空 , 那么 两个集族的广义交相等 , 两个集族的广义并也相等 ;



    3. 定理 : < a , b > = < c , d > <a,b> = <c, d> <a,b>=<c,d> ⇔ \Leftrightarrow a = c ∧ b = d a = c \land b = d a=cb=d

    通过上述定理 , 说明有序对是有顺序的 ;



    4. 推论 : a ≠ b a \not= b a=b ⇒ \Rightarrow < a , b > ≠ < b , a > <a,b> \not= <b, a> <a,b>=<b,a>





    三、 有序三元组



    有序三元组 :

    < a , b , c > = < < a , b > , c > <a, b, c> = < <a, b> , c > <a,b,c>=<<a,b>,c>

    有序三元组是有序二元组在前 , 第三个元素在后 , 组成的有序对 ;


    有序 n n n 元祖 : n ≥ 2 n \geq 2 n2

    < a 1 , a 2 , ⋯   , a n > = < < a 1 , ⋯   , a n − 1 > , a n > <a_1, a_2, \cdots , a_n> = < <a_1, \cdots , a_{n-1}> , a_n > <a1,a2,,an>=<<a1,,an1>,an>

    先拿前 n − 1 n-1 n1 个元素组成一个有序 n − 1 n-1 n1 元祖 , n − 1 n-1 n1 元祖在前 , 然后跟第 n n n 个元素 a n a_n an 在后 , 构成有序对 ;





    四、 有序 n 元组性质定理



    有序 n n n 元组性质定理 :

    < a 1 , a 2 , ⋯   , a n > = < b 1 , b 2 , ⋯   , b n > <a_1, a_2, \cdots , a_n> = <b_1, b_2, \cdots , b_n> <a1,a2,,an>=<b1,b2,,bn> ⇔ \Leftrightarrow a i = b i , i = 1 , 2 , ⋯   , n a_i = b_i , i = 1, 2, \cdots , n ai=bi,i=1,2,,n

    说明 : 两个有序 n n n 元祖 , 每个对应位置上的元素两两相同 , 两个 n n n 元组有序对才相等 ;

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  • 在并发编程中有三个非常重要的特性:原子性、有序性,、可见性,学妹发现你对它们不是很了解,她很着急,因为理解这三个特性对于能够正确地开发高并发程序有很大的帮助,接下来的面试中也极有可能被问到,小学妹就忍...

    在并发编程中有三个非常重要的特性:原子性、有序性,、可见性,学妹发现你对它们不是很了解,她很着急,因为理解这三个特性对于能够正确地开发高并发程序有很大的帮助,接下来的面试中也极有可能被问到,小学妹就忍不住开始跟你逐一介绍起来。

    Java内存模型

    在讲三大特性之前先简单介绍一下Java内存模型(Java Memory Model,简称JMM),了解了Java内存模型以后,可以更好地理解三大特性。

    Java内存模型是一种抽象的概念,并不是真实存在的,它描述的是一组规范或者规定。JVM运行程序的实体是线程,每一个线程都有自己私有的工作内存。Java内存模型中规定了所有变量都存储在主内存中,主内存是一块共享内存区域,所有线程都可以访问。但是线程对变量的读取赋值等操作必须在自己的工作内存中进行,在操作之前先把变量从主内存中复制到自己的工作内存中,然后对变量进行操作,操作完成后再把变量写回主内存。线程不能直接操作主内存中的变量,线程的工作内存中存放的是主内存中变量的副本。

    原子性(Atomicity)

    什么是原子性

    原子性是指:在一次或者多次操作时,要么所有操作都被执行,要么所有操作都不执行。

    一般说到原子性都会以银行转账作为例子,比如张三向李四转账100块钱,这包含了两个原子操作:在张三的账户上减少100块钱;在李四的账户上增加100块钱。这两个操作必须保证原子性的要求,要么都执行成功,要么都执行失败。不能出现张三的账户减少100块钱而李四的账户没增加100块钱,也不能出现张三的账户没减少100块钱而李四的账户却增加100块钱。

    原子性示例

    示例一
    i = 1;
    

    根据上面介绍的Java内存模型,线程先把i=1写入工作内存中,然后再把它写入主内存,就此赋值语句可以说是具有原子性。

    示例二
    i = j;
    

    这个赋值操作实际上包含两个步骤:线程从主内存中读取j的值,然后把它存入当前线程的工作内存中;线程把工作内存中的i改为j的值,然后把i的值写入主内存中。虽然这两个步骤都是原子性的操作,但是合在一起就不是原子性的操作。

    示例三
    i++;
    

    这个自增操作实际上包含三个步骤:线程从主内存中读取i的值,然后把它存入当前线程的工作内存中;线程把工作内存中的i执行加1操作;线程再把i的值写入主内存中。和上一个示例一样,虽然这三个步骤都是原子性的操作,但是合在一起就不是原子性的操作。

    从上面三个示例中,我们可以发现:简单的读取和赋值操作是原子性的,但把一个变量赋值给另一个变量就不是原子性的了;多个原子性的操作放在一起也不是原子性的。

    如何保证原子性

    在Java内存模型中,只保证了基本读取和赋值的原子性操作。如果想保证多个操作的原子性,需要使用synchronized关键字或者Lock相关的工具类。如果想要使int、long等类型的自增操作具有原子性,可以用java.util.concurrent.atomic包下的工具类,如:AtomicIntegerAtomicLong等。另外需要注意的是,volatile关键字不具有保证原子性的语义。

    可见性(Visibility)

    什么是可见性

    可见性是指:当一个线程对共享变量进行修改后,另外一个线程可以立即看到该变量修改后的最新值。

    可见性示例

    package onemore.study;
    
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    
    public class VisibilityTest {
        public static int count = 0;
    
        public static void main(String[] args) {
            final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
    
            //读取count值的线程
            new Thread(() -> {
                System.out.println("开始读取count...");
                int i = count;//存放count的更新前的值
                while (count < 3) {
                    if (count != i) {//当count的值发生改变时,打印count被更新
                        System.out.println(sdf.format(new Date()) + " count被更新为" + count);
                        i = count;//存放count的更新前的值
                    }
                }
            }).start();
    
            //更新count值的线程
            new Thread(() -> {
                for (int i = 1; i <= 3; i++) {
                    //每隔1秒为count赋值一次新的值
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(sdf.format(new Date()) + " 赋值count为" + i);
                    count = i;
    
                }
            }).start();
        }
    }
    

    在运行代码之前,先想一下运行的输出是什么样子的?在更新count值的线程中,每一次更新count以后,在读取count值的线程中都会有一次输出嘛?让我们来看一下运行输出是什么:

    开始读取count...
    17:21:54.796 赋值count为1
    17:21:55.798 赋值count为2
    17:21:56.799 赋值count为3
    

    从运行的输出看出,读取count值的线程一直没有读取到count的最新值,这是为什么呢?因为在读取count值的线程中,第一次读取count值时,从主内存中读取count的值后写入到自己的工作内存中,再从工作内存中读取,之后的读取的count值都是从自己的工作内存中读取,并没有发现更新count值的线程对count值的修改。

    如何保证可见性

    在Java中可以用以下3种方式保证可见性。

    使用volatile关键字

    当一个变量被volatile关键字修饰时,其他线程对该变量进行了修改后,会导致当前线程在工作内存中的变量副本失效,必须从主内存中再次获取,当前线程修改工作内存中的变量后,同时也会立刻将其修改刷新到主内存中。

    使用synchronized关键字

    synchronized关键字能够保证同一时刻只有一个线程获得锁,然后执行同步方法或者代码块,并且确保在锁释放之前,会把变量的修改刷新到主内存中。

    使用Lock相关的工具类

    Lock相关的工具类的lock方法能够保证同一时刻只有一个线程获得锁,然后执行同步代码块,并且确保执行Lock相关的工具类的unlock方法在之前,会把变量的修改刷新到主内存中。

    有序性(Ordering)

    什么是有序性

    有序性指的是:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

    在Java中,为了提高程序的运行效率,可能在编译期和运行期会对代码指令进行一定的优化,不会百分之百的保证代码的执行顺序严格按照编写代码中的顺序执行,但也不是随意进行重排序,它会保证程序的最终运算结果是编码时所期望的。这种情况被称之为指令重排(Instruction Reordering)。

    有序性示例

    package onemore.study;
    
    public class Singleton {
        private Singleton (){}
    
        private static boolean isInit = false;
        private static Singleton instance;
    
        public static Singleton getInstance() {
            if (!isInit) {//判断是否初始化过
                instance = new Singleton();//初始化
                isInit = true;//初始化标识赋值为true
            }
            return instance;
        }
    }
    

    这是一个有问题的单例模式示例,假如在编译期或运行期时指令重排,把isInit = true;重新排序到instance = new Singleton();的前面。在单线程运行时,程序重排后的执行结果和代码顺序执行的结果是完全一样的,但是多个线程一起执行时就极有可能出现问题。比如,一个线程先判断isInit为false进行初始化,本应在初始化后再把isInit赋值为true,但是因为指令重排没后初始化就把isInit赋值为true,恰好此时另外一个线程在判断是否初始化过,isInit为true就执行返回了instance,这是一个没有初始化的instance,肯定造成不可预知的错误。

    如何保证有序性

    这里就要提到Java内存模型的一个叫做先行发生(Happens-Before)的原则了。如果两个操作的执行顺序无法从Happens-Before原则推到出来,那么可以对它们进行随意的重排序处理了。Happens-Before原则有哪些呢?

    • 程序次序原则:一段代码在单线程中执行的结果是有序的。
    • 锁定原则:一个锁处于被锁定状态,那么必须先执行unlock操作后面才能进行lock操作。
    • volatile变量原则:同时对volatile变量进行读写操作,写操作一定先于读操作。
    • 线程启动原则:Thread对象的start方法先于此线程的每一个动作。
    • 线程终结原则:线程中的所有操作都先于对此线程的终止检测。
    • 线程中断原则:对线程interrupt方法的调用先于被中断线程的代码检测到中断事件的发生。
    • 对象终结原则:一个对象的初始化完成先于它的finalize方法的开始。
    • 传递原则:操作A先于操作B,操作B先于操作C,那么操作A一定先于操作C。

    除了Happens-Before原则提供的天然有序性,我们还可以用以下几种方式保证有序性:

    • 使用volatile关键字保证有序性。
    • 使用synchronized关键字保证有序性。
    • 使用Lock相关的工具类保证有序性。

    总结

    • 原子性:在一次或者多次操作时,要么所有操作都被执行,要么所有操作都不执行。
    • 可见性:当一个线程对共享变量进行修改后,另外一个线程可以立即看到该变量修改后的最新值。
    • 有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

    synchronized关键字和Lock相关的工具类可以保证原子性、可见性和有序性,volatile关键字可以保证可见性和有序性,不能保证原子性。

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  • go 有序map,用于json输出有序key的对象和后端有序循环map取值
  • diandongqiche_电动汽车充电桩_光伏充电_电动汽车有序_有序充电意思_有序充电.zip
  • 本文是关于如何将两个有序链表并为一个有序链表。
  • 实现电动汽车的有序充电仿真,兼用光伏发电,实现电动汽车对电网的友好
  • typedef struct zskiplistNode { //节点对应成员的对象,一般是SDS robj *obj; //分数,跳跃表的顺序按照分值进行排列 double score; //存储后继节点的指针 struct zskiplistNode *backward;...
  • diandongqiche_电动汽车充电桩_光伏充电_电动汽车有序_有序充电意思_有序充电_源码.zip
  • 何将两个有序链表并为一个有序链表。
  • 两个有序链表,合成为一个有序链表。文档中为升序模式。如果有需要的朋友们可以参考下代码。时间复杂度m+n,空间复杂度为2(m+n)
  • js代码-合并二维有序数组成一维有序数组
  • 诡异的并发之有序

    万次阅读 多人点赞 2020-03-04 08:49:27
    上一节我和大家一起打到了并发中的恶霸可见性和原子性,这一节我们继续讨伐三恶之一的有序性。 序、有序性的阐述 有序性为什么要探讨?因为Java是面向对象编程的,关注的只是最终结果,很少去研究其具体执行过程?...

    上一节我和大家一起打到了并发中的恶霸可见性原子性,这一节我们继续讨伐三恶之一的有序性。

    序、有序性的阐述

    有序性为什么要探讨?因为Java是面向对象编程的,关注的只是最终结果,很少去研究其具体执行过程?正如上一篇文章在介绍可见性时描述的一样,操作系统为了提升性能,将Java语言转换成机器语言的时候,吩咐编译器对语句的执行顺序进行了一定的修改,以促使系统性能达到最优。所以在很多情况下,访问一个程序变量(对象实例字段,类静态字段和数组元素)可能会使用不同的顺序执行,而不是程序语义所指定的顺序执行。

    正如大家所熟知那样,Java语言是运行在Java自带的Jvm(Java Virtual Machine)环境中,在JVM环境中源代码(.class)的执行顺序与程序的执行顺序(runtime)不一致,或者程序执行顺序与编译器执行顺序不一致的情况下,我们就称程序执行过程中发生了重排序

    而编译器的这种修改是自以为能保证最终运行结果!因为在单核时代完全没问题;但是随着多核时代的到来,多线程的环境下,这种优化碰上线程切换就大大的增加了事故的出现几率!

    也就是说,有序性 指的是在代码顺序结构中,我们可以直观的指定代码的执行顺序, 即从上到下按序执行。但编译器和CPU处理器会根据自己的决策,对代码的执行顺序进行重新排序。优化指令的执行顺序,提升程序的性能和执行速度,使语句执行顺序发生改变,出现重排序,但最终结果看起来没什么变化(单核)。

    有序性问题 指的是在多线程环境下(多核),由于执行语句重排序后,重排序的这一部分没有一起执行完,就切换到了其它线程,导致的结果与预期不符的问题。这就是编译器的编译优化给并发编程带来的程序有序性问题。

    用图示就是:

    总结起来就是:编译优化最终导致了有序性问题。

    一、导致有序性的原因:

    如果一个线程写入值到字段a,然后写入值到字段b,而且b的值不依赖于a的值,那么,处理器就能够自由的调整它们的执行顺序,而且缓冲区能够在a之前刷新b的值到主内存。此时就可能会出现有序性问题。

    例子:

    import java.time.LocalDateTime;
    
    /**
     * @author :mmzsblog
     * @description:并发中的有序性问题
     * @date :2020年2月26日 15:22:05
     */
    public class OrderlyDemo {
    
        static int value = 1;
        private static boolean flag = false;
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            for (int i = 0; i < 199; i++) {
                value = 1;
                flag = false;
                Thread thread1 = new DisplayThread();
                Thread thread2 = new CountThread();
                thread1.start();
                thread2.start();
                System.out.println("=========================================================");
                Thread.sleep(6000);
            }
        }
    
        static class DisplayThread extends Thread {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " DisplayThread begin, time:" + LocalDateTime.now());
                value = 1024;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " change flag, time:" + LocalDateTime.now());
                flag = true;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " DisplayThread end, time:" + LocalDateTime.now());
            }
        }
    
        static class CountThread extends Thread {
            @Override
            public void run() {
                if (flag) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " value的值是:" + value + ", time:" + LocalDateTime.now());
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " CountThread flag is true,  time:" + LocalDateTime.now());
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " value的值是:" + value + ", time:" + LocalDateTime.now());
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " CountThread flag is false, time:" + LocalDateTime.now());
                }
            }
        }
    }

    运行结果:

    从打印的可以看出:在DisplayThread线程执行的时候肯定是发生了重排序,导致先为flag赋值,然后切换到CountThread线程,这才出现了打印的value值是1,falg值是true的情况,再为value赋值;不过出现这种情况的原因就是这两个赋值语句之间没有联系,所以编译器在进行代码编译的时候就可能进行指令重排序。

    用图示,则为:

    二、如何解决有序性

    2.1、volatile

    volatile 的底层是使用内存屏障来保证有序性的(让一个Cpu缓存中的状态(变量)对其他Cpu缓存可见的一种技术)。

    volatile 变量有条规则是指对一个 volatile 变量的写操作, Happens-Before 于后续对这个 volatile 变量的读操作。并且这个规则具有传递性,也就是说:

    此时,我们定义变量flag时使用volatile关键字修饰,如:

        private static volatile boolean flag = false;

    此时,变量的含义是这样子的:

    也就是说,只要读取到flag=true;就能读取到value=1024;否则就是读取到flag=false;value=1的还没被修改过的初始状态;

    但也有可能会出现线程切换带来的原子性问题,就是读取到flag=false;value=1024的情况;看过上一篇讲述原子性的文章的小伙伴,可能就立马明白了,这是线程切换导致的。

    2.2、加锁

    此处我们直接采用Java语言内置的关键字synchronized,为可能会重排序的部分加锁,让其在宏观上或者说执行结果上看起来没有发生重排序。

    代码修改也很简单,只需用synchronized关键字修饰run方法即可,代码如下:

        public synchronized void run() {
            value = 1024;
            flag = true;
        }

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    同理,既然是加锁,当然也可以使用Lock加锁,但Lock必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。这点在使用的时候一定要注意!使用该种方式加锁也很简单,代码如下:

        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            value = 1024;
            flag = true;
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }

    好了,以上内容就是我对并法中的有序性的一点理解与总结了,通过这三篇文章我们也就大致掌握了并发中常见的可见性、有序性、原子性问题以及它们常见的解决方案。

    最后

    最后简单总结下三篇文章文章中使用的解决方案之间的区别:

    特性
    Atomic变量volatile关键字Lock接口
    synchronized关键字
    原子性
    可以保障
    无法保障
    可以保障
    可以保障
    可见性
    可以保障
    可以保障
    可以保障
    可以保障
    有序性
    无法保障
    一定程度保障
    可以保障
    可以保障

    参考文章:

    • 1、极客时间的Java并发编程实战
    • 2、https://juejin.im/post/5d52abd1e51d4561e6237124
    • 3、https://juejin.im/post/5d89fd1bf265da03e71b3605
    • 4、https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/12120117.html
    • 5、http://ifeve.com/jmm-faq-reordering/


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    个人博客网站:www.mmzsblog.cn


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  • Map有序转成有序json

    千次阅读 2020-03-31 16:58:20
    Map有序转成有序json 项目里要对一些签名的请求值签名,后台来验签,本来的是使用一些特殊的方法直接序列化的,下面给出例子。后来使用自定义的签名方法,得要自己序列化,以便于和后台验签方法一致。 之前的Map序列...

    Map有序转成有序json

    项目里要对一些签名的请求值签名,后台来验签,本来的是使用一些特殊的方法直接序列化的,下面给出例子。后来使用自定义的签名方法,得要自己序列化,以便于和后台验签方法一致。

    之前的Map序列化
     //代码片
     List<Map.Entry<String, Object>> mappingList = null;
     mappingList = new ArrayList<Map.Entry<String, Object>>(signMap.entrySet());
     Collections.sort(mappingList, new Comparator<Map.Entry<String, Object>>() {
            public int compare(Map.Entry<String, Object> mapping1, Map.Entry<String, Object> mapping2) {
                 return mapping1.getKey().compareTo(mapping2.getKey());
                }
            });
            //获取有序的Map值转成字符串去加密签名
            String strForSign = "";
            for (Map.Entry<String, Object> m : mappingList) {
                strForSign += m.getKey() + m.getValue();
            }
    
    新的转Map转有序Json
    Map<String, Object> signMap = new LinkedHashMap<String, Object>();
    signMap.put("aaaa", "123");
    signMap.put("bbbb", "456");
    signMap.put("cccc", "789");
    Gson gson = new GsonBuilder().enableComplexMapKeySerialization().create();
    String signdata = gson.toJson(signMap);
    System.out.println(signdata );
    //打印{"aaaa":"123","bbbb":"456","cccc","789"}
    

    如果不转的话,传值后可能会出现错乱顺序

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空空如也

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