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现代计算机的 CPU 大多是多核心，比如我们使用到的 Android 手机很多已经是 8 核处理器，核心数和线程数多为 1:1 的关系，英特尔处理器的超线程技术提高了线程数，成 1:2 的关系
多线程
Java 天生就是支持多线程的，并且提供了两种方式来实现多线程
- 继承 Thread
- 实现 Runnable 接口
网上还提到有其他创建线程方式，其实最终只有两种，为什么呢？在 Jdk Thread 源码里就说明了
Jdk Thread.class，比如 Callable 的方式实现多线程，实际上就是 Runnable，因为 Callable 的方式是使用 FutureTask ，而 FutureTask 最终实现了Runnable 接口
锁
- 内置锁 - sync
- 显示锁 - Lock
根据锁的分配方式分类
- 公平锁 - 谁先申请谁先使用，类似队列的先进先出
- 非公平锁-竞争使用
Synchornized 原理
ObjectMonitor 对象监视器，使用了 sync 关键字以后，编译器阶段会转换为相应的语句，里面就有监视器
作用于对象，也就是对象实例上
作用范围
| 分类 | 被锁的对象 | Code | 说明 |
|---|---|---|---|
| 方法 | 实例对象 | public synchronized void fun() | 1. 锁住的是该实例对象 2. 同一个实例对象在不同线程调用会同步 3. 不同实例对象在不同线程调用不会调用 |
| 方法 | 静态方法 | public static synchronized void fun() | 1. 锁住的是该类的 Class 对象 2. 该类的实例对象在不同的线程调用都是同步 |
| 代码块 | 实例对象 | synchronized (this) | 1. 锁住的是实例对象 2. 该类的实例对象在不同的线程调用都是同步 3. 该类的不同实例对象在不同线程是不同步的 |
| 代码块 | 类对象 | synchronized (xx.class) | 1. 锁住的是该类的 Class 对象 2. 该类的实例对象在不同的线程调用都是同步 |
| 代码块 | 任意对象 | Object obj； synchronized(obj) | 锁住的是 obj 对象实例，具体根据 obj 的类型，如果是实例对象，则根据实例的规则，如果是类对象，则是类对象的规则 |
// 伪代码
// monitorenter
// 记录对应的线程 Id ,其他线程不许操作该对象的该方法
// monitorexit
- 内置锁和显示锁在 jdk 层哪里不同？
内置锁区别
锁升级
- 偏向锁 没有线程争夺资源，当执行同步代码时，会讲会将该对象头中偏向锁指向当前线程，避免 cas
- 轻量级锁
线程状态
- 初始
- 就绪
- 运行中
- 阻塞
- 等待
- 等待超时
- 终止
进入阻塞状态的唯一条件是通过 synchronized() 进入，阻塞是被动进入，等待则是主动进入，比如调用 sleep（） 进入等待超时,调用 lock() 进入等待、等待超时状态
为什么会有就绪和运行中这两种状态切换呢？因为线程分配的时间片资源使用完后，就会进入xxx 状态，等待下一次时间片的分配
死锁
- 互斥
- 条件等待
- 不剥夺
打破死锁：使用 trylock()
ThreadLocal
线程本地变量，用来储存当前线程的副本
- 自己怎么实现
- Jdk 是怎么实现的
Thread 内部自己存储了副本，保存在静态内部类 ThreadLocalMap 中的 Entry 数组中
CAS
现代计算机提供了一条指令，简称 CAS
Compare And Swap,取出该值跟期望的旧值做比较，看是否发生变化，如果仍然是旧值，则将该值更新成新值，如果不是旧值则自旋
系统中有相关的 CAS 指令，jdk 基于 CAS 实现很多原子类
原子操作，指不可再分的操作，执行的结果是要么都做了，要么都没做，比如 sync 操作，内部的代码段要么获得锁执行，要么阻塞无法执行，但 sync 并不是 CAS
应用
Java API 中的原子类 AutomaticInteger 等,该类中 increaseAndGet() 方法,内部是由 Unsafe 类调用 native 方法,HotSpot 对 x86 平台的实现,是由汇编指令 lock cmpxchg 指令实现ABA 问题
假设某个值为 A 的变量，中间变成了 B,然后又重新变成了 A,此时执行 CAS 指令时，A 虽然经过了变化，但仍为期待的旧值，就对它更新成新值
怎么解决 ABA 问题呢？
设置一个版本戳，比如 A 发生一次改变，标志位 +1，jdk 中的 AtomicMarkableReference(记录是否发生过改变) 和 AtomicStampedReference (记录了发生改变的次数)
- 开销问题
大量的自旋消耗 cpu
- 只能保证一个变量的原子操作
怎么解决呢？把几个要同时更新值的变量封装成一个对象，此时更新该对象就是一个原子操作了
阻塞队列
解决生产者与消费者模型中两方处理速率不同步的问题
线程池
由于线程的不仅在运行时需要耗时，在创建、销毁线程的过程中也是需要时间的，如果在我们的程序中频繁地创建、销毁线程，会造成很多不必要的消耗，那么就需要使用到容器，使得线程能够复用，它就是线程池
- 线程池的创建
- 核心线程数
- 最大线程数
- 阻塞队列
- 拒绝策略
- 线程存活时间
假设创建线程池的核心线程数 3，最大线程数为15，此时我们在执行三个任务，核心线程刚好跑满，继续提交 1 个任务，不会马上启动新线程，而是放到阻塞队列中，直到阻塞队列填满后才会创建新线程，如果不断地创建线程，直到达到最大线程数时，触发拒绝策略
- 拒绝策略
- DiscardOldestPolicy 抛弃最老的任务
- AbortPolicy 直接抛出异常，默认执行该策略
- CallerRunsPolicy 调用者执行该任务
- DiscardPolicy 抛弃最新提交的任务
- 任务提交
- Submit 有返回值
- Excute 入参为 runnale,有无返回值
- 销毁线程池
- shutdown
- shutdownNow 立即发送中断指令
当调用线程池中断操作时，会对正在运行的线程设置中断指令，也就是执行 interrupt() 方法，最终线程是否停止，取决于线程内部是否有对中断信号进行处理
AQS
全称为 AbstractQueuedSynchronier ,抽象的队列式同步器，是一个由 Jdk 提供的底层同步器，，显示锁是基于它来实现的，具体内容可以参考这篇博客（ 从 ReentrantLock 的实现看 AQS 的原理及应用 - 美团技术团队 )
- 使用 AQS 有什么作用呢？
AQS 内部是怎样实现的呢？
CLH
基于 AQS 实现独占锁
基于 AQS 实现可重入锁
Java 内存模型 [JMM]
现在计算机处理器由于 cpu 与内存的速度差距太大，为了提高运算效率，引入了多级缓存的概念(L1/L2/L3等)。每次 CPU 运算前将数据从内存复制到缓存中，运算时直接从缓存中获取，运算结束后又将结果写回内存
Java 虚拟机定义了一套 Java 内存模型(JMM),分为线程工作内存和主内存，类似缓存和内存的对应关系。比如多个线程执行 count = count+1 操作时(count 为 0)，首先线程会从主内存中读取 count 的值到工作内存
- volatile 关键字是什么
能保证操作的可见性，但不能保证操作的原子性，是什么意思呢？比如上面提到多线程自加，当工作线程中 +1 后，会马上将主内存对应的值也进行 +1
举个栗子：当一个线程从主内存读取时 count == 1，它工作内存中 count 的值也为 1，执行 count + 1 后，由于 count 使用 volatile 修饰，主内存的值也会立刻更新，如果此时该线程的时间片用完了（上下文切换），但 count 赋值的操作还并未完成，当线程重新恢复执行时，从主内存读取 count 的值此时已经为 2 了
当只有一个线程写，多个线程读的时候，volatile 是够用的
- volatile 的实现原理
使用 volatile 关键字的共享变量，在写操作前会使用 cpu 提供的 lock 前缀指令
- 保证了工作内存中的值实时刷新到主内存中
- 强制使得其他工作内存中的值失效，重新从主内存中获取最新的值
volatile int count = 0；
- 使用双检锁实现单例模式，为什么使用了 volatile 关键字 ，仍然需要加锁呢？
在双检锁的实现中，对象实例使用 volatile 修饰，但由于 volatile 关键字的只能保证可见性，而创建对象，并且给 INSTANCE 实例的操作在 JVM 中 并不是原子操作，所以需要用到 synchornied（）来保证原子性。
这么说的话，那么单纯使用锁的话就好了，那为什么又要用到 volatile 呢？
- volatile 和 synchornized 有什么区别呢？
volatile 和 synchornized 都是解决多线程数据同步问题的，但是它俩的作用范围不一样， volatile 是轻量级的（非锁），只能保证及时将工作内存中的值刷新到主内存中。而 synchornized 是重量级锁，既能保证可见性又能保证原子性
大厂面试题
- sychronied修饰普通方法和静态方法的区别？什么是可见性？
- 锁分哪几类？
- CAS无锁编程的原理。
- ReentrantLock 的实现原理。
- AQS 原理（小米、京东)
- Synchronized 的原理以及与 ReentrantLock 的区别。（360)
- Synchronized 做了哪些优化（京东）
- Synchronized static 与非 static 锁的区别和范围（小米）
- volatile 能否保证线程安全？在 DCL 上的作用是什么？
- volatile 和synchronize 有什么区别？（B站小米京东)
- 什么是守护线程？你是如何退出一个线程的？
- sleep、wait、yield 的区别，wait 的线程如何唤醒它？(京东、头条)
- sleep 是可中断的么？（小米）
- 线程生命周期。
- ThreadLocal 是什么？
- 线程池基本原理
- 三个线程 T1、T2、T3, 怎样确保按顺序执行
