三、多线程 - JUC

1、进程和线程的区别是什么？

进程是执行着的应用程序，而线程是进程内部的一个执行序列。一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程。

2、创建线程有几种不同的方式？

继承 Thread 类 实现 Runnable 接口 实现 Callable 接口 基于线程池的方式

3、线程的几种状态，生命周期

当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，它要经过新建(New)、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞(Blocked)和死亡(Dead)5 种状态。尤其是当线程启动以后，它不可能一直"霸占"着 CPU 独自运行，所以 CPU 需要在多条线程之间切换，于是线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换

新建状态（NEW） 当程序使用 new 关键字创建了一个线程之后，该线程就处于新建状态，此时仅由 JVM 为其分配内存，并初始化其成员变量的值 就绪状态（RUNNABLE） 当线程对象调用了 start()方法之后，该线程处于就绪状态。Java 虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器，等待调度运行 运行状态（RUNNING） 如果处于就绪状态的线程获得了 CPU，开始执行 run()方法的线程执行体，则该线程处于运行状态 阻塞状态（BLOCKED） 阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice，暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种： 等待阻塞（o.wait->等待对列）： 运行(running)的线程执行 o.wait()方法，JVM 会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。 同步阻塞(lock->锁池) 运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池(lock pool)中。 其他阻塞(sleep/join) 运行(running)的线程执行 Thread.sleep(long ms)或 t.join()方法，或者发出了 I/O 请求时，JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep()状态超时、 join()等待线程终止或者超时、或者 I/O处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态。 线程死亡（DEAD） 线程会以下面三种方式结束，结束后就是死亡状态。 正常结束 1. run()或 call()方法执行完成，线程正常结束。 异常结束 2. 线程抛出一个未捕获的 Exception 或 Error。 调用 stop 3. 直接调用该线程的 stop()方法来结束该线程—该方法通常容易导致死锁，不推荐使用

4、什么是死锁(deadlock) ？

两个进程都在等待对方执行完毕才能继续往下执行的时候就发生了死锁。结果就是两个进程都陷入了无限的等待中。

5、如何确保 N 个线程可以访问 N 个资源同时又不导致死锁？

使用多线程的时候，一种非常简单的避免死锁的方式就是：指定获取锁的顺序，并强制线程按照指定的顺序获取锁。因此，如果所有的线程都是以同样的顺序加锁和释放锁，就不会出现死锁了。

6、终止线程的4种方式

1、正常运行结束

程序运行结束，线程自动结束。

2、使用退出标志退出线程

一般 run()方法执行完，线程就会正常结束，然而，常常有些线程是伺服线程。它们需要长时间的 运行，只有在外部某些条件满足的情况下，才能关闭这些线程。使用一个变量来控制循环，例如： 最直接的方法就是设一个 boolean 类型的标志，并通过设置这个标志为 true 或 false 来控制 while 循环是否退出，代码示例：

public class ThreadSafe extends Thread {
    public volatile boolean exit = false;

    public void run() {
        while (!exit) {
            //do something
        }
    }
}

定义了一个退出标志 exit，当 exit 为 true 时，while 循环退出，exit 的默认值为 false.在定义 exit 时，使用了一个 Java 关键字 volatile，这个关键字的目的是使 exit 同步，也就是说在同一时刻只 能由一个线程来修改 exit 的值。

3、Interrupt 方法结束线程

使用 interrupt()方法来中断线程有两种情况：

• 线程处于阻塞状态：如使用了 sleep,同步锁的 wait,socket 中的 receiver,accept 等方法时， 会使线程处于阻塞状态。当调用线程的 interrupt()方法时，会抛出 InterruptException 异常。 阻塞中的那个方法抛出这个异常，通过代码捕获该异常，然后 break 跳出循环状态，从而让 我们有机会结束这个线程的执行。通常很多人认为只要调用 interrupt 方法线程就会结束，实 际上是错的， 一定要先捕获 InterruptedException 异常之后通过 break 来跳出循环，才能正 常结束 run 方法。

• 线程未处于阻塞状态：使用 isInterrupted()判断线程的中断标志来退出循环。当使用 interrupt()方法时，中断标志就会置 true，和使用自定义的标志来控制循环是一样的道理。

  public class ThreadSafe extends Thread {
      public void run() {
          while (!isInterrupted()) { //非阻塞过程中通过判断中断标志来退出
  
              try {
                  Thread.sleep(5 * 1000); //阻塞过程捕获中断异常来退出
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
  
                  break; //捕获到异常之后，执行 break 跳出循环
              }
          }
      }
  }

4、stop 方法终止线程（线程不安全）

程序中可以直接使用 thread.stop()来强行终止线程，但是 stop 方法是很危险的，就象突然关 闭计算机电源，而不是按正常程序关机一样，可能会产生不可预料的结果，不安全主要是： thread.stop()调用之后，创建子线程的线程就会抛出 ThreadDeatherror 的错误，并且会释放子 线程所持有的所有锁。一般任何进行加锁的代码块，都是为了保护数据的一致性，如果在调用 thread.stop()后导致了该线程所持有的所有锁的突然释放(不可控制)，那么被保护数据就有可能呈 现不一致性，其他线程在使用这些被破坏的数据时，有可能导致一些很奇怪的应用程序错误。因 此，并不推荐使用 stop 方法来终止线程。

7、sleep和wait的区别

1.对于 sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于 Thread 类中的。而 wait()方法，则是属于 Object 类中的。

2.sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出 cpu 该其他线程，但是他的监控状态依然 保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。

3.在调用 sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。

4.而当调用 wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此 对象调用 notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备获取对象锁进入运行状态。

8、start和run的区别

1.start（）方法来启动线程，真正实现了多线程运行。这时无需等待 run 方法体代码执行完毕， 可以直接继续执行下面的代码。

2.通过调用 Thread 类的 start()方法来启动一个线程， 这时此线程是处于就绪状态， 并没有运 行。

3.方法 run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，线程就进入了运行状态，开始运 行 run 函数当中的代码。 Run 方法运行结束， 此线程终止。然后 CPU 再调度其它线程。

9、乐观锁与悲观锁

1、乐观锁

乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为 别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数 据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新）， 如果失败则要重复读-比较-写的操作。 java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现的，CAS 是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入 值是否一样，一样则更新，否则失败。

2、悲观锁

悲观锁是就是悲观思想，即认为写多，遇到并发写的可能性高，每次去拿数据的时候都认为别人 会修改，所以每次在读写数据的时候都会上锁，这样别人想读写这个数据就会 block 直到拿到锁。 java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到， 才会转换为悲观锁，如 RetreenLock。

10、自旋锁

​ 自旋锁原理非常简单，如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源，那么那些等待竞争锁 的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态，它们只需要等一等（自旋）， 等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁，这样就避免用户线程和内核的切换的消耗。

​ 线程自旋是需要消耗 cup 的，说白了就是让 cup 在做无用功，如果一直获取不到锁，那线程 也不能一直占用 cup 自旋做无用功，所以需要设定一个自旋等待的最大时间。

​ 如果持有锁的线程执行的时间超过自旋等待的最大时间扔没有释放锁，就会导致其它争用锁 的线程在最大等待时间内还是获取不到锁，这时争用线程会停止自旋进入阻塞状态。

自旋锁的优缺点

​ 自旋锁尽可能的减少线程的阻塞，这对于锁的竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来 说性能能大幅度的提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起再唤醒的操作的消耗，这些操作会 导致线程发生两次上下文切换！

​ 但是如果锁的竞争激烈，或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块，这时候就不适合 使用自旋锁了，因为自旋锁在获取锁前一直都是占用 cpu 做无用功，占着 XX 不 XX，同时有大量 线程在竞争一个锁，会导致获取锁的时间很长，线程自旋的消耗大于线程阻塞挂起操作的消耗， 其它需要 cup 的线程又不能获取到 cpu，造成 cpu 的浪费。所以这种情况下我们要关闭自旋锁；

11、Synchronized 同步锁

synchronized 它可以把任意一个非 NULL 的对象当作锁。他属于独占式的悲观锁，同时属于可重 入锁。

1、Synchronized 作用范围

1. 作用于方法时，锁住的是对象的实例(this)；
2. 当作用于静态方法时，锁住的是Class实例，又因为Class的相关数据存储在永久带PermGen （jdk1.8 则是 metaspace），永久带是全局共享的，因此静态方法锁相当于类的一个全局锁， 会锁所有调用该方法的线程；
3. synchronized 作用于一个对象实例时，锁住的是所有以该对象为锁的代码块。它有多个队列， 当多个线程一起访问某个对象监视器的时候，对象监视器会将这些线程存储在不同的容器中。

2、Synchronized 核心组件

1. Wait Set：哪些调用 wait 方法被阻塞的线程被放置在这里；
2. Contention List：竞争队列，所有请求锁的线程首先被放在这个竞争队列中；
3. Entry List：Contention List 中那些有资格成为候选资源的线程被移动到 Entry List 中；
4. OnDeck：任意时刻，最多只有一个线程正在竞争锁资源，该线程被成为 OnDeck；
5. Owner：当前已经获取到所资源的线程被称为 Owner；
6. !Owner：当前释放锁的线程。

3、Synchronized 实现

1. JVM 每次从队列的尾部取出一个数据用于锁竞争候选者（OnDeck），但是并发情况下， ContentionList 会被大量的并发线程进行 CAS 访问，为了降低对尾部元素的竞争，JVM 会将 一部分线程移动到 EntryList 中作为候选竞争线程。
2. Owner 线程会在 unlock 时，将 ContentionList 中的部分线程迁移到 EntryList 中，并指定 EntryList 中的某个线程为 OnDeck 线程（一般是最先进去的那个线程）。
3. Owner 线程并不直接把锁传递给 OnDeck 线程，而是把锁竞争的权利交给 OnDeck， OnDeck 需要重新竞争锁。这样虽然牺牲了一些公平性，但是能极大的提升系统的吞吐量，在 JVM 中，也把这种选择行为称之为“竞争切换”。
4. OnDeck 线程获取到锁资源后会变为 Owner 线程，而没有得到锁资源的仍然停留在 EntryList 中。如果 Owner 线程被 wait 方法阻塞，则转移到 WaitSet 队列中，直到某个时刻通过 notify 或者 notifyAll 唤醒，会重新进去 EntryList 中。
5. 处于 ContentionList、EntryList、WaitSet 中的线程都处于阻塞状态，该阻塞是由操作系统 来完成的（Linux 内核下采用 pthread_mutex_lock 内核函数实现的）。
6. Synchronized 是非公平锁。 Synchronized 在线程进入 ContentionList 时，等待的线程会先 尝试自旋获取锁，如果获取不到就进入 ContentionList，这明显对于已经进入队列的线程是 不公平的，还有一个不公平的事情就是自旋获取锁的线程还可能直接抢占 OnDeck 线程的锁 资源。
7. 每个对象都有个 monitor 对象，加锁就是在竞争 monitor 对象，代码块加锁是在前后分别加 上 monitorenter 和 monitorexit 指令来实现的，方法加锁是通过一个标记位来判断的
8. synchronized 是一个重量级操作，需要调用操作系统相关接口，性能是低效的，有可能给线 程加锁消耗的时间比有用操作消耗的时间更多。
9. Java1.6，synchronized 进行了很多的优化，有适应自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁及偏向 锁等，效率有了本质上的提高。在之后推出的 Java1.7 与 1.8 中，均对该关键字的实现机理做 了优化。引入了偏向锁和轻量级锁。都是在对象头中有标记位，不需要经过操作系统加锁。
10. 锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级到重量级锁。这种升级过程叫做锁膨胀；
11. JDK 1.6 中默认是开启偏向锁和轻量级锁，可以通过-XX:-UseBiasedLocking 来禁用偏向锁。

12、ReentrantLock

​ ReentantLock 继承接口 Lock 并实现了接口中定义的方法，他是一种可重入锁，除了能完 成 synchronized 所能完成的所有工作外，还提供了诸如可响应中断锁、可轮询锁请求、定时锁等 避免多线程死锁的方法。

1、Lock 接口的主要方法

1. void lock(): 执行此方法时, 如果锁处于空闲状态, 当前线程将获取到锁. 相反, 如果锁已经 被其他线程持有, 将禁用当前线程, 直到当前线程获取到锁
2. boolean tryLock()：如果锁可用, 则获取锁, 并立即返回 true, 否则返回 false. 该方法和 lock()的区别在于, tryLock()只是"试图"获取锁, 如果锁不可用, 不会导致当前线程被禁用, 当前线程仍然继续往下执行代码. 而 lock()方法则是一定要获取到锁, 如果锁不可用, 就一 直等待, 在未获得锁之前,当前线程并不继续向下执行.
3. Condition newCondition()：条件对象，获取等待通知组件。该组件和当前的锁绑定， 当前线程只有获取了锁，才能调用该组件的 await()方法，而调用后，当前线程将缩放锁。
4. getHoldCount() ：查询当前线程保持此锁的次数，也就是执行此线程执行 lock 方法的次 数。
5. getQueueLength（）：返回正等待获取此锁的线程估计数，比如启动 10 个线程，1 个 线程获得锁，此时返回的是 9
6. getWaitQueueLength：（Condition condition）返回等待与此锁相关的给定条件的线 程估计数。比如 10 个线程，用同一个 condition 对象，并且此时这 10 个线程都执行了 condition 对象的 await 方法，那么此时执行此方法返回 10
7. hasWaiters(Condition condition)：查询是否有线程等待与此锁有关的给定条件 (condition)，对于指定 contidion 对象，有多少线程执行了 condition.await 方法
8. hasQueuedThread(Thread thread)：查询给定线程是否等待获取此锁
9. hasQueuedThreads()：是否有线程等待此锁
10. isFair()：该锁是否公平锁
11. isHeldByCurrentThread()： 当前线程是否保持锁锁定，线程的执行 lock 方法的前后分 别是 false 和 true
12. isLock()：此锁是否有任意线程占用
13. lockInterruptibly（）：如果当前线程未被中断，获取锁
14. tryLock（）：尝试获得锁，仅在调用时锁未被线程占用，获得锁
15. tryLock(long timeout TimeUnit unit)：如果锁在给定等待时间内没有被另一个线程保持， 则获取该锁。

13、公平锁与非公平锁

1、非公平锁

​ 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

​ JVM 按随机、就近原则分配锁的机制则称为不公平锁，ReentrantLock 在构造函数中提供了 是否公平锁的初始化方式，默认为非公平锁。非公平锁实际执行的效率要远远超出公平锁，除非 程序有特殊需要，否则最常用非公平锁的分配机制

2、公平锁

​ 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

​ 公平锁指的是锁的分配机制是公平的，通常先对锁提出获取请求的线程会先被分配到锁， ReentrantLock 在构造函数中提供了是否公平锁的初始化方式来定义公平锁。

14、synchronized 和 ReentrantLock 的区别

1、两者的共同点

1. 都是用来协调多线程对共享对象、变量的访问
2. 都是可重入锁，同一线程可以多次获得同一个锁
3. 都保证了可见性和互斥性

2、两者的不同点：

1. ReentrantLock 显示的获得、释放锁，synchronized 隐式获得释放锁
2. ReentrantLock 可响应中断、可轮回，synchronized 是不可以响应中断的，为处理锁的 不可用性提供了更高的灵活性
3. ReentrantLock 是 API 级别的，synchronized 是 JVM 级别的
4. ReentrantLock 可以实现公平锁
5. ReentrantLock 通过 Condition 可以绑定多个条件
6. 底层实现不一样， synchronized 是同步阻塞，使用的是悲观并发策略，lock 是同步非阻 塞，采用的是乐观并发策略
7. Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的关键字，synchronized 是内置的语言 实现。
8. synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生； 而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象， 因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁。
9. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时， 等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。
10. 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。
11. Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率，既就是实现读写锁等。

15、Condition 类和 Object 类锁方法区别

1. Condition 类的 awiat 方法和 Object 类的 wait 方法等效
2. Condition 类的 signal 方法和 Object 类的 notify 方法等效
3. Condition 类的 signalAll 方法和 Object 类的 notifyAll 方法等效
4. ReentrantLock 类可以唤醒指定条件的线程，而 object 的唤醒是随机的

16、tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly 的区别

1. tryLock 能获得锁就返回 true，不能就立即返回 false，tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，可以增加时间限制，如果超过该时间段还没获得锁，返回 false
2. lock 能获得锁就返回 true，不能的话一直等待获得锁
3. lock 和 lockInterruptibly，如果两个线程分别执行这两个方法，但此时中断这两个线程， lock 不会抛出异常，而 lockInterruptibly 会抛出异常

17、可重入锁

​ 可重入锁，也叫 做递归锁，指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响。在 JAVA 环境下 ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁。

18、独占锁与共享锁

1、独占锁

​ 独占锁模式下，每次只能有一个线程能持有锁，ReentrantLock 就是以独占方式实现的互斥锁。 独占锁是一种悲观保守的加锁策略，它避免了读/读冲突，如果某个只读线程获取锁，则其他读线 程都只能等待，这种情况下就限制了不必要的并发性，因为读操作并不会影响数据的一致性。

2、共享锁

​ 共享锁则允许多个线程同时获取锁，并发访问 共享资源，如：ReadWriteLock。共享锁则是一种 乐观锁，它放宽了加锁策略，允许多个执行读操作的线程同时访问共享资源。

1. AQS 的内部类 Node 定义了两个常量 SHARED 和 EXCLUSIVE，他们分别标识 AQS 队列中等 待线程的锁获取模式。
2. java 的并发包中提供了 ReadWriteLock，读-写锁。它允许一个资源可以被多个读操作访问， 或者被一个 写操作访问，但两者不能同时进行

19、重量级锁与轻量级锁

1、重量级锁（Mutex Lock）

​ Synchronized 是通过对象内部的一个叫做监视器锁（monitor）来实现的。但是监视器锁本质又 是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的。而操作系统实现线程之间的切换这就需要从用 户态转换到核心态，这个成本非常高，状态之间的转换需要相对比较长的时间，这就是为什么 Synchronized 效率低的原因。因此，这种依赖于操作系统 Mutex Lock 所实现的锁我们称之为 “重量级锁”。JDK 中对 Synchronized 做的种种优化，其核心都是为了减少这种重量级锁的使用。 JDK1.6 以后，为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，提高性能，引入了“轻量级锁”和 “偏向锁”。

2、轻量级锁

​ 锁的状态总共有四种：无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。

20、锁升级

​ 随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级的重量级锁（但是锁的升级是单向的， 也就是说只能从低到高升级，不会出现锁的降级）。 “轻量级”是相对于使用操作系统互斥量来实现的传统锁而言的。但是，首先需要强调一点的是， 轻量级锁并不是用来代替重量级锁的，它的本意是在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量 级锁使用产生的性能消耗。在解释轻量级锁的执行过程之前，先明白一点，轻量级锁所适应的场 景是线程交替执行同步块的情况，如果存在同一时间访问同一锁的情况，就会导致轻量级锁膨胀 为重量级锁。

21、偏向锁

​ Hotspot 的作者经过以往的研究发现大多数情况下锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线 程多次获得。偏向锁的目的是在某个线程获得锁之后，消除这个线程锁重入（CAS）的开销，看起 来让这个线程得到了偏护。引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级 锁执行路径，因为轻量级锁的获取及释放依赖多次 CAS 原子指令，而偏向锁只需要在置换 ThreadID 的时候依赖一次 CAS 原子指令（由于一旦出现多线程竞争的情况就必须撤销偏向锁，所 以偏向锁的撤销操作的性能损耗必须小于节省下来的 CAS 原子指令的性能消耗）。上面说过，轻 量级锁是为了在线程交替执行同步块时提高性能，而偏向锁则是在只有一个线程执行同步块时进 一步提高性能。

22、分段锁

分段锁也并非一种实际的锁，而是一种思想 ConcurrentHashMap 是学习分段锁的最好实践

23、锁优化

1、减少锁持有时间

只用在有线程安全要求的程序上加锁

2、减小锁粒度

将大对象（这个对象可能会被很多线程访问），拆成小对象，大大增加并行度，降低锁竞争。 降低了锁的竞争，偏向锁，轻量级锁成功率才会提高。最最典型的减小锁粒度的案例就是 ConcurrentHashMap。

3、锁分离

最常见的锁分离就是读写锁 ReadWriteLock，根据功能进行分离成读锁和写锁，这样读读不互 斥，读写互斥，写写互斥，即保证了线程安全，又提高了性能，具体也请查看[高并发 Java 五] JDK 并发包 1。读写分离思想可以延伸，只要操作互不影响，锁就可以分离。比如 LinkedBlockingQueue 从头部取出，从尾部放数据

4、锁粗化

通常情况下，为了保证多线程间的有效并发，会要求每个线程持有锁的时间尽量短，即在使用完 公共资源后，应该立即释放锁。但是，凡事都有一个度，如果对同一个锁不停的进行请求、同步 和释放，其本身也会消耗系统宝贵的资源，反而不利于性能的优化 。

5、锁消除

锁消除是在编译器级别的事情。在即时编译器时，如果发现不可能被共享的对象，则可以消除这 些对象的锁操作，多数是因为程序员编码不规范引起。

参考：https://www.jianshu.com/p/39628e1180a9

24、同步锁与死锁

1、同步锁

​ 当多个线程同时访问同一个数据时，很容易出现问题。为了避免这种情况出现，我们要保证线程 同步互斥，就是指并发执行的多个线程，在同一时间内只允许一个线程访问共享数据。 Java 中可 以使用 synchronized 关键字来取得一个对象的同步锁。

2、死锁

​ 何为死锁，就是多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。

25、volatile 关键字的作用（变量可见性、禁止重排序）

volatile是Java中的一个关键字，用于修饰变量。它的主要作用是保证变量的可见性和原子性。

当一个变量被定义为volatile时，它可以被多个线程同时访问，且每个线程都可以看到最新的值。这是因为volatile关键字会禁止编译器和处理器对变量进行优化，确保每个线程都从主内存中读取最新的值。

此外，volatile关键字还可以保证某些操作的原子性。例如，对一个volatile变量的赋值操作是原子性的，而对一个普通变量的赋值操作可能不是原子性的。

需要注意的是，volatile关键字并不能替代synchronized关键字，因为它只能保证变量的可见性和原子性，而不能保证多个操作之间的顺序性和互斥性。如果需要保证多个操作的顺序性和互斥性，应该使用synchronized关键字。

总之，volatile关键字是一种轻量级的同步机制，用于保证变量的可见性和原子性。在多线程编程中，它是非常有用的工具，但需要注意使用场景和注意事项。

26、Java阻塞队列

Java中的阻塞队列是一种特殊的队列，它提供了一个线程安全的、可阻塞的生产者-消费者模型。阻塞队列的主要特点是当队列为空时，消费者线程会阻塞等待队列中有新的元素；当队列已满时，生产者线程会阻塞等待队列中有空闲位置。

Java中提供了多种阻塞队列的实现，包括：

1. ArrayBlockingQueue：基于数组实现的有界阻塞队列，固定大小，必须在创建时指定容量。
2. LinkedBlockingQueue：基于链表实现的有界或无界阻塞队列，可以在创建时指定容量，也可以不指定容量（默认为无界）。
3. SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等待一个相应的删除操作，反之亦然。
4. PriorityBlockingQueue：基于优先级堆实现的无界阻塞队列，元素按照优先级排序。
5. DelayQueue：基于优先级堆实现的无界阻塞队列，只有在延迟期满时才能从队列中取出元素。

使用阻塞队列可以简化多线程编程，因为它可以自动处理线程的同步和互斥，使得生产者和消费者都能以高效的方式进行操作。同时，阻塞队列也可以避免一些多线程编程中常见的问题，如死锁、饥饿等。

需要注意的是，在使用阻塞队列时，需要根据实际情况选择合适的实现，以满足不同的需求。例如，如果需要一个有界队列，可以选择ArrayBlockingQueue；如果需要一个无界队列，可以选择LinkedBlockingQueue；如果需要按照优先级排序，可以选择PriorityBlockingQueue等。

27、线程池原理

​ 线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后 启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量超出数量的线程排队等候，等其它线程执行完毕， 再从队列中取出任务来执行。他的主要特点为：线程复用；控制最大并发数；管理线程。

1、线程复用、控制最大并发数、管理线程

​ 每一个 Thread 的类都有一个 start 方法。 当调用 start 启动线程时 Java 虚拟机会调用该类的 run 方法。 那么该类的 run() 方法中就是调用了 Runnable 对象的 run() 方法。 我们可以继承重写 Thread 类，在其 start 方法中添加不断循环调用传递过来的 Runnable 对象。 这就是线程池的实 现原理。循环方法中不断获取 Runnable 是用 Queue 实现的，在获取下一个 Runnable 之前可以 是阻塞的。

​ 第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

​ 第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

​ 第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

2、线程池的组成

一般的线程池主要分为以下 4 个组成部分：

1. 线程池管理器：用于创建并管理线程池
2. 工作线程：线程池中的线程
3. 任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行
4. 任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制

Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的，该框架中用到了 Executor，Executors， ExecutorService，ThreadPoolExecutor ，Callable 和 Future、FutureTask 这几个类。

ThreadPoolExecutor 的构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
	TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
	this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
	Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

3、构造方法参数含义

1. corePoolSize：指定了线程池中的线程数量。
2. maximumPoolSize：指定了线程池中的最大线程数量。
3. keepAliveTime：当前线程池数量超过 corePoolSize 时，多余的空闲线程的存活时间，即多 次时间内会被销毁。
4. unit：keepAliveTime 的单位。
5. workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务。
6. threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可。
7. handler：拒绝策略，当任务太多来不及处理，如何拒绝任务

4、拒绝策略

线程池中的线程已经用完了，无法继续为新任务服务，同时，等待队列也已经排满了，再也 塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

JDK 内置的拒绝策略如下：

1. AbortPolicy ： 直接抛出异常，阻止系统正常运行。
2. CallerRunsPolicy ： 只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的 任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。
3. DiscardOldestPolicy ： 丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再 次提交当前任务。
4. DiscardPolicy ： 该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。如果允许任务丢 失，这是最好的一种方案。

以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口，若以上策略仍无法满足实际 需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。

5、Java 线程池工作过程

1. 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：
   1. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
   2. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
   3. 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要 创建非核心线程立刻运行这个任务；
   4. 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池 会抛出异常 RejectExecutionException。
3. 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
4. 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

6、高并发场景下创建多少线程才合适

在高并发场景下，创建线程的数量需要根据具体情况进行权衡和调整。如果创建过少的线程，可能会导致任务堆积，无法及时处理请求；如果创建过多的线程，可能会导致资源浪费、线程竞争和上下文切换等问题，从而降低系统的性能和稳定性。

一般来说，可以通过以下几个方面来确定合适的线程数量：

1. CPU核心数：通常情况下，线程数量不应该超过CPU核心数的两倍，因为超过这个数量后，线程之间的竞争和上下文切换的开销会逐渐增大。
2. 系统负载：可以通过监控系统的负载情况来动态调整线程数量，当系统负载较高时，适当增加线程数量来处理请求，当负载降低时，适当减少线程数量来避免资源浪费和线程竞争。
3. 任务类型：不同类型的任务对线程数量的要求也不同，例如CPU密集型任务通常需要少量的线程，而IO密集型任务则可能需要更多的线程来处理请求。
4. 系统资源限制：系统资源的限制也会影响线程数量的选择，例如内存、磁盘、网络等资源的限制都需要考虑到。

需要注意的是，线程数量的选择并不是一成不变的，需要根据不同的环境和需求动态调整。同时，应该结合其他优化手段，如线程池、异步编程、缓存等，来提高系统的性能和稳定性。

创建多少线程合适， 要看多线程具体的应用场景。 一般来说，我们可以将程序分为:CPU密集型程序和I/O密集型程序， 而针对于 CPU密集型程序和I/O密集型程序，其计算最佳线程数的方法是不同的 。

1、CPU密集型程序

对于CPU密集型计算， 多线程本质上是提升多核CPU的利用率， 所以对于一个4核的CPU， 每个核一个线程， 理论上创建4个线程 就可以了， 再多创建线程也只是增加线程切换的成本。 所以， 对于CPU密集型的计算场景， 理论上“线程的量=CPU核数”就是最合 适的。 但是在实际工作中， 一般会将线程数量设置为“CPU核数+1”， 这样的话， 当线程因为偶尔的内存页失效或其他原因导致阻塞 时， 这个额外的线程可以顶上， 从而保证CPU的利用率 。

所以，在CPU密集型的程序中，一般可以将线程数设置为CPU核数+1。

2、I/O密集型程序

对于I/O密集型的程序，最佳的线程数是与程序中CPU计算和I/O操作的耗时比相关。总体来说，可以将其总结为如下的公式。

单核CPU

最佳线程数 = 1 +(I/O耗时/ CPU耗时)

我们令R=I/O耗时 / CPU耗时， 可以这样理解: 当线程A执行IO操作时， 另外R个线程正好执行完各自的CPU计算。 这样CPU的利用率就达到了100%。

多核CPU

多核CPU的最佳线程数在单核CPU最佳线程数的基础上，乘以CPU核数即可，如下所示。

最佳线程数=CPU核数 [ 1 +(I/O耗时/ CPU耗时)]

上述公式计算的结果为最佳理论值，实际工作中还是要通过实际压测数据来找到最佳线程数，将硬件的性能发挥到极致。

28、如何在两个线程之间共享数据

​ Java 里面进行多线程通信的主要方式就是共享内存的方式，共享内存主要的关注点有两个：可见 性和有序性原子性。Java 内存模型（JMM）解决了可见性和有序性的问题，而锁解决了原子性的 问题，理想情况下我们希望做到“同步”和“互斥”。有以下常规实现方法：

1.将数据抽象成一个类，并将数据的操作作为这个类的方法

将数据抽象成一个类，并将对这个数据的操作作为这个类的方法，这么设计可以和容易做到同步，只要在方法上加”synchronized“

public class MyData {
    private int j = 0;

    public synchronized void add() {
        j++;
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "j 为：" +
            j);
    }

    public synchronized void dec() {
        j--;
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "j 为：" +
            j);
    }

    public int getData() {
        return j;
    }
}


public class AddRunnable implements Runnable {
    MyData data;

    public AddRunnable(MyData data) {
        this.data = data;
    }

    public void run() {
        data.add();
    }
}

public class DecRunnable implements Runnable {
 MyData data;
 public DecRunnable(MyData data){
 	this.data = data;
 }
 public void run() {
	 data.dec();
 }

public static void main(String[] args) {
 	 MyData data = new MyData();
     Runnable add = new AddRunnable(data);
     Runnable dec = new DecRunnable(data);
     for(int i=0;i<2;i++){
         new Thread(add).start();
         new Thread(dec).start();
     }
}

2.Runnable 对象作为一个类的内部类

​ 将 Runnable 对象作为一个类的内部类，共享数据作为这个类的成员变量，每个线程对共享数 据的操作方法也封装在外部类，以便实现对数据的各个操作的同步和互斥，作为内部类的各 个 Runnable 对象调用外部类的这些方法。

public class MyData {
    private int j = 0;

    public synchronized void add() {
        j++;
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "j 为：" +
            j);
    }

    public synchronized void dec() {
        j--;
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "j 为：" +
            j);
    }

    public int getData() {
        return j;
    }
}


public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        final MyData data = new MyData();

        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                    public void run() {
                        data.add();
                    }
                }).start();
            new Thread(new Runnable() {
                    public void run() {
                        data.dec();
                    }
                }).start();
        }
    }
}

29、ThreadLocal 作用（线程本地存储）

​ ThreadLocal，很多地方叫做线程本地变量，也有些地方叫做线程本地存储，ThreadLocal 的作用 是提供线程内的局部变量，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或 者组件之间一些公共变量的传递的复杂度。

ThreadLocalMap（线程的一个属性）

1. 每个线程中都有一个自己的 ThreadLocalMap 类对象，可以将线程自己的对象保持到其中， 各管各的，线程可以正确的访问到自己的对象。
2. 将一个共用的 ThreadLocal 静态实例作为 key，将不同对象的引用保存到不同线程的 ThreadLocalMap 中，然后在线程执行的各处通过这个静态 ThreadLocal 实例的 get()方法取 得自己线程保存的那个对象，避免了将这个对象作为参数传递的麻烦。
3. ThreadLocalMap 其实就是线程里面的一个属性，它在 Thread 类中定义 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

最常见的 ThreadLocal 使用场景为 用来解决 数据库连接、Session 管理等。

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal(); 
public static Session getSession() throws InfrastructureException { 
 Session s = (Session) threadSession.get(); 
 try { 
 	if (s == null) { 
 		s = getSessionFactory().openSession(); 
 		threadSession.set(s); 
 	} 
 } catch (HibernateException ex) { 
 	throw new InfrastructureException(ex); 
 } 
 return s; 
}

30、什么是 CAS（比较并交换-乐观锁机制-锁自旋）

1、概念及特性

​ CAS（Compare And Swap/Set）比较并交换，CAS 算法的过程是这样：它包含 3 个参数 CAS(V,E,N)。V 表示要更新的变量(内存值)，E 表示预期值(旧的)，N 表示新值。当且仅当 V 值等于 E 值时，才会将 V 的值设为 N，如果 V 值和 E 值不同，则说明已经有其他线程做了更新，则当 前线程什么都不做。最后，CAS 返回当前 V 的真实值。 CAS 操作是抱着乐观的态度进行的(乐观锁)，它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时 使用 CAS 操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂 起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理， CAS 操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理。

2、原子包 java.util.concurrent.atomic（锁自旋）

​ JDK1.5 的原子包：java.util.concurrent.atomic 这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就 是在多线程环境下，当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时，具有排他性，即当某个 线程进入方法，执行其中的指令时，不会被其他线程打断，而别的线程就像自旋锁一样，一直等 到该方法执行完成，才由 JVM 从等待队列中选择一个另一个线程进入，这只是一种逻辑上的理解。 相对于对于 synchronized 这种阻塞算法，CAS 是非阻塞算法的一种常见实现。由于一般 CPU 切 换时间比 CPU 指令集操作更加长， 所以 J.U.C 在性能上有了很大的提升。如下代码：

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private volatile int value;

    public final int get() {
        return value;
    }

    public final int getAndIncrement() {
        for (;;) { //CAS 自旋，一直尝试，直达成功

            int current = get();
            int next = current + 1;

            if (compareAndSet(current, next)) {
                return current;
            }
        }
    }

    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }
}

getAndIncrement 采用了 CAS 操作，每次从内存中读取数据然后将此数据和+1 后的结果进行 CAS 操作，如果成功就返回结果，否则重试直到成功为止。而 compareAndSet 利用 JNI 来完成 CPU 指令的操作。

3、ABA 问题

​ CAS 会导致“ABA 问题”。CAS 算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据，而在下时 刻比较并替换，那么在这个时间差类会导致数据的变化。

​ 比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A，这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A，并且 two 进行了一些操作变成了 B，然后 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行 CAS 操 作发现内存中仍然是 A，然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但是不代表这个过 程就是没有问题的。

​ 部分乐观锁的实现是通过版本号（version）的方式来解决 ABA 问题，乐观锁每次在执行数据的修 改操作时，都会带上一个版本号，一旦版本号和数据的版本号一致就可以执行修改操作并对版本 号执行+1 操作，否则就执行失败。因为每次操作的版本号都会随之增加，所以不会出现 ABA 问 题，因为版本号只会增加不会减少。

31、什么是 AQS（抽象的队列同步器）

​ AbstractQueuedSynchronizer 类如其名，抽象的队列式的同步器，AQS 定义了一套多线程访问 共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的 ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch.

​ 它维护了一个 volatile int state（代表共享资源）和一个 FIFO 线程等待队列（多线程争用资源被 阻塞时会进入此队列）。这里 volatile 是核心关键词，具体 volatile 的语义，在此不述。state 的 访问方式有三种:

1. getState()
2. setState()
3. compareAndSetState()

1、AQS 定义两种资源共享方式

1. Exclusive 独占资源-ReentrantLock Exclusive（独占，只有一个线程能执行，如 ReentrantLock）

2. Share 共享资源-Semaphore/CountDownLatch

   Share（共享，多个线程可同时执行，如 Semaphore/CountDownLatch）。 AQS 只是一个框架，具体资源的获取/释放方式交由自定义同步器去实现，AQS 这里只定义了一个 接口，具体资源的获取交由自定义同步器去实现了（通过 state 的 get/set/CAS)之所以没有定义成 abstract ，是 因 为独 占模 式 下 只 用实现 tryAcquire-tryRelease ，而 共享 模 式 下 只用 实 现 tryAcquireShared-tryReleaseShared。如果都定义成abstract，那么每个模式也要去实现另一模 式下的接口。不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实 现共享资源 state 的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/ 唤醒出队等），AQS 已经在顶层实现好了。自定义同步器实现时主要实现以下几种方法：

   1. isHeldExclusively()：该线程是否正在独占资源。只有用到 condition 才需要去实现它。
   2. tryAcquire(int)：独占方式。尝试获取资源，成功则返回 true，失败则返回 false。
   3. tryRelease(int)：独占方式。尝试释放资源，成功则返回 true，失败则返回 false。
   4. tryAcquireShared(int)：共享方式。尝试获取资源。负数表示失败；0 表示成功，但没有剩余 可用资源；正数表示成功，且有剩余资源。
   5. tryReleaseShared(int)：共享方式。尝试释放资源，如果释放后允许唤醒后续等待结点返回 true，否则返回 false

2、同步器的实现是 ABS 核心（state 资源状态计数）

​ 同步器的实现是 ABS 核心，以 ReentrantLock 为例，state 初始化为 0，表示未锁定状态。A 线程 lock()时，会调用 tryAcquire()独占该锁并将 state+1。此后，其他线程再 tryAcquire()时就会失 败，直到 A 线程 unlock()到 state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放 锁之前，A 线程自己是可以重复获取此锁的（state 会累加），这就是可重入的概念。但要注意， 获取多少次就要释放多么次，这样才能保证 state 是能回到零态的。

​ 以 CountDownLatch 以例，任务分为 N 个子线程去执行，state 也初始化为 N（注意 N 要与 线程个数一致）。这 N 个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后 countDown()一次，state 会 CAS 减 1。等到所有子线程都执行完后(即 state=0)，会 unpark()主调用线程，然后主调用线程 就会从 await()函数返回，继续后余动作。

3、ReentrantReadWriteLock 实现独占和共享两种方式

​ 一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现 tryAcquiretryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared 中的一种即可。但 AQS 也支持自定义同步器 同时实现独占和共享两种方式，如 ReentrantReadWriteLock

32、线程基本方法

线程相关的基本方法有 wait，notify，notifyAll，sleep，join，yield 等

1、线程等待（wait）

​ 调用该方法的线程进入 WAITING 状态，只有等待另外线程的通知或被中断才会返回，需要注意的 是调用 wait()方法后，会释放对象的锁。因此，wait 方法一般用在同步方法或同步代码块中。

2、线程睡眠（sleep）

​ sleep 导致当前线程休眠，与 wait 方法不同的是 sleep 不会释放当前占有的锁,sleep(long)会导致 线程进入 TIMED-WATING 状态，而 wait()方法会导致当前线程进入 WATING 状态

3、线程让步（yield）

​ yield 会使当前线程让出 CPU 执行时间片，与其他线程一起重新竞争 CPU 时间片。一般情况下， 优先级高的线程有更大的可能性成功竞争得到 CPU 时间片，但这又不是绝对的，有的操作系统对 线程优先级并不敏感。

4、线程中断（interrupt）

​ 中断一个线程，其本意是给这个线程一个通知信号，会影响这个线程内部的一个中断标识位。这 个线程本身并不会因此而改变状态(如阻塞，终止等)。

1. 调用 interrupt()方法并不会中断一个正在运行的线程。也就是说处于 Running 状态的线 程并不会因为被中断而被终止，仅仅改变了内部维护的中断标识位而已。
2. 若调用 sleep()而使线程处于 TIMED-WATING 状态，这时调用 interrupt()方法，会抛出 InterruptedException,从而使线程提前结束 TIMED-WATING 状态。
3. 许多声明抛出 InterruptedException 的方法(如 Thread.sleep(long mills 方法))，抛出异 常前，都会清除中断标识位，所以抛出异常后，调用 isInterrupted()方法将会返回 false。
4. 中断状态是线程固有的一个标识位，可以通过此标识位安全的终止线程。比如,你想终止 一个线程 thread 的时候，可以调用 thread.interrupt()方法，在线程的 run 方法内部可以 根据 thread.isInterrupted()的值来优雅的终止线程。

5、Join 等待其他线程终止

​ join() 方法，等待其他线程终止，在当前线程中调用一个线程的 join() 方法，则当前线程转为阻塞 状态，回到另一个线程结束，当前线程再由阻塞状态变为就绪状态，等待 cpu 的宠幸。

6、为什么要用 join()方法？

​ 很多情况下，主线程生成并启动了子线程，需要用到子线程返回的结果，也就是需要主线程需要 在子线程结束后再结束，这时候就要用到 join() 方法。

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程运行开始!");
 Thread6 thread1 = new Thread6();
 thread1.setName("线程 B");
 thread1.join();
System.out.println("这时 thread1 执行完毕之后才能执行主线程")

7、线程唤醒（notify）

​ Object 类中的 notify() 方法，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，如果所有线程都在此对象 上等待，则会选择唤醒其中一个线程，选择是任意的，并在对实现做出决定时发生，线程通过调 用其中一个 wait() 方法，在对象的监视器上等待，直到当前的线程放弃此对象上的锁定，才能继 续执行被唤醒的线程，被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞 争。类似的方法还有 notifyAll() ，唤醒再次监视器上等待的所有线程。

8、其他方法：

1. sleep()：强迫一个线程睡眠Ｎ毫秒。
2. isAlive()： 判断一个线程是否存活。
3. join()： 等待线程终止。
4. activeCount()： 程序中活跃的线程数。
5. enumerate()： 枚举程序中的线程。
6. currentThread()： 得到当前线程。
7. isDaemon()： 一个线程是否为守护线程。
8. setDaemon()： 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于，是否等待主线 程依赖于主线程结束而结束)
9. setName()： 为线程设置一个名称。
10. wait()： 强迫一个线程等待。
11. notify()： 通知一个线程继续运行。
12. setPriority()： 设置一个线程的优先级。
13. getPriority():：获得一个线程的优先级。

33、 项目中那个地方用了countdownlanch，怎么使用的

CountDownLatch是Java中的一个同步工具类，它可以协调多个线程之间的执行顺序，当所有线程都完成了某个操作时，才能继续执行后面的操作。

在项目中，CountDownLatch通常用于以下场景：

1. 等待多个线程完成某个任务后，再执行后续操作。
2. 控制多个线程同时开始执行某个任务。
3. 测试并发性能时，用于控制并发线程的启动和结束时间。

下面是一个使用CountDownLatch的示例代码：

public class MyTask implements Runnable {
    private CountDownLatch latch;

    public MyTask(CountDownLatch latch) {
        this.latch = latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 执行任务
        // ...

        // 任务完成后，调用countDown方法
        latch.countDown();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int nThreads = 10; // 线程数
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(nThreads);

        // 创建并启动多个线程
        for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
            new Thread(new MyTask(latch)).start();
        }

        // 等待所有线程完成任务
        latch.await();

        // 所有线程完成任务后，继续执行后续操作
        // ...
    }
}

在上面的示例代码中，首先创建一个CountDownLatch对象，并将计数器初始化为线程数。然后创建多个线程，并将CountDownLatch对象传递给线程的构造函数。在每个线程完成任务后，调用CountDownLatch的countDown方法来减少计数器的值。最后，在主线程中调用CountDownLatch的await方法来等待所有线程完成任务。

需要注意的是，CountDownLatch的计数器只能减少不能增加，一旦计数器的值变为0，就无法再次使用。另外，CountDownLatch是一次性的同步工具，一旦计数器的值变为0，就无法再次使用。如果需要多次使用同步工具，可以考虑使用CyclicBarrier或Semaphore。

34、你知道什么是Java内存模型JMM吗？

Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）是Java虚拟机规范中定义的一种抽象的计算机内存模型，用于规范Java程序在多线程环境下的内存访问方式。

Java内存模型主要包括以下几个方面：

1. 工作内存：每个线程都有自己的工作内存，用于存储线程所需要的变量和对象的副本。
2. 主内存：所有线程共享的内存区域，用于存储Java对象和变量的原始值。
3. 内存屏障：用于控制线程对内存的访问行为，包括读屏障、写屏障和内存屏障。
4. happens-before关系：用于规定不同线程之间操作的执行顺序，确保程序的正确性和一致性。

Java内存模型的设计目标是在保证正确性和可见性的前提下，尽可能地提高程序的执行效率。为了实现这个目标，Java内存模型采用了一系列复杂的规则和约束，如volatile变量、synchronized关键字、final关键字等，用于保证多线程环境下的内存访问正确性和可见性。

需要注意的是，Java内存模型并不是一个具体的物理模型，而是一种抽象的计算机内存模型，它只是对Java程序在多线程环境下的内存访问方式进行了规范，并没有具体的实现。不同的Java虚拟机实现可能会采用不同的方式来实现Java内存模型，例如HotSpot虚拟机采用了基于锁的同步机制和volatile变量来实现Java内存模型。

35、JMM与volatile它们两个之间的关系？

Java内存模型（JMM）和volatile变量之间有着密切的关系。

在JMM中，volatile关键字修饰的变量具有以下两个特性：

1. 可见性：当一个线程修改了volatile变量的值时，其他线程可以立即看到最新的值。
2. 原子性：对于单个volatile变量的读/写操作具有原子性，即不会出现读取到不完整的值或写入不完整的值的情况。

由于volatile变量的可见性和原子性特性，它们可以用来实现一些特殊的同步机制，例如双重检查锁单例模式、简单的计数器、标志位等。在并发编程中，使用volatile变量可以有效地避免线程间的竞争和冲突，从而提高程序的性能和可靠性。

需要注意的是，虽然volatile变量具有可见性和原子性特性，但并不能保证线程安全。例如，在多个线程同时对volatile变量进行读写操作时，虽然每个操作都是原子性的，但由于多个操作之间的顺序不确定，可能会导致数据的不一致性和错误的结果。因此，如果需要实现线程安全，还需要使用其他的同步机制，例如synchronized关键字、Lock接口等。

36、JMM有哪些特性or它的三大特性是什么？

Java内存模型（JMM）具有以下三个特性：

1. 可见性：当一个线程修改了共享变量的值时，其他线程能够立即看到该变量的最新值。这个特性是通过在写操作后对数据进行同步来实现的，例如使用synchronized关键字、Lock接口等。
2. 原子性：对于单个的读/写操作，JMM保证其具有原子性，即读/写操作要么全部完成，要么全部不完成。这个特性是通过使用volatile关键字或synchronized关键字来实现的。
3. 有序性：JMM保证程序执行的顺序与代码的顺序一致，即在一个线程内，所有操作按照程序的顺序执行，而在不同线程之间，操作的执行顺序是不确定的，需要通过happens-before规则进行指定。

需要注意的是，JMM只是一种规范，不是一种具体的实现。不同的Java虚拟机实现可能会采用不同的方式来实现JMM，例如HotSpot虚拟机采用了基于锁的同步机制和volatile变量来实现JMM。

JMM的特性是为了保证多线程环境下程序的正确性和一致性，同时尽可能地提高程序的执行效率。在实际的开发中，需要根据具体的业务需求和性能要求，选择合适的同步机制和内存模型，以保证程序的正确性和可靠性。

37、为什么要有JMM，它为什么出现？作用和功能是什么？

Java内存模型（JMM）的出现是为了解决Java程序在多线程环境下的内存访问问题，保证程序的正确性和一致性。

在多线程环境下，一个线程对共享变量的修改可能不会立即对其他线程可见，甚至可能会出现数据不一致的情况。这是因为不同线程的操作可能会被重排或合并，从而导致程序执行的顺序与代码的顺序不一致，这就需要一种规范来保证内存访问的正确性和一致性。

JMM的作用和功能包括：

1. 确定线程之间操作的执行顺序，并规定不同操作之间的happens-before关系，从而保证程序的正确性和一致性。
2. 提供一种抽象的计算机内存模型，规范Java程序在多线程环境下的内存访问方式，使程序在不同的Java虚拟机实现中都能够获得相同的行为。
3. 定义了一些同步机制和内存屏障，例如volatile变量、synchronized关键字等，用于保证共享变量的可见性、原子性和有序性。
4. 为Java程序员提供了一种可预测的内存访问方式，使得程序的性能和可靠性得到提高。

总之，JMM的出现和规范为Java程序在多线程环境下的内存访问提供了一种标准化的方式，从而保证程序的正确性和一致性。

38、happens-before先行发生原则你有了解过吗？

作为Java内存模型（JMM）的一部分，happens-before原则是一种用于描述多线程程序中执行顺序的规则。它可以保证在多线程环境下程序的正确性和一致性。

happens-before原则规定了以下几个规则：

1. 程序次序规则：在一个线程中，按照程序代码的顺序，前面的操作happens-before后面的操作。
2. 锁定规则：一个解锁操作happens-before于后续对同一把锁的加锁操作。
3. volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作happens-before于后续对该变量的读操作。
4. 传递性规则：如果A happens-before B，并且B happens-before C，则A happens-before C。
5. 线程启动规则：Thread对象的start()方法happens-before于该线程的执行。
6. 线程终止规则：一个线程的所有操作都happens-before于该线程的终止。
7. 线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用happens-before于被中断线程的代码检测到该中断事件的发生。

happens-before原则的作用是保证多线程程序中操作的正确性和一致性。通过happens-before原则，程序员可以明确地指定操作之间的执行顺序，从而避免出现数据不一致或意外的行为。在并发编程中，深入理解和使用happens-before原则是非常重要的。

39、Synchronized实现原理，monitor对象什么时候生成的？知道monitor的monitorenter和monitorexit这两个是怎么保证同步的吗？

Synchronized是Java中的一种同步机制，用于实现线程之间的互斥访问。在Java虚拟机中，Synchronized的实现基于监视器（Monitor）对象，用于保证线程之间的互斥和可见性。

当一个线程进入一个Synchronized代码块时，它会尝试获取相应对象的监视器锁。如果该锁没有被其他线程占用，则该线程会获取锁并进入Synchronized代码块。如果锁已经被其他线程占用，则该线程会被阻塞，直到锁被释放。

在Java虚拟机中，每个对象都有一个与之关联的监视器对象，用于实现Synchronized的同步机制。当一个对象被用作锁时，JVM会在该对象的对象头中设置一个标志位，表示该对象被锁定。同时，JVM会为该对象生成一个关联的监视器对象（也称为Monitor对象），用于实现线程之间的同步访问。

在Synchronized代码块中，Java虚拟机会使用monitorenter和monitorexit两个指令来实现同步访问。当一个线程进入Synchronized代码块时，它会执行monitorenter指令，该指令会尝试获取相应对象的监视器锁。当线程执行完Synchronized代码块或遇到异常时，它会执行monitorexit指令，该指令会释放相应对象的监视器锁。在执行monitorexit指令时，JVM会通知等待该锁的其他线程，使它们有机会竞争获取该锁。

通过monitorenter和monitorexit指令，Java虚拟机实现了Synchronized的同步机制，保证了多线程程序的正确性和一致性。在实际的开发中，需要注意Synchronized的使用方式和范围，以避免出现死锁和性能问题。

40、Synchronized的锁升级你聊聊

Synchronized锁升级是指在Java 6之后，JVM对Synchronized锁的实现进行了优化，引入了锁升级的机制，从而提高了Synchronized锁的性能。

在Synchronized锁升级之前，每个Synchronized锁都是一个重量级锁，它包含了一个互斥量和一个条件变量，当多个线程竞争同一个锁时，会导致不必要的线程上下文切换和内存开销，从而影响程序的性能。

Synchronized锁升级的机制是在Java 6中引入的，它将Synchronized锁分为三种状态：无锁状态、偏向锁状态和轻量级锁状态。在无锁状态下，一个对象没有被任何线程锁定，任何线程都可以自由地访问该对象。在偏向锁状态下，一个对象被某个线程锁定，其他线程可以通过CAS操作尝试获取该锁。在轻量级锁状态下，一个对象被多个线程竞争锁定，JVM会采用CAS操作来实现轻量级锁，避免了重量级锁的不必要开销。

Synchronized锁升级机制的优点是提高了程序的性能，缩短了锁的竞争时间，降低了线程上下文切换和内存开销。但是，Synchronized锁升级的机制也存在一些限制，例如不能用于多处理器系统和多线程并发访问的情况下。

总的来说，Synchronized锁升级是一种优化锁性能的机制，在Java 6之后得到了广泛应用。在实际的开发中，需要根据具体情况选择合适的锁类型和锁升级策略，以提高程序的性能和可靠性。

41、Synchronized的性能是不是一定弱于Lock

Synchronized和Lock都是Java中的同步机制，用于实现线程之间的互斥访问。它们在实现原理和使用方式上有所不同，但都能保证程序的正确性和一致性。

在Java 6之前，Synchronized是Java中唯一的同步机制，它是基于操作系统的互斥量实现的，因此具有较高的可靠性和稳定性。但是，Synchronized在多线程竞争的情况下会导致线程阻塞和上下文切换，从而影响程序的性能。

在Java 5之后，Java引入了Lock接口，它是一种基于Java代码实现的同步机制，具有更高的灵活性和可定制化性。通过Lock接口，程序员可以实现更复杂的同步场景，例如读写锁、公平锁等。Lock接口还支持超时等待和中断等功能，从而避免了Synchronized的一些局限性。

因此，一般来说，Lock的性能比Synchronized更好。但是，这并不意味着Synchronized的性能一定弱于Lock。在一些特定的情况下，Synchronized的性能可能会优于Lock，例如在单线程环境下或者锁竞争非常激烈的情况下，Synchronized的性能可能会略优于Lock。

总的来说，Synchronized和Lock都是Java中常用的同步机制，它们在不同的场景下具有各自的优点和局限性。在实际的开发中，需要根据具体情况选择合适的同步机制，以保证程序的正确性和性能。

42、偏向锁和轻量级锁有什么区别？

偏向锁和轻量级锁都是Java虚拟机中针对Synchronized锁的优化策略，用于提高锁的性能和效率。它们的区别如下：

1. 触发条件不同

偏向锁是在对象第一次被访问时自动触发的，当只有一个线程访问该对象时，该线程会获得偏向锁，并将对象头中的线程ID记录下来。当该线程再次访问该对象时，可以直接进入Synchronized代码块，无需再次竞争锁。而轻量级锁是在多个线程竞争同一个锁时才会触发，当一个线程尝试获取锁失败时，会自动将锁升级为轻量级锁。

1. 锁状态不同

偏向锁将对象头中的Mark Word的状态设置为偏向锁状态，同时记录下持有锁的线程ID。当只有一个线程访问该对象时，该线程可以直接获得锁，无需进行同步操作。而轻量级锁则是将对象头中的Mark Word的状态设置为轻量级锁状态，同时在栈帧中创建锁记录（Lock Record），记录锁的持有者和锁的状态等信息。

1. 竞争情况不同

偏向锁适用于只有一个线程访问对象的情况，当多个线程访问该对象时，偏向锁会自动升级为轻量级锁。而轻量级锁适用于多个线程竞争同一个锁的情况，当竞争程度较轻时，可以通过轻量级锁避免线程阻塞和上下文切换的开销。

1. 释放锁的方式不同

偏向锁释放锁时，只需要将对象头中的Mark Word恢复为无锁状态即可。而轻量级锁释放锁时，需要将锁记录中的状态恢复为无锁状态，并检查是否存在其他线程等待获取锁。

总的来说，偏向锁和轻量级锁都是Java虚拟机中针对Synchronized锁的优化策略，它们的应用场景和实现方式有所不同。在实际的开发中，需要根据具体情况选择合适的锁类型和锁升级策略，以提高程序的性能和可靠性。

43、用过读写锁，锁饥饿问题是什么？

读写锁是一种多线程同步机制，用于控制对共享资源的并发访问。读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。读写锁可以提高并行性和吞吐量，尤其是当读取操作比写入操作频繁时。

锁饥饿问题是指某些线程长时间等待锁的情况，导致这些线程无法执行或执行缓慢。在读写锁中，锁饥饿问题可能出现在以下情况下：

1. 写锁优先：如果写锁被频繁获取，那么读锁可能会因为一直得不到锁而等待，导致读线程饥饿。
2. 读锁优先：如果读锁被频繁获取，那么写锁可能会因为一直得不到锁而等待，导致写线程饥饿。

为了解决锁饥饿问题，可以采取以下策略：

1. 公平性：确保每个线程都有机会获取锁，避免某些线程一直占用锁而导致其他线程饥饿。
2. 优先级反转：如果一个低优先级的线程持有锁，而一个高优先级的线程需要该锁，那么可以将优先级反转，让高优先级的线程先获取锁。
3. 限时等待：为了避免线程一直等待锁而导致饥饿，可以设置一个等待时间，在等待一定时间后如果还未获取到锁就放弃等待。

以上策略可以帮助避免锁饥饿问题，提高系统的并发性和性能。

44、有没有比读写锁更快的锁？

读写锁是一种常用的多线程同步机制，可以提高并发性和吞吐量，但并不是所有场景下都是最快的锁。在某些情况下，可能会使用其他类型的锁来提高性能，以下是几种常见的锁类型：

1. 自旋锁：自旋锁是一种基于忙等待的锁，它在获取锁时不会阻塞线程，而是循环检查锁状态，直到获取锁为止。自旋锁适用于锁竞争时间短的情况，因为忙等待会消耗CPU资源，如果锁竞争时间较长，会导致CPU占用率过高。
2. 互斥锁：互斥锁是一种基于阻塞的锁，当线程获取不到锁时会被阻塞，直到锁被释放为止。互斥锁适用于锁竞争时间长的情况，因为阻塞线程会释放CPU资源，避免CPU占用率过高。
3. 无锁算法：无锁算法是一种不需要锁的并发算法，它通过原子操作和CAS（比较并交换）等机制来实现并发控制。无锁算法适用于锁竞争强度较高的情况，因为无锁算法不需要线程间互斥，避免了锁竞争带来的性能损失。

需要注意的是，不同类型的锁适用于不同的场景，具体的选择需要根据实际情况进行评估和比较。在实际使用中，也可以结合多种锁类型来实现最优的性能和并发控制。

45、StampedLock知道吗?(邮戳锁/票据锁)

StampedLock（邮戳锁/票据锁）是Java 8中新增的一种多线程同步机制。StampedLock是一种乐观读写锁，它的特点是在读取共享数据时不加锁，只有在写入共享数据时才加锁。

StampedLock的机制比读写锁更加灵活，它支持三种模式：写锁、悲观读锁和乐观读锁。其中，写锁和悲观读锁的使用方式类似于读写锁，而乐观读锁是一种不加锁的读取方式，它返回一个"邮戳（stamp）"，表示当前共享数据的版本号，在读取共享数据时需要使用这个邮戳进行验证，以确保数据的一致性。

StampedLock的优点在于，它的读取性能非常高，因为乐观读锁不加锁，避免了锁竞争的开销，只有在写入共享数据时才需要加锁。同时，StampedLock还支持读写锁不支持的一些功能，如尝试乐观读取和条件写入等操作。

需要注意的是，StampedLock适用于读操作比写操作频繁的场景。如果写操作比读操作频繁，那么StampedLock的性能可能不如悲观读写锁，并且在高并发情况下可能会存在性能问题。因此，在选择锁类型时，需要根据实际场景进行评估和比较。

46、ReentrantReadWriteLock有锁降级机制策略你知道吗？

ReentrantReadWriteLock（可重入读写锁）支持锁降级（lock downgrading）机制，即从写锁降级为读锁。在某些场景下，当一个线程持有写锁时，需要先释放写锁并获取读锁，然后再继续读取共享资源。这种操作称为锁降级。

ReentrantReadWriteLock支持锁降级机制的策略如下：

1. 获取写锁。
2. 在释放写锁之前，获取读锁。
3. 释放写锁。
4. 继续使用读锁读取共享资源。

需要注意的是，锁降级只能在同一个线程中进行，即获取写锁和获取读锁必须在同一个线程中完成。如果在不同的线程中进行锁降级，可能会导致线程安全问题。

锁降级可以提高并发性和性能，避免了频繁获取写锁和读锁的开销。但是，在实际使用中，需要注意锁降级的使用时机和方法，以避免可能的线程安全问题和死锁问题。锁降级的使用需要根据实际情况进行评估和比较。

47、wait和notify是操作线程通信的方法，为啥这两个方法不在thread类里，而是在object里

wait和notify的使用必须包含在对象锁里面，和操作系统级别的线程无关，只和持有的对象锁有关，也就是说 sync (对象){ 必须要有锁块队里面才能用wait和notify } 为了保证同步代码块的🔒对象，任何对象都可以成为锁，不能只限制于thread类

第二，按照c语言openjdk的源码对象，objectmonitor，他要记录各种锁出入次数，是否可重入锁，目前谁持有锁等等各种指标，这个对象只能靠Java对象帮你处理，不能让操作系统线程搞定。这是底层设计构建的语法要求。

wait和notify方法不在Thread类中，而是在Object类中，是因为它们是操作线程通信的机制，而不是操作线程本身的机制。

wait和notify方法的作用是协调多个线程的执行，使它们能够在某些条件满足时相互通信和协作。wait方法可以使当前线程进入等待状态，直到其他线程调用notify方法或notifyAll方法唤醒它；而notify和notifyAll方法可以唤醒等待在同一个对象上的其他线程。

由于这些方法是协调多个线程之间的通信和协作，因此它们需要在同步代码块或同步方法中使用，以保证线程安全。而在Java中，锁的机制是基于对象的，每个对象都有一个锁（或者称为监视器），因此wait和notify方法被定义在Object类中。

另外，Thread类是用于操作线程本身的机制，如线程的创建、启动、停止等操作。因此，wait和notify方法不适合定义在Thread类中，而是定义在Object类中，以便在任何对象上进行线程通信和协作。