多线程进阶

客官°小女子只卖身不卖艺 2024-04-07 15:36 93阅读 0赞

**目录**

一、锁策略

1.常见锁策略

1）乐观锁 vs 悲观锁

2） 读写锁vs普通互斥锁

3）重量级锁 vs 轻量级锁

4）自旋锁（Spin Lock）vs 挂起等待锁

5）公平锁 vs 非公平锁

6）可重入锁 vs 不可重入锁

7）相关面试题

二、CAS

1.什么是CAS

2.CAS是如何实现的

3.CAS有哪些应用

2）实现自旋锁

4.CAS中的ABA问题

5.面试问题

三、synchronized原理

1.加锁工作过程

1）偏向锁状态

2）轻量级锁状态

3）重量级锁状态

2.其他优化操作

2）锁粗化&锁细化

3.面试问题

四、Callable 接口

1.Callable 的用法

2.面试题

五、JUC（java.util.concurrent）的常见类

1.ReentrantLock

1）ReentrantLock 的用法:

2）ReentrantLock 和 synchronized 的区别:

2.原子类

3.线程池

1）ExecutorService 和 Executors

2）ThreadPoolExecutor

4.信号量 Semaphore

5.CountDownLatch

六、线程安全集合类

1.多线程环境使用 ArrayList

1) 自己使用同步机制 (synchronized 或者 ReentrantLock)

2) Collections.synchronizedList(new ArrayList);

3) 使用 CopyOnWriteArrayList

2.多线程环境使用队列

1) ArrayBlockingQueue

2) LinkedBlockingQueue

3) PriorityBlockingQueue

4) TransferQueue

3.多线程环境使用哈希表（重点）

七、死锁

1.死锁是什么

2.面试题

八、其他面试问题

--------------------

## 一、锁策略 ##

### 1.常见锁策略 ###

>  **注意:** 接下来讲解的锁策略不仅仅是局限于 Java . 任何和 "锁" 相关的话题, 都可能会涉及到以下内容. 这些特性主要是给锁的实现者来参考的.

#### 1）**乐观锁** **vs** **悲观锁**  ####

**【悲观锁】**

总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。（预期锁冲突严重）

【**乐观锁**】

假设数据一般情况下不会产生并发冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据是否产生并发冲突进行检测，如果发现并发冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做（预期锁冲突概率低）

--------------------

【**例子**】

同学 A  和 同学  B  想请教老师一个问题 .

【同学 A 】认为  " 老师是比较忙的 ,  我来问问题 ,  老师不一定有空解答 ".  因此同学  A  会先给老师发消息 : " 老师你忙嘛?  我下午两点能来找你问个问题嘛 ?" ( 相当于加锁操作 )  得到肯定的答复之后 ,  才会真的来问问题 .如果得到了否定的答复,  那就等一段时间 ,  下次再来和老师确定时间 .  **这个是悲观锁.**

【同学 B】 认为  " 老师是比较闲的 ,  我来问问题 ,  老师大概率是有空解答的 ".  因此同学  B  直接就来找老师 .( 没加锁,  直接访问资源 )  如果老师确实比较闲 ,  那么直接问题就解决了 .  如果老师这会确实很忙 ,  那么同学  B也不会打扰老师,  就下次再来 ( 虽然没加锁 ,  但是能识别出数据访问冲突 ).  **这个是乐观锁.**

>  *  这两种思路不能说谁优谁劣, 而是看当前的场景是否合适. 
>  *  如果当前老师确实比较忙, 那么使用悲观锁的策略更合适, 使用乐观锁会导致 "白跑很多趟", 耗费额外的资源. 
>  *  如果当前老师确实比较闲, 那么使用乐观锁的策略更合适, 使用悲观锁会让效率比较低

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**Synchronized** **初始使用乐观锁策略****.** **当发现锁竞争比较频繁的时候****,** **就会自动切换成悲观锁策略****.**

>  就好比同学 C  开始认为  " 老师比较闲的 ",  问问题都会直接去找老师 . 但是直接来找两次老师之后,  发现老师都挺忙的 ,  于是下次再来问问题 ,  就先发个消息问问老师忙不忙,  再决定是否来问问题 .

乐观锁的一个重要功能就是要检测出数据是否发生访问冲突. 我们可以引入一个 "版本号" 来解决.

举个简单例子解释使用"版本号"解决数据冲突问题:

规定版本号:**提交版本必须大于记录****当前版本才能执行更新操作**![c09ff579da094c20aa8edec24f912412.png][]

![54085526aa1b4bfa87fcb40f749bbe55.png][] 以上是就"版本号"的简单介绍.

#### 2） **读写锁vs普通互斥锁** ####

对于普通的互斥锁，只有两个操作：【加锁】和【解锁】，只要两个线程针对同一个对象加锁，就会产生互斥，产生极大的性能损耗，所以读写锁因此而产生。

读写锁（readers-writer lock ），看英文可以顾名思义，在执行加锁操作时需要额外表明读写意图，读者之间并不互斥，而写者则要求与任何人互斥。

--------------------

一个线程对于数据的访问，主要存在两种操作：【读数据】和【写数据】

*  两个线程都只是读一个数据, 此时并没有线程安全问题. 直接并发的读取即可. 
 *  两个线程都要写一个数据, 有线程安全问题. 
 *  一个线程读另外一个线程写, 也有线程安全问题
    
    --------------------

读写锁就是把读操作和写操作区分对待. Java  标准库提供了  ReentrantReadWriteLock  类 ,  实现了读写锁.

*  ReentrantReadWriteLock.ReadLock 类表示一个读锁. 这个对象提供了 lock / unlock 方法进行 加锁解锁. 
 *  ReentrantReadWriteLock.WriteLock 类表示一个写锁. 这个对象也提供了 lock / unlock 方法进 行加锁解锁.

其中：

*  读加锁和读加锁之间, 不互斥. 
 *  写加锁和写加锁之间, 互斥. 
 *  读加锁和写加锁之间, 互斥

>  注意, 只要是涉及到 "互斥", 就会产生线程的挂起等待. 一旦线程挂起, 再次被唤醒就不知道隔了多 久了. 
> 
>  因此尽可能减少 "互斥" 的机会, 就是提高效率的重要途径

> 读写锁特别适合于 "频繁读, 不频繁写" 的场景中. (这样的场景其实也是非常广泛存在的)
> 
>  synchronize不是读写锁

#### 3）**重量级锁** **vs** **轻量级锁**  ####

锁的核心特性  " 原子性 ",  这样的机制追根溯源是  CPU  这样的硬件设备提供的 .

*  CPU 提供了 "原子操作指令". 
 *  操作系统基于 CPU 的原子指令, 实现了 mutex 互斥锁. 
 *  JVM 基于操作系统提供的互斥锁, 实现了 synchronized 和 ReentrantLock 等关键字和类.

![586462da7a6e496bab4d920b171b2ecb.png][]

>  注意,  synchronized  并不仅仅是对  mutex  进行封装 ,  在  synchronized 内部还做了很多其他的工作

**重量级锁** **:**  加锁机制重度依赖了  OS  提供了  mutex

*  大量的内核态用户态切换（）
 *  很容易引发线程的调度

这两个操作 ,  成本比较高 .  一旦涉及到用户态和内核态的切换 ,  就意味着  " 沧海桑田 "

**轻量级锁** **:**  加锁机制尽可能不使用  mutex,  而是尽量在用户态代码完成 .  实在搞不定了 ,  再使用  mutex.

*  少量的内核态用户态切换. 
 *  不太容易引发线程调度.

> 在使用锁中，
> 
> 如果锁是基于内核的一些功能来实现的（比如调用了操作系统提供的mutex()接口），此时一般认为这是重量级锁。
> 
> 如果锁是纯用户态实现的，此时一般认为是轻量级锁（代码可控，开销小，高效）

> 通常情况下（不绝对），
> 
> 【**悲观锁是重量级锁**】-->因为，悲观锁干啥都上锁控制一下，开销比较大，例如为了互斥就调用了操作系统内的mutex来让其他线程阻塞等待
> 
> 【**乐观锁是轻量级锁**】-->因为，乐观锁心态比较好，它的锁可能是假的，压根就没有上，而是利用其他机制来判断是否出现冲突，这样就是纯用户态了，像版本号的操作（CAS会详细介绍）.......

> **synchronized** **开始是一个轻量级锁****.** **如果锁冲突比较严重****,** **就会变成重量级锁****.**

#### **4）自旋锁（****Spin Lock****）vs 挂起等待锁** ####

按之前的方式，线程在抢锁失败后进入阻塞状态，放弃 CPU ，需要过很久才能再次被调度 . 但实际上,  大部分情况下，虽然当前抢锁失败，但过不了很久，锁就会被释放。没必要就放弃  CPU.  这个时候就可以使用自旋锁来处理这样的问题.

> 自旋锁伪代码：
> 
>     while(抢锁(lock)==失败){    
>         ......
>     }
> 
> 如果获取锁失败, 立即再尝试获取锁, 无限循环, 直到获取到锁为止. 第一次获取锁失败, 第二次的尝试会 在极短的时间内到来. 
> 
>  一旦锁被其他线程释放, 就能第一时间获取到锁.
> 
> --------------------
> 
> 对于自旋锁，可能会有疑惑就是“忙等问题”，一直在那里刷不会浪费资源吗？？？这个资源消耗其实还好，因为它是自璇锁是一个乐观锁，它感觉它马上就要拿到锁了，所以多等一会，而不是下线去！！！有时候一点牺牲是有必要的。

> **理解自旋锁** **vs** **挂起等待锁** 
> 
>  想象一下,  去追求一个女神 .  当男生向女神表白后 ,  女神说 :  你是个好人 ,  但是我有男朋友了 ~~【】
> 
> 【 **挂起等待锁** 】 :  陷入沉沦不能自拔 ....  过了很久很久之后 ,  突然女神发来消息 , " 咱俩要不试试 ?" ( 注意 , 
> 
> 这个很长的时间间隔里 ,  女神可能已经换了好几个男票了 ). 
> 
> 【 **自旋锁** 】 :  死皮赖脸坚韧不拔 .  仍然每天持续的和女神说早安晚安 .  一旦女神和上一任分手 ,  那么就能 
> 
> 立刻抓住机会上位 .

> 【**自旋锁**】是一种典型的 轻量级锁 的实现方式. 
> 
>  优点:  没有放弃  CPU,  不涉及线程阻塞和调度 ,  一旦锁被释放 ,  就能第一时间获取到锁 . 
> 
>  缺点:  如果锁被其他线程持有的时间比较久 ,  那么就会持续的消耗  CPU  资源 . ( 而挂起等待的时候是 
> 
> 不消耗  CPU  的 )

> 【**注意**】**synchronized 中的轻量级锁策略大概率就是通过自旋锁的方式实现的**

#### **5）公平锁** **vs** **非公平锁**  ####

**【公平锁】** :  遵守  " 先来后到 ". B  比  C  先来的 .  当  A  释放锁的之后 , B  就能先于  C  获取到锁 .

**【非公平锁】** **:**  不遵守  " 先来后到 ". B  和  C  都有可能获取到锁 .

> **注意** **:** 
> 
>  操作系统内部的线程调度就可以视为是随机的.  如果不做任何额外的限制 ,  锁就是非公平锁 .  如果要想实现公平锁,  就需要依赖 **额外的数据结构** ,  来记录线程们的先后顺序 . 
> 
>  公平锁和非公平锁没有好坏之分,  关键还是看适用场景 .

>  **synchronized 是非公平锁**

#### 6）**可重入锁** **vs** **不可重入锁** ####

可重入锁的字面意思是“ 可以重新进入的锁 ” ，即 **允许同一个线程多次获取同一把锁** 。

比如一个递归函数里有加锁操作，递归过程中这个锁会阻塞自己吗？如果不会，那么这个锁就是**可重入** **锁** （因为这个原因可重入锁也叫做 **递归锁** ） **。**

Java里只要以 Reentrant 开头命名的锁都是可重入锁，而且 **JDK** **提供的所有现成的** **Lock** **实现类，包括**

> **synchronized关键字锁都是【可重入的】。** 而 Linux 系统提供的  mutex  是【**不可重入锁**】 .

#### **7）相关面试题**  ####

① 你是怎么理解乐观锁和悲观锁的，具体怎么实现呢？

>  悲观锁认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率较大,  会在每次访问共享变量之前都去真正加 锁 .
> 
>     // 第一次加锁, 加锁成功
>     lock();
>     // 第二次加锁, 锁已经被占用, 阻塞等待.
>     lock();
> 
>  乐观锁认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率不大.  并不会真的加锁 ,  而是直接尝试访问数据.  在访问的同时识别当前的数据是否出现访问冲突 . 
> 
>  悲观锁的实现就是先加锁( 比如借助操作系统提供的  mutex),  获取到锁再操作数据 .  获取不到锁就等待. 
> 
>  乐观锁的实现可以引入一个版本号.  借助版本号识别出当前的数据访问是否冲突 . ( 实现细节参考上面的图).

② 介绍下读写锁 ?

> 读写锁就是把读操作和写操作分别进行加锁 . 
> 
> 读锁和读锁之间不互斥 . 
> 
> 写锁和写锁之间互斥 . 
> 
> 写锁和读锁之间互斥 . 
> 
> 读写锁最主要用在  " 频繁读 ,  不频繁写 "  的场景中

③ 什么是自旋锁，为什么要使用自旋锁策略呢，缺点是什么？

>  如果获取锁失败,  立即再尝试获取锁 ,  无限循环 ,  直到获取到锁为止 .  第一次获取锁失败 ,  第二次的尝试会在极短的时间内到来.  一旦锁被其他线程释放 ,  就能第一时间获取到锁 . 
> 
>  相比于挂起等待锁, 
> 
> 优点:  没有放弃  CPU  资源 ,  一旦锁被释放就能第一时间获取到锁 ,  更高效 .  在锁持有时间比较短的场景下非常有用. 
> 
> 缺点:  如果锁的持有时间较长 ,  就会浪费  CPU  资源 .

④synchronized 是可重入锁么？

>  是可重入锁. 
> 
>  可重入锁指的就是连续两次加锁不会导致死锁. 
> 
>  实现的方式是在锁中记录该锁持有的线程身份,  以及一个计数器 ( 记录加锁次数 ).  如果发现当前加锁的线程就是持有锁的线程,  则直接计数自增

## 二、CAS ##

### 1.什么是CAS ###

CAS:  全称 Compare and swap ，字面意思 :” 比较并交换 “ ，一个  CAS  涉及到以下操作：

> 我们假设内存中的原数据 V ，旧的预期值 A ，需要修改的新值 B 。 
> 
> 1.  比较  A  与  V  是否相等。（比较） 
> 
> 2.  如果比较相等，将  B  写入  V 。（交换） 
> 
> 3.  返回操作是否成功。

**CAS**  **伪代码**

下面写的代码不是原子的,  真实的  CAS  是一个原子的硬件指令完成的 .  这个伪代码只是辅助理解CAS 的工作流程 .

boolean CAS(address, expectValue, swapValue) {
     if (&address == expectedValue) {
       &address = swapValue;
            return true;
       }
        return false; 
    }

判断address内存中的值是否与expectValue相等,是则将swapValue的值与address中的值进行交换,否则,跳过.

>  当多个线程同时对某个资源进行CAS 操作，只能有一个线程操作成功，但是并不会阻塞其他线程 , 其他线程只会收到操作失败的信号。

CAS可以看做是一个乐观锁

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### 2.CAS是如何实现的 ###

针对不同的操作系统， JVM  用到了不同的  CAS  实现原理，简单来讲：

>  *  java 的 CAS 利用的的是 unsafe 这个类提供的 CAS 操作； 
>  *  unsafe 的 CAS 依赖了的是 jvm 针对不同的操作系统实现的 Atomic::cmpxchg； 
>  *  Atomic::cmpxchg 的实现使用了汇编的 CAS 操作，并使用 cpu 硬件提供的 lock 机制保证其原子性。
> 
>  简而言之，是因为**硬件予以了支持，软件层面才能做到**。

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### 3.CAS有哪些应用 ###

**1)**  **实现原子类**

标准库中提供了 java.util.concurrent.atomic  包 ,  里面的类都是基于这种方式来实现的 . 典型的就是 AtomicInteger  类 .  其中的  getAndIncrement  相当于  i++  操作 .

AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    // 相当于 i++
    atomicInteger.getAndIncrement();

伪代码实现:

class AtomicInteger {
        private int value;
        public int getAndIncrement() {
            int oldValue = value;
            while ( CAS(value, oldValue, oldValue+1) != true) {
                oldValue = value;
           }
            return oldValue;
       }
    }

读取 value 的值到 oldValue 中. oldValue 是一个局部变量, 在栈上. 每个线程有自己的【栈】,

调用CAS,判断内存的**\[value\]**, 是否和**线程栈内存**中的**\[oldValue\]**相等,如果相等就说明内存的值没有被其他线程修改,可以进行修改操作,然后将**\[oldValue+1\]**与内存的值进行交换,虽然代码里面使用但是赋值,但是底层硬件是交换操作

> **注意** **:** 
> 
> CAS 是直接读写内存的, 而不是操作寄存器. 
> 
> CAS 的读内存, 比较, 写内存操作是一条硬件指令, 是原子的.

> 假如存在两个线程同时对内存的值进行修改，那么两个可以并发进行，但是总会有其中会出现执行失败，原因和上面的提到版本号问题一样。
> 
> 鉴定内存和线程自己栈内从值是不是一样来判断内存的值有没有被修改，如果不一样则为修改过，重新获得内存的值到栈中进行运算；如果一样，则执行栈和内存的交换操作

#### 2）实现自旋锁 ####

伪代码：

public class SpinLock {
        private Thread owner = null;
        public void lock(){
            // 通过 CAS 看当前锁是否被某个线程持有. 
            // 如果这个锁已经被别的线程持有, 那么就自旋等待. 
            // 如果这个锁没有被别的线程持有, 那么就把 owner 设为当前尝试加锁的线程. 
            while(!CAS(this.owner, null, Thread.currentThread())){
           }
       }
        public void unlock (){
            this.owner = null;
       }
    }

>  基于 CAS 实现更灵活的锁, 获取到更多的控制权.

### 4.CAS中的ABA问题 ###

在将CAS的实现原子功能的时候,是直接判断值是否相等,然后再判断后续操作,其实这个做法是有bug的.

举个例子:

假如你账户里面有100块钱,你想取50块出来,有一个确认按钮取钱,你按了一次后,卡了一下,你多按了一下,这样ATM底层创建出来了两条取钱的线程,假如不出意外,你是只能取一次五十块钱,但是在取出第一次50块后,你朋友刚刚好给你充了50块,然后银行总额又变成了100块,然后执行了第二条取钱线程,按照我们之前所认识的CAS规则,你是能再次成功取出了50块的,所以这时就出现了一个bug,取了两次钱,而你只想要一次50块.

所以对于以上问题,就是我们CAS的ABA问题.

> **解决方案** 
> 
>  给要修改的值,  引入版本号 .  在  CAS  比较数据当前值和旧值的同时 ,  也要比较版本号是否符合预期 . CAS 操作在读取旧值的同时 ,  也要读取版本号 . 
> 
> 真正修改的时候, 
> 
>  *  如果当前版本号和读到的版本号相同, 则修改数据, 并把版本号 \+ 1. 
>  *  如果当前版本号高于读到的版本号. 就操作失败(认为数据已经被修改过了).

这样对于以上问题,"版本号"的引入,就解决了,扣两次款的错误操作.(具体流程参考【乐观锁】部分的“版本号”使用)

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### 5.面试问题 ###

1)  讲解下你自己理解的  CAS  机制

> 全称  Compare and swap,  即  " 比较并交换 ".  相当于通过一个原子的操作 ,  同时完成  " 读取内存 ,  比 
> 
> 较是否相等 ,  修改内存 "  这三个步骤 .  本质上需要  CPU  指令的支撑 .

2) ABA 问题怎么解决？

>  给要修改的数据引入版本号.  在  CAS  比较数据当前值和旧值的同时 ,  也要比较版本号是否符合预期 . 
> 
>  如果发现当前版本号和之前读到的版本号一致, 就真正执行修改操作 ,  并让版本号自增 ; 
> 
>  如果发现当前版本号比之前读到的版本号大, 就认为操作失败

## 三、synchronized原理 ##

> **基本特点** 
> 
>  结合上面的锁策略,  我们就可以总结出 , Synchronized  具有以下特性 ( 只考虑  JDK 1.8): 
> 
> 1.  开始时是乐观锁, 如果锁冲突频繁, 就转换为悲观锁. 
> 2.  开始是轻量级锁实现, 如果锁被持有的时间较长, 就转换成重量级锁. 
> 3.  实现轻量级锁的时候大概率用到的自旋锁策略 
> 4.  是一种不公平锁 
> 5.  是一种可重入锁 
> 6.  不是读写锁

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### 1.**加锁工作过程**  ###

JVM 将  synchronized  锁分为 无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁 状态。会根据情况，进行依次升级。

![036af97d9dc74f578d42a4a72324b2f5.png][]

#### 1）偏向锁状态 ####

偏向锁并不是真的对对象进行加锁，而是往对象头上面标记一个“偏向锁标记”。这样做就可以在不存锁竞争的时候，减少锁的加锁和解锁开销。当出现锁竞争时，就会识别到这个对象头有偏向锁标记，然后取消偏向锁状态，进入轻量级锁状态

>  偏向锁本质上相当于 " 延迟加锁 " .  能不加锁就不加锁 ,  尽量来避免不必要的加锁开销 . 但是该做的标记还是得做的,  否则无法区分何时需要真正加锁

#### 2）轻量级锁状态 ####

随着其他线程进入竞争,  偏向锁状态被消除 ,  进入轻量级锁状态 ( 自适应的自旋锁 ). 此处的轻量级锁就是通过 CAS  来实现 .

*  通过 CAS 检查并更新一块内存 (比如 null => 该线程引用) 
 *  如果更新成功, 则认为加锁成功 
 *  如果更新失败, 则认为锁被占用, 继续自旋式的等待(并不放弃 CPU).

自旋锁伪代码：

#### 3）重量级锁状态 ####

如果竞争进一步激烈 ,  自旋不能快速获取到锁状态 ,  就会膨胀为重量级锁此处的重量级锁就是指用到内核提供的 mutex .

*  执行加锁操作, 先进入内核态. 
 *  在内核态判定当前锁是否已经被占用 
 *  如果该锁没有占用, 则加锁成功, 并切换回用户态. 
 *  如果该锁被占用, 则加锁失败. 此时线程进入锁的等待队列, 挂起. 等待被操作系统唤醒. 
 *  经历了一系列的沧海桑田, 这个锁被其他线程释放了, 操作系统也想起了这个挂起的线程, 于是唤醒 
 *  这个线程, 尝试重新获取锁.

### 2.其他优化操作 ###

**1）锁消除**

对于有些代码不需要你加锁操作，但是你却加上锁了，编译器+jvm就会判断说把这个没有必要的锁给去掉，这就是锁消除。

例如：

StringBuffer类本身内部代码就已经上锁操作，但是你在使用时，又手动给他加了一层，就会触发锁消除机制

#### 2）锁粗化&锁细化 ####

锁的粗细是指锁的粒度，即加锁代码的范围，加锁代码的范围越大，认为锁的粒度越粗，范围越小，就认为锁的粒度越细

*  如果锁粒度比较细，则并发性比较高
 *  如果锁粒度比较粗，则加锁解锁开销就更小

![86483e8559be4b898cb2d9c1ad4fe0e6.png][]

> 如果某个地方的代码锁粒度太细了，编译器就会触发一个优化，自动判定说，将这个代码粗化。如果说两个代码之间间隔比较大，一般不会触发这种优化机制。如果说代码间隔比较小，就比可能触发这个优化

> 举个例子
> 
> 当了领导 ,  给下属交代工作任务 : 
> 
> 方式一 : 
> 
>  打电话,  交代任务 1,  挂电话 . 
> 
>  打电话,  交代任务 2,  挂电话 . 
> 
>  打电话,  交代任务 3,  挂电话 . 
> 
> 方式二 : 
> 
>  打电话,  交代任务 1,  任务 2,  任务 3,  挂电话 . 
> 
> 显然 ,  方式二是更高效的方案 .

### 3.面试问题 ###

1) 什么是偏向锁?

>  偏向锁不是真的加锁,  而只是在锁的对象头中记录一个标记 ( 记录该锁所属的线程 ).  如果没有其他线程参与竞争锁,  那么就不会真正执行加锁操作 ,  从而降低程序开销 .  一旦真的涉及到其他的线程竞争,  再取消偏向锁状态 ,  进入轻量级锁状态 .

2）synchronized 实现原理 是什么？

> 以上内容.......

## 四、Callable 接口 ##

### **1.Callable** **的用法**  ###

>  Callable 是一个  interface .  相当于把线程封装了一个  " 返回值 ".  方便程序猿借助多线程的方式计算结果 .

有的时候我们需要多线程进行计算同时需要返回值，但是用我们目前所知的方法操作比较麻烦，举个例子：

> **代码示例** **:**  创建线程计算  1 + 2 + 3 + ... + 1000,  不使用  Callable  版本
> 
>  *  创建一个类 Result , 包含一个 sum 表示最终结果, lock 表示线程同步使用的锁对象. 
>  *  main 方法中先创建 Result 实例, 然后创建一个线程 t. 在线程内部计算 1 + 2 + 3 + ... + 1000. 
>  *  主线程同时使用 wait 等待线程 t 计算结束. (注意, 如果执行到 wait 之前, 线程 t 已经计算完了, 就不必等待了). 
>  *  当线程 t 计算完毕后, 通过 notify 唤醒主线程, 主线程再打印结果
> 
>     static class Result {
>         public int sum = 0;
>         public Object lock = new Object();
>     }
>     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
>         Result result = new Result();
>         Thread t = new Thread() {
>             @Override
>             public void run() {
>                 int sum = 0;
>                 for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
>                     sum += i;
>                }
>                 synchronized (result.lock) {
>                     result.sum = sum;
>                     result.lock.notify();
>                }
>            }
>        };
>         t.start();
>         synchronized (result.lock) {
>             while (result.sum == 0) {
>                 result.lock.wait();
>            }
>             System.out.println(result.sum);
>        }
>     }
> 
>  可以看到,  上述代码需要一个辅助类  Result,  还需要使用一系列的加锁和  wait notify  操作 ,  代码复杂,  容易出错

这时候我们就需要用到我们Callable接口来实现，Callable接口需要实现它的call方法，这个返回值需要被设置

@FunctionalInterface
    public interface Callable<V>

![d639c2acee914e52bc359c033045e84c.png][]

具体实操：

> **代码示例** **:**  创建线程计算  1 + 2 + 3 + ... + 1000,  使用  Callable  版本 
> 
>  *  创建一个匿名内部类, 实现 Callable 接口. Callable 带有泛型参数. 泛型参数表示返回值的类型. 
>  *  重写 Callable 的 call 方法, 完成累加的过程. 直接通过返回值返回计算结果. 
>  *  把 callable 实例使用 FutureTask 包装一下. 
>  *  创建线程, 线程的构造方法传入 FutureTask . 此时新线程就会执行 FutureTask 内部的 Callable 的call 方法, 完成计算. 计算结果就放到了 FutureTask 对象中. 
>  *  在主线程中调用 futureTask.get() 能够阻塞等待新线程计算完毕. 并获取到 FutureTask 中的结果. 
> 
>     Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
>         @Override
>         public Integer call() throws Exception {
>             int sum = 0;
>             for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
>                 sum += i;
>            }
>             return sum;
>        }
>     };
>     FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
>     Thread t = new Thread(futureTask);
>     t.start();
>     int result = futureTask.get();
>     System.out.println(result);
> 
> 特别注意，callable需要被FutureTask封装处理，而不是直接交给Thread。在这里FutureTask类继承了Runnable接口，所以可以将这个类传递给Thread
> 
> ![0112209f3f2c45c893b1b312965cf755.png][]
> 
>  可以看到, 使用 Callable 和 FutureTask 之后, 代码简化了很多, 也不必手动写线程同步代码了

**理解**  **Callable**

>  *  【Callable】 和 【Runnable】 相对, 都是描述一个 "任务". 
>     
>      *  【Callable 】描述的是带有返回值的任务
>      *  【Runnable】描述的是不带返回值的任务
>  *  【Callable】通常需要搭配 【FutureTask】 来使用. 
>     
>      *  【FutureTask】 用来保存 【Callable】 的返回结果. 
>      *  【Callable】 往往是在另一个线程中执行的, 啥时候执行完并不确定.【FutureTask】 就可以负责这个等待结果出来的工作.

**理解**  **FutureTask**

>  想象去吃麻辣烫.  当餐点好后 ,  后厨就开始做了 .  同时前台会给你一张  " 小票 " .  这个小票就是FutureTask. 后面我们可以随时凭这张小票去查看自己的这份麻辣烫做出来了没 .

### 2.面试题 ###

介绍下  Callable  是什么

*  Callable 是一个 interface . 相当于把线程封装了一个 "返回值". 方便程序猿借助多线程的方式计算结果. 
 *  Callable 和 Runnable 相对, 都是描述一个 "任务". Callable 描述的是带有返回值的任务,Runnable 描述的是不带返回值的任务.

## 五、JUC（java.util.concurrent）的常见类 ##

### 1.**ReentrantLock**  ###

可重入互斥锁.  和  synchronized  定位类似 ,  都是用来实现互斥效果 ,  保证线程安全 .

>  ReentrantLock 也是可重入锁 . "Reentrant"  这个单词的原意就是  " 可重入 "

#### 1）ReentrantLock 的用法:  ####

*  lock(): 加锁, 如果获取不到锁就死等. 
 *  trylock(超时时间): 加锁, 如果获取不到锁, 等待一定的时间之后就放弃加锁. 
 *  unlock(): 解锁

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); 
    -----------------------------------------
    lock.lock();   
    try {    
     // working    
    } finally {    
     lock.unlock()    
    }

> 由于ReentrantLock的锁需要手动释放，所以为了防止意外发送没有释放锁，建议使用finally语句块来强制执行这个unlock操作

#### 2）ReentrantLock 和 synchronized 的区别:  ####

>  *  【synchronized】是一个关键字, 是 JVM 内部实现的(大概率是基于 C++ 实现).【ReentrantLock】是标准库的一个类, 在 JVM 外实现的(基于 Java 实现). 
>  *  【synchronized】 使用时不需要手动释放锁【ReentrantLock】.使用时需要手动释放. 使用起来更灵活,但是也容易遗漏 unlock. 
>  *  【synchronized】在申请锁失败时, 会死等. 【ReentrantLock】可以通过 trylock 的方式等待一段时间就放弃. 
>  *  【synchronized】是非公平锁, 【ReentrantLock】默认是非公平锁. 可以通过构造方法传入一个 true 开启公平锁模式
>  *  更强大的唤醒机制. 【 synchronized】 是通过 Object  的  wait / notify  实现等待 \- 唤醒 . 每次唤醒的是一个随机等待的线程.【ReentrantLock】搭配 Condition  类实现等待 \- 唤醒 ,  可以更精确控制唤醒某个指定的线程.

// ReentrantLock 的构造方法
    public ReentrantLock(boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
    }

> 如何选择使用哪个锁 ? 
> 
>  *  锁竞争不激烈的时候, 使用 synchronized, 效率更高, 自动释放更方便. 
>  *  锁竞争激烈的时候, 使用 ReentrantLock, 搭配 trylock 更灵活控制加锁的行为, 而不是死等. 
>  *  如果需要使用公平锁, 使用 ReentrantLock.

### **2.原子类**  ###

原子类内部用的是  CAS  实现，所以性能要比加锁实现  i++  高很多。原子类有以下几个

> 1.  AtomicBoolean 
> 2.  AtomicInteger 
> 3.  AtomicIntegerArray 
> 4.  AtomicLong 
> 5.  AtomicReference 
> 6.  AtomicStampedReference

以  AtomicInteger  举例，常见方法有

addAndGet(int delta);   i += delta;
    decrementAndGet(); --i;
    getAndDecrement(); i--;
    incrementAndGet(); ++i;
    getAndIncrement(); i++;

### 3.**线程池**  ###

虽然创建销毁线程比创建销毁进程更轻量,  但是在频繁创建销毁线程的时候还是会比较低效 .线程池就是为了解决这个问题.  如果某个线程不再使用了 ,  并不是真正把线程释放 ,  而是放到一个  " 池子 "中,  下次如果需要用到线程就直接从池子中取 ,  不必通过系统来创建了

#### 1）**ExecutorService** **和** **Executors**  ####

**代码示例** **:**

*  ExecutorService 表示一个线程池实例. 
 *  Executors 是一个工厂类, 能够创建出几种不同风格的线程池. 
 *  ExecutorService 的 submit 方法能够向线程池中提交若干个任务.

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
    pool.submit(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           System.out.println("hello");
      }
    });

> Executors  创建线程池的几种方式 
> 
>  *  **newFixedThreadPool:**创建固定线程数的线程池 
>  *  **newCachedThreadPool:** 创建线程数目动态增长的线程池. 
>  *  **newSingleThreadExecutor:** 创建只包含单个线程的线程池. 
>  *  **newScheduledThreadPool:** 设定 延迟时间后执行命令，或者定期执行命令. 是进阶版的 Timer. 
> 
> Executors  本质上是  ThreadPoolExecutor  类的封装 .

#### 2）**ThreadPoolExecutor**  ####

ThreadPoolExecutor  提供了更多的可选参数 ,  可以进一步细化线程池行为的设定 .

ThreadPoolExecutor  的构造方法

![419cef6c41504b218c6071a950da279d.png][]

> **理解** **ThreadPoolExecutor** **构造方法的参数** 
> 
> 把创建一个线程池想象成开个公司 .  每个员工相当于一个线程 . 
> 
>  *  corePoolSize: 正式员工的数量. (正式员工, 一旦录用, 永不辞退) 
>  *  maximumPoolSize: 正式员工 \+ 临时工的数目. (临时工: 一段时间不干活, 就被辞退). 
>  *  keepAliveTime: 临时工允许的空闲时间. 
>  *  unit: keepaliveTime 的时间单位, 是秒, 分钟, 还是其他值. 
>  *  workQueue: 传递任务的阻塞队列 
>  *  threadFactory: 创建线程的工厂, 参与具体的创建线程工作. 
>  *  RejectedExecutionHandler: 拒绝策略, 如果任务量超出公司的负荷了接下来怎么处理. 
>     
>      *  AbortPolicy(): 超过负荷, 直接抛出异常. 
>      *  CallerRunsPolicy(): 调用者负责处理 
>      *  DiscardOldestPolicy(): 丢弃队列中最老的任务. 
>      *  DiscardPolicy(): 丢弃新来的任务.

代码示例：

ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(1, 2, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 
    new SynchronousQueue<Runnable>(),Executors.defaultThreadFactory(),
        new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
    
    for(int i=0;i<3;i++) {
        pool.submit(new Runnable() {
            @Override
            void run() {
            System.out.println("hello");
            }
        });
    }

工作流程：

> ![1c81bf1091cc4cf391e42445887ef3c9.png][]

### **4.信号量** **Semaphore**  ###

信号量,  用来表示  " 可用资源的个数 ".  本质上就是一个计数器 .

**理解信号量**

> 可以把信号量想象成是停车场的展示牌 :  当前有车位  100  个 .  表示有  100  个可用资源 . 
> 
> 当有车开进去的时候 ,  就相当于申请一个可用资源 ,  可用车位就  \-1 ( 这个称为信号量的  P  操作 ) 
> 
> 当有车开出来的时候 ,  就相当于释放一个可用资源 ,  可用车位就  \+1 ( 这个称为信号量的  V  操作 ) 
> 
> 如果计数器的值已经为  0  了 ,  还尝试申请资源 ,  就会阻塞等待 ,  直到有其他线程释放资源 .

--------------------

Semaphore 的 PV 操作中的加减计数器操作都是原子的, 可以在多线程环境下直接使用.

**代码示例**

*  创建 Semaphore 示例, 初始化为 4, 表示有 4 个可用资源. 
 *  acquire 方法表示申请资源(P操作), release 方法表示释放资源(V操作) 
 *  创建 20 个线程, 每个线程都尝试申请资源, sleep 1秒之后, 释放资源. 观察程序的执行效果

Semaphore semaphore = new Semaphore(4);
    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("申请资源");
                semaphore.acquire();
                System.out.println("我获取到资源了");
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("我释放资源了");
                semaphore.release();
           } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
           }
       }
    };
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        Thread t = new Thread(runnable);
        t.start();
    }

### **5.CountDownLatch**  ###

同时等待  N  个任务执行结束 .  好像跑步比赛，10 个选手依次就位，哨声响才同时出发；所有选手都通过终点，才能公布成绩。

*  构造 CountDownLatch 实例, 初始化 10 表示有 10 个任务需要完成. 
 *  每个任务执行完毕, 都调用 latch.countDown() . 在 CountDownLatch 内部的计数器同时自减. 
 *  主线程中使用 latch.await(); 阻塞等待所有任务执行完毕. 相当于计数器为 0 了.

public class Demo {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
            Runnable r = new Runable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(Math.random() * 10000);
                        latch.countDown();
                   } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                   }
               }
           };
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(r).start();
           }
       // 必须等到 10 人全部回来
            latch.await();
            System.out.println("比赛结束");
        }
    }

6.面试问题

1) 线程同步的方式有哪些？

> synchronized, ReentrantLock, Semaphore  等都可以用于线程同步 .

2) 为什么有了  synchronized  还需要  juc  下的  lock ？

> 以  juc  的  ReentrantLock  为例 , 
> 
>  *  synchronized 使用时不需要手动释放锁. ReentrantLock 使用时需要手动释放. 使用起来更灵活, 
>  *  synchronized 在申请锁失败时, 会死等. ReentrantLock 可以通过 trylock 的方式等待一段时间就放弃. 
>  *  synchronized 是非公平锁, ReentrantLock 默认是非公平锁. 可以通过构造方法传入一个true 开启公平锁模式. 
>  *  synchronized 是通过 Object 的 wait / notify 实现等待\-唤醒. 每次唤醒的是一个随机等待的线程. ReentrantLock 搭配 Condition 类实现等待\-唤醒, 可以更精确控制唤醒某个指定的线程.

3）AtomicInteger 的实现原理是什么？

>  基于 CAS  机制 .  伪代码如下：
> 
>     class AtomicInteger {
>     private int value;
>     public int getAndIncrement() {
>          int oldValue = value;
>          while ( CAS(value, oldValue, oldValue+1) != true) {
>              oldValue = value;
>          }
>          return oldValue;
>      }
>     }

4) 信号量听说过么？之前都用在过哪些场景下？

>  *  信号量, 用来表示 "可用资源的个数". 本质上就是一个计数器.
>  *  使用信号量可以实现 "共享锁", 比如某个资源允许 3 个线程同时使用, 那么就可以使用 P 操作作为加锁, V 操作作为解锁, 前三个线程的 P 操作都能顺利返回, 后续线程再进行 P 操作就会阻塞等待,直到前面的线程执行了 V 操作

5) 解释一下 ThreadPoolExecutor 构造方法的参数的含义

> 参考上面相关内容

## 六、线程安全集合类 ##

### **1.多线程环境使用** **ArrayList** ###

####  1) 自己使用同步机制 (synchronized 或者 ReentrantLock)  ####

> 前面做过很多相关的讨论了 .  此处不再展开 .

####  2) Collections.synchronizedList(new ArrayList);  ####

> synchronizedList  是标准库提供的一个基于  synchronized  进行线程同步的  List. 
> 
> synchronizedList  的关键操作上都带有  synchronized

####  3) 使用 CopyOnWriteArrayList  ####

> CopyOnWrite 容器即写时复制的容器。 
> 
>  *  当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素
>  *  添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。

这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite 容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。

> 所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。 
> 
>  *  **优点****:**
>     
>      *  在读多写少的场景下, 性能很高, 不需要加锁竞争. 
>  *  **缺点****:** 
>     
>      *  占用内存较多. 
>      *  新写的数据不能被第一时间读取到.

### **2.多线程环境使用队列**  ###

#### 1) ArrayBlockingQueue  ####

> 基于数组实现的阻塞队列

#### 2) LinkedBlockingQueue  ####

> 基于链表实现的阻塞队列

#### 3) PriorityBlockingQueue  ####

> 基于堆实现的带优先级的阻塞队列

#### 4) TransferQueue ####

> 最多只包含一个元素的阻塞队列

### **3.多线程环境使用哈希表（重点）** ###

HashMap  本身不是线程安全的 .

在多线程环境下使用哈希表可以使用 :

*  Hashtable 
 *  ConcurrentHashMap

**1) Hashtable(不推荐使用)**

对于Hashtable,只是简单的把关键方法加上了 synchronized 关键字

![0b7d3b1889134d7d8f5eb3d211a4ab58.png][]

![3768e69b2e634860a1186ee0352f202e.png][]

>  *  如果你去阅读源码，你就会发现许多方法都是加上synchronized的，这相当于直接针对 Hashtable 对象本身加锁. 如果多线程访问同一个 Hashtable 就会直接造成锁冲突. 
>  *  size 属性也是通过 synchronized 来控制同步, 也是比较慢的. 
>  *  一旦触发扩容, 就由该线程完成整个扩容过程. 这个过程会涉及到大量的元素拷贝, 效率会非常低.

![2c4fe62d0a1e4e338acd7fa33344968f.png][]

> 除了以上理由外，还有一个不使用的理由：它的命名没有按照Java类的命名法来命名(Hashtable)

**2) ConcurrentHashMap（推荐使用）**

相比于  Hashtable  做出了一系列的改进和优化 .  以  Java1.8  为例

>  *  读操作没有加锁(但是使用了 volatile 保证从内存读取结果), 只对写操作进行加锁. 加锁的方式仍然 是是用 synchronized, 但是不是锁整个对象, 而是 "锁桶" (用每个链表的头结点作为锁对象), 大大降低了锁冲突的概率. 
>  *  充分利用 CAS 特性. 比如 size 属性通过 CAS 来更新. 避免出现重量级锁的情况. 
>  *  优化了扩容方式: 化整为零
>     
>      *  发现需要扩容的线程, 只需要创建一个新的数组, 同时只搬几个元素过去. 
>      *  扩容期间, 新老数组同时存在. 
>      *  后续每个来操作 ConcurrentHashMap 的线程, 都会参与搬家的过程. 每个操作负责搬运一小部分元素. 
>      *  搬完最后一个元素再把老数组删掉. 
>      *  这个期间, 插入只往新数组加. 
>      *  这个期间, 查找需要同时查新数组和老数组

![cb48ca455428427a932d474177c121a0.png][]

4.面试题

1) ConcurrentHashMap的读是否要加锁，为什么 ?

>  读操作没有加锁.  目的是为了进一步降低锁冲突的概率 .  为了保证读到刚修改的数据 ,  搭配了volatile 关键字 .

2）介绍下 ConcurrentHashMap的锁分段技术?

>  这个是 Java1.7  中采取的技术 . Java1.8  中已经不再使用了 .  简单的说就是把若干个哈希桶分成一个 
> 
> " 段 " (Segment),  针对每个段分别加锁 . 
> 
>  目的也是为了降低锁竞争的概率. **当两个线程访问的数据恰好在同一个段上的时候** **, 才触发锁竞争.**

3) ConcurrentHashMap在 jdk1.8 做了哪些优化？

>  取消了分段锁,  直接给每个哈希桶 ( 每个链表 ) 分配了一个锁 ( 就是以每个链表的头结点对象作为锁对象). 
> 
>  将原来 数组 +  链表 的实现方式改进成 数组  \+  链表  /  红黑树 的方式 .  当链表较长的时候 ( 大于等于8 个元素 ) 就转换成红黑树 .

4) Hashtable和HashMap、ConcurrentHashMap 之间的区别?

>  HashMap: 线程不安全 . key  允许为  null 
> 
>  Hashtable: 线程安全 .  使用  synchronized  锁  Hashtable  对象 ,  效率较低 . key  不允许为  null. 
> 
>  ConcurrentHashMap: 线程安全 .  使用  synchronized  锁每个链表头结点 ,  锁冲突概率低 ,  充分利用CAS 机制.  优化了扩容方式 . key  不允许为  null

## 七、死锁 ##

### **1.死锁是什么** ###

>  死锁是这样一种情形：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。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。**简单来说就是相互牵制，谁也不让谁**

经典的死锁问题：哲学家就餐问题（有兴趣可以去了解一下）

> **如何避免死锁** 
> 
> 死锁产生的四个必要条件： 
> 
>  *  **互斥使用**，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
>  *  **不可抢占**，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。 
>  *  **请求和保持**，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
>  *  **循环等待**，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。 
>  *  当上述四个条件都成立的时候，便形成死锁。当然，死锁的情况下如果打破上述任何一个条件，便可让死锁消失。

> **破坏循环等待（最容易破坏）**
> 
>  *  最常用的一种死锁阻止技术就是**锁排序**. 假设有 N 个线程尝试获取 M 把锁, 就可以针对 M 把锁进行编号(1, 2, 3...M). 
>  *  N 个线程尝试获取锁的时候, 都按照固定的按编号由小到大顺序来获取锁. 这样就可以避免环路等待. 
> 
>  可能产生环路等待的代码:
> 
>     Object lock1 = new Object();
>     Object lock2 = new Object();
>     Thread t1 = new Thread() {
>         @Override
>         public void run() {
>             synchronized (lock1) {
>                 synchronized (lock2) {
>                     // do something...
>                }
>            }
>        }
>     };
>     t1.start();
>     Thread t2 = new Thread() {
>         @Override
>         public void run() {
>             synchronized (lock2) {
>                 synchronized (lock1) {
>                     // do something...
>                }
>            }
>        }
>     };
>     t2.start();
> 
> 不会产生环路等待的代码: 
> 
> 约定好先获取  lock1,  再获取  lock2 ,  就不会环路等待
> 
>     Object lock1 = new Object();
>     Object lock2 = new Object();
>     Thread t1 = new Thread() {
>         @Override
>         public void run() {
>             synchronized (lock1) {
>                 synchronized (lock2) {
>                     // do something...
>                }
>            }
>        }
>     };
>     t1.start();
>     Thread t2 = new Thread() {
>         @Override
>         public void run() {
>             synchronized (lock1) {
>                 synchronized (lock2) {
>                     // do something...
>                }
>            }
>        }
>     };
>     t2.start();

### 2.面试题 ###

谈谈死锁是什么，如何避免死锁，避免算法？ 实际解决过没有？

> 参考整个 " 死锁 "  章节

## 八、其他面试问题 ##

1) 谈谈 volatile关键字的用法?

>  volatile 能够保证内存可见性 .  强制从主内存中读取数据 .  此时如果有其他线程修改被  volatile  修饰的变量,  可以第一时间读取到最新的值 .

2) Java多线程是如何实现数据共享的?

> JVM  把内存分成了这几个区域 : 
> 
>  方法区, 堆区, 栈区, 程序计数器.其中堆区这个内存区域是多个线程之间共享的. 只要把某个数据放到堆内存中, 就可以让多个线程都能访问到.

3) Java创建线程池的接口是什么？参数 LinkedBlockingQueue 的作用是什么？

> 创建线程池主要有两种方式 : 
> 
>  *  通过 Executors 工厂类创建. 创建方式比较简单, 但是定制能力有限. 
>  *  通过 ThreadPoolExecutor 创建. 创建方式比较复杂, 但是定制能力强. 
> 
> LinkedBlockingQueue  表示线程池的任务队列 .  用户通过  submit / execute  向这个任务队列中添加任务,  再由线程池中的工作线程来执行任务 .

4) Java线程共有几种状态？状态之间怎么切换的？

>  *  **NEW（新建）:**安排了工作, 还未开始行动. 新创建的线程, 还没有调用 start 方法时处在这个状态. 
>  *  **RUNNABLE（运行）:** 可工作的. 又可以分成正在工作中和即将开始工作. 调用 start 方法之后, 并正在CPU 上运行/在即将准备运行 的状态. 
>  *  **BLOCKED（阻塞）:** 使用 synchronized 的时候, 如果锁被其他线程占用, 就会阻塞等待, 从而进入该状态. 
>  *  **WAITING（等待）:** 调用 wait 方法会进入该状态. 
>  *  **TIMED\_WAITING（计时等待）:**调用 sleep 方法或者 wait(超时时间) 会进入该状态. 
>  *  **TERMINATED（结束）:** 工作完成了. 当线程 run 方法执行完毕后, 会处于这个状态.

5) 在多线程下，如果对一个数进行叠加，该怎么做？

> 使用  synchronized / ReentrantLock  加锁 
> 
> 使用  AtomInteger  原子操作 .

6) Servlet是否是线程安全的？

> Servlet  本身是工作在多线程环境下 . 
> 
> 如果在 Servlet  中创建了某个成员变量 ,  此时如果有多个请求到达服务器 ,  服务器就会多线程进行操作,  是可能出现线程不安全的情况的 .

7) Thread和Runnable的区别和联系?

> Thread  类描述了一个线程 . 
> 
> Runnable  描述了一个任务 . 
> 
> 在创建线程的时候需要指定线程完成的任务 ,  可以直接重写  Thread  的  run  方法 ,  也可以使用 
> 
> Runnable  来描述这个任务 .

8) 多次start一个线程会怎么样

> 第一次调用  start  可以成功调用 . 
> 
> 后续再调用  start  会抛出  java.lang.IllegalThreadStateException  异常

9) 有 synchronized 两个方法，两个线程分别同时用这个方法，请问会发生什么？

> synchronized  加在非静态方法上 ,  相当于针对当前对象加锁 . 
> 
> **如果这两个方法属于同一个实例** **:** 
> 
> 线程1 能够获取到锁 ,  并执行方法 .  线程 2  会阻塞等待 ,  直到线程 1  执行完毕 ,  释放锁 ,  线程 2  获取到锁之后才能执行方法内容. 
> 
> **如果这两个方法属于不同实例** **:** 
> 
> 两者能并发执行, 互不干扰

10) 进程和线程的区别？

> 进程是包含线程的 .  **每个进程至少有一个线程存在，即主线程。** 
> 
> 进程和进程之间不共享内存空间 .  同一个进程的线程之间共享同一个内存空间 . 
> 
> 进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位。

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