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Java并发编程
java并发编程笔记，内容绝对是你见过最详细最丰富的，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。
编辑于2023-06-21 13:02:55
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- 大纲
Java并发编程
多线程
线程的优先级
每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。 Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。 默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。 具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。
创建一个线程
Java 提供了三种创建线程的方法：
通过实现 Runnable 接口；
class RunnableDemo implements Runnable { private Thread t; private String threadName; RunnableDemo( String name) { threadName = name; System.out.println("Creating " + threadName ); } public void run() { System.out.println("Running " + threadName ); try { for(int i = 4; i > 0; i--) { System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i); // 让线程睡眠一会 Thread.sleep(50); } }catch (InterruptedException e) { System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted."); } System.out.println("Thread " + threadName + " exiting."); } public void start () { System.out.println("Starting " + threadName ); if (t == null) { t = new Thread (this, threadName); t.run (); } } } public class TestThread { public static void main(String args[]) { RunnableDemo R1 = new RunnableDemo( "Thread-1"); R1.start(); RunnableDemo R2 = new RunnableDemo( "Thread-2"); R2.start(); } } Creating Thread-1 Starting Thread-1 Creating Thread-2 Starting Thread-2 Running Thread-1 Thread: Thread-1, 4 Running Thread-2 Thread: Thread-2, 4 Thread: Thread-1, 3 Thread: Thread-2, 3 Thread: Thread-1, 2 Thread: Thread-2, 2 Thread: Thread-1, 1 Thread: Thread-2, 1 Thread Thread-1 exiting. Thread Thread-2 exiting.
通过继承 Thread 类本身；
class ThreadDemo extends Thread { private Thread t; private String threadName; ThreadDemo( String name) { threadName = name; System.out.println("Creating " + threadName ); } public void run() { System.out.println("Running " + threadName ); try { for(int i = 4; i > 0; i--) { System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i); // 让线程睡眠一会 Thread.sleep(50); } }catch (InterruptedException e) { System.out.println("Thread " + threadName + " interrupted."); } System.out.println("Thread " + threadName + " exiting."); } public void start () { System.out.println("Starting " + threadName ); if (t == null) { t = new Thread (this, threadName); t.run (); } } } public class TestThread { public static void main(String args[]) { ThreadDemo T1 = new ThreadDemo( "Thread-1"); T1.start(); ThreadDemo T2 = new ThreadDemo( "Thread-2"); T2.start(); } } Creating Thread-1 Starting Thread-1 Creating Thread-2 Starting Thread-2 Running Thread-1 Thread: Thread-1, 4 Running Thread-2 Thread: Thread-2, 4 Thread: Thread-1, 3 Thread: Thread-2, 3 Thread: Thread-1, 2 Thread: Thread-2, 2 Thread: Thread-1, 1 Thread: Thread-2, 1 Thread Thread-1 exiting. Thread Thread-2 exiting.
通过 Callable 和 Future 创建线程。
public public public class public class public class Test { public public public static public static public static void public static void public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); Task task = Task task = new Task task = new Task task = new Task(); Future result = executor.submit(task); executor.shutdown(); try try try { Thread.sleep( Thread.sleep( 1000 Thread.sleep( 1000 ); } } catch
Callable、Future和FutureTask
Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。
Callable
class class class Task class Task implements class Task implements class Task implements Callable{ @Override public public
Future
三种功能
1）判断任务是否完成；
2）能够中断任务；
3）能够获取任务执行结果。
5个方法
cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
FutureTask
public public public class public class public class Test { public public public static public static public static void public static void public static void main(String[] args) { //第一种方式 ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); Task task = Task task = new Task task = new Task task = new Task(); FutureTask futureTask = FutureTask futureTask = new FutureTask futureTask = new FutureTask futureTask = new FutureTask(task); executor.submit(futureTask); executor.shutdown(); //第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread /*Task task = new Task(); FutureTask futureTask = new FutureTask(task); Thread thread = new Thread(futureTask); thread.start();*/
Thread 方法
序号 方法描述 1 public void start() 使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。 2 public void run() 如果该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的，则调用该 Runnable 对象的 run 方法；否则，该方法不执行任何操作并返回。 3 public final void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。 4 public final void setPriority(int priority) 更改线程的优先级。 5 public final void setDaemon(boolean on) 将该线程标记为守护线程或用户线程。 6 public final void join(long millisec) 等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。 7 public void interrupt() 中断线程。 8 public final boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态。
新建状态: 使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。 就绪状态: 当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。 运行状态: 如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。 阻塞状态: 如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种： 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。 死亡状态: 一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。
Thread类的静态方法 序号 方法描述 1 public static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。调用yield方法会让当前线程交出CPU权限，让CPU去执行其他的线程 2 public static void sleep(long millisec) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。 3 public static boolean holdsLock(Object x) 当且仅当当前线程在指定的对象上保持监视器锁时，才返回 true。 4 public static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。 5 public static void dumpStack() 将当前线程的堆栈跟踪打印至标准错误流。
Join方法
Thread类中的join方法的主要作用就是同步，它可以使得线程之间的并行执行变为串行执行
join方法必须在线程start方法调用之后调用才有意义。这个也很容易理解：如果一个线程都没有start，那它也就无法同步了
join方法实现原理
A线程中调用了B线程的join方法，则相当于A线程调用了B线程的wait方法，在调用了B线程的wait方法后，A线程就会进入阻塞状态
join方法的原理就是调用相应线程的wait方法进行等待操作的，例如A线程中调用了B线程的join方法，则相当于在A线程中调用了B线程的wait方法，当B线程执行完（或者到达等待时间），B线程会自动调用自身的notifyAll方法唤醒A线程，从而达到同步的目的。
join()使用举例
同步，它可以使得线程之间的并行执行变为串行执行
public static void main(String [] args) throws InterruptedException { ThreadJoinTest t1 = new ThreadJoinTest("小明"); ThreadJoinTest t2 = new ThreadJoinTest("小东"); t1.start(); /**join的意思是使得放弃当前线程的执行，并返回对应的线程，例如下面代码的意思就是： 程序在main线程中调用t1线程的join方法，则main线程放弃cpu控制权，并返回t1线程继续执行直到线程t1执行完毕 所以结果是t1线程执行完后，才到主线程执行，相当于在main线程中同步t1线程，t1执行完了，main线程才有执行的机会 */ t1.join(); t2.start(); }
先打印完小明线程，在打印小东线程
join方法可以传递参数，join(10)表示main线程会等待t1线程10毫秒，10毫秒过去后， * main线程和t1线程之间执行顺序由串行执行变为普通的并行执行
public static void main(String [] args) throws InterruptedException { ThreadJoinTest t1 = new ThreadJoinTest("小明"); ThreadJoinTest t2 = new ThreadJoinTest("小东"); t1.start(); /**join方法可以传递参数，join(10)表示main线程会等待t1线程10毫秒，10毫秒过去后， * main线程和t1线程之间执行顺序由串行执行变为普通的并行执行 */ t1.join(10); t2.start(); }
程序执行前面10毫秒内打印的都是小明线程，10毫秒后，小明和小东程序交替打印
join与start调用顺序问题
public static void main(String [] args) throws InterruptedException { ThreadJoinTest t1 = new ThreadJoinTest("小明"); ThreadJoinTest t2 = new ThreadJoinTest("小东"); /**join方法可以在start方法前调用时，并不能起到同步的作用 */ t1.join(); t1.start(); //Thread.yield(); t2.start(); }
小明和小东线程交替打印
线程的状态
创建(new)
就绪(runnable)
运行(running)
阻塞(blocked)
time waiting
waiting
消亡（dead）
上下文切换
对于线程的上下文切换实际上就是 存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行
进程和线程之由来
线程的几个主要概念
线程同步
将操作共享数据的代码行作为一个整体，同一时间只允许一个线程执行，执行过程中其他线程不能参与执行。目的是为了防止多个线程访问一个数据对象时，对数据造成的破坏
（1）同步方法（synchronized）
（2）同步代码块（synchronized）
（3）同步锁（Lock）
什么时候需要同步：
可见性同步
：在以下情况中必须同步： 1）读取上一次可能是由另一个线程写入的变量 ；2）写入下一次可能由另一个线程读取的变量
一致性同步
当修改多个相关值时，您想要其它线程原子地看到这组更改—— 要么看到全部更改，要么什么也看不到。 这适用于相关数据项（如粒子的位置和速率）和元数据项（如链表中包含的数据值和列表自身中的数据项的链）。 在某些情况中，您 不必用同步 来将数据从一个线程传递到另一个，因为 JVM 已经隐含地为您执行同步。这些情况包括： 由静态初始化器（在静态字段上或 static{} 块中的初始化器） 初始化数据时 访问 final 字段时
线程间通信
wait()/notify()/notifyAll()
wait()： 导致当前线程等待并使其进入到等待阻塞状态。直到其他线程调用该同步锁对象的notify()或notifyAll()方法来唤醒此线程。 void wait(long timeout) -- 导致当前线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量。 void wait(long timeout, int nanos) -- 导致当前线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某个线程中断当前线程，或者已超过某个实际时间量。 notify()： 唤醒在此同步锁对象上等待的单个线程，如果有多个线程都在此同步锁对象上等待，则会任意选择其中某个线程进行唤醒操作，只有当前线程放弃对同步锁对象的锁定，才可能执行被唤醒的线程。
注意点
1.wait()方法执行后，当前线程立即进入到等待阻塞状态，其后面的代码不会执行； 2.notify()/notifyAll()方法执行后，将唤醒此同步锁对象上的（任意一个-notify()/所有-notifyAll()）线程对象，但是，此时还并没有释放同步锁对象，也就是说，如果notify()/notifyAll()后面还有代码，还会继续进行，知道当前线程执行完毕才会释放同步锁对象； 3.notify()/notifyAll()执行后，如果右面有sleep()方法，则会使当前线程进入到阻塞状态，但是同步对象锁没有释放，依然自己保留，那么一定时候后还是会继续执行此线程，接下来同2； 4.wait()/notify()/nitifyAll()完成线程间的通信或协作都是基于不同对象锁的，因此，如果是不同的同步对象锁将失去意义，同时，同步对象锁最好是与共享资源对象保持一一对应关系； 5.当wait线程唤醒后并执行时，是接着上次执行到的wait()方法代码后面继续往下执行的。
线程死锁
当两个线程被阻塞，每个线程都在等待另一个线程时就发生死锁。有一些设计方法能帮助避免死锁，如始终按照预定义的顺序获取锁这一策略。
线程控制：挂起、停止和恢复
线程安全
多个线程在执行同一段代码的时候，每次的执行结果和单线程执行的结果都是一样的，不存在执行结果的二义性，就可以称作是线程安全的。 讲到线程安全问题，其实是指多线程环境下对共享资源的访问可能会引起此共享资源的不一致性。因此，为避免线程安全问题，应该避免多线程环境下对此共享资源的并发访问。 线程安全问题多是由全局变量和静态变量引起的，当多个线程对共享数据只执行读操作，不执行写操作时，一般是线程安全的；当多个线程都执行写操作时，需要考虑线程同步来解决线程安全问题。
线程池的使用
ThreadPoolExecutor
corePoolSize
核心池的大小，这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法，从这2个方法的名字就可以看出，是预创建线程的意思，即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
maximumPoolSize
线程池最大线程数，这个参数也是一个非常重要的参数，它表示在线程池中最多能创建多少个线程；
keepAliveTime
表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下，只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime才会起作用，直到线程池中的线程数不大于corePoolSize，即当线程池中的线程数大于corePoolSize时，如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime，则会终止，直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法，在线程池中的线程数不大于corePoolSize时，keepAliveTime参数也会起作用，直到线程池中的线程数为0
unit：
参数keepAliveTime的时间单位，有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：
TimeUnit.DAYS; //天
TimeUnit.HOURS; //小时
TimeUnit.MINUTES; //分钟
TimeUnit.SECONDS; //秒
TimeUnit.MILLISECONDS; //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS; //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS; //纳秒
workQueue
ArrayBlockingQueue;
LinkedBlockingQueue;
SynchronousQueue;
threadFactory
线程工厂，主要用来创建线程
handler
表示当拒绝处理任务时的策略，有以下四种取值
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
深入剖析线程池实现原理
1.线程池状态
在ThreadPoolExecutor中定义了一个volatile变量，另外定义了几个static final变量表示线程池的各个状态： 1 2 3 4 5 volatile volatile volatile int volatile int volatile int runState; static static static final static final static final int static final int
2.任务的执行
如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止
3.线程池中的线程初始化
prestartCoreThread()：初始化一个核心线程；
prestartAllCoreThreads()：初始化所有核心线程
4.任务缓存队列及排队策略
1）ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小；
2）LinkedBlockingQueue：基于链表的先进先出队列，如果创建时没有指定此队列大小，则默认为Integer.MAX_VALUE；
3）synchronousQueue：这个队列比较特殊，它不会保存提交的任务，而是将直接新建一个线程来执行新来的任务
5.任务拒绝策略
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务
6.线程池的关闭
shutdown()：不会立即终止线程池，而是要等所有任务缓存队列中的任务都执行完后才终止，但再也不会接受新的任务
shutdownNow()：立即终止线程池，并尝试打断正在执行的任务，并且清空任务缓存队列，返回尚未执行的任务
7.线程池容量的动态调整
setCorePoolSize：设置核心池大小
setMaximumPoolSize：设置线程池最大能创建的线程数目大小
成员变量
private final BlockingQueue workQueue; //任务缓存队列，用来存放等待执行的任务 private final ReentrantLock mainLock = new ReentrantLock(); //线程池的主要状态锁，对线程池状态（比如线程池大小 //、runState等）的改变都要使用这个锁 private final HashSet workers = new HashSet(); //用来存放工作集 private volatile long keepAliveTime; //线程存货时间 private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut; //是否允许为核心线程设置存活时间 private volatile int corePoolSize; //核心池的大小（即线程池中的线程数目大于这个参数时，提交的任务会被放进任务缓存队列） private volatile int maximumPoolSize; //线程池最大能容忍的线程数 private volatile int poolSize; //线程池中当前的线程数 private volatile RejectedExecutionHandler handler; //任务拒绝策略 private volatile ThreadFactory threadFactory; //线程工厂，用来创建线程 private int largestPoolSize; //用来记录线程池中曾经出现过的最大线程数 private long completedTaskCount; //用来记录已经执行完毕的任务个数
Executors
Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个缓冲池，缓冲池容量大小为Integer.MAX_VALUE
创建的线程池corePoolSize和maximumPoolSize值是相等的，它使用的LinkedBlockingQueue
Executors.newSingleThreadExecutor(); //创建容量为1的缓冲池
将corePoolSize和maximumPoolSize都设置为1，也使用的LinkedBlockingQueue；
Executors.newFixedThreadPool(int); //创建固定容量大小的缓冲池
将corePoolSize设置为0，将maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，使用的SynchronousQueue，也就是说来了任务就创建线程运行，当线程空闲超过60秒，就销毁线程。
如何合理配置线程池的大小
如果是CPU密集型任务，就需要尽量压榨CPU，参考值可以设为 NCPU+1
如果是IO密集型任务，参考值可以设置为2*NCPU
线程生命周期
面试题目
1) 什么是线程？ 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。程序员可以通过它进行多处理器编程，你可以使用多线程对运算密集型任务提速。比如，如果一个线程完成一个任务要100毫秒，那么用十个线程完成该任务只需10毫秒。 2) 线程和进程有什么区别？ 一个进程是一个独立(self contained)的运行环境，它可以被看作一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。线程是进程的子集，一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。不同的进程使用不同的内存空间，而所有的线程共享一片相同的内存空间。别把它和栈内存搞混，每个线程都拥有单独的栈内存用来存储本地数据。 3) 如何在Java中实现线程？ 有两种创建线程的方法：一是实现Runnable接口，然后将它传递给Thread的构造函数，创建一个Thread对象；二是直接继承Thread类。 4) 用Runnable还是Thread？ 这个问题是上题的后续，大家都知道我们可以通过继承Thread类或者调用Runnable接口来实现线程，问题是，那个方法更好呢？什么情况下使用它？这个问题很容易回答，如果你知道Java不支持类的多重继承，但允许你调用多个接口。所以如果你要继承其他类，当然是调用Runnable接口好了。更多详细信息请点击这里。 6) Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别？ start()方法被用来启动新创建的线程，使该被创建的线程状态变为可运行状态。当你调用run()方法的时候，只会是在原来的线程中调用，没有新的线程启动，start()方法才会启动新线程。如果我们调用了Thread的run()方法，它的行为就会和普通的方法一样，直接运行run（）方法。为了在新的线程中执行我们的代码，必须使用Thread.start()方法。 7) Java中Runnable和Callable有什么不同？ Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了，Callable是在JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的 call() 方法可以返回值和抛出异常，而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。 8) Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什么不同？ CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用来让一组线程等待其它线程。与 CyclicBarrier 不同的是，CountdownLatch 不能重新使用。 9) Java内存模型是什么？ Java内存模型规定和指引Java程序在不同的内存架构、CPU和操作系统间有确定性地行为。它在多线程的情况下尤其重要。Java内存模型对一个线程所做的变动能被其它线程可见提供了保证，它们之间是先行发生关系。这个关系定义了一些规则让程序员在并发编程时思路更清晰。比如，先行发生关系确保了： - 线程内的代码能够按先后顺序执行，这被称为程序次序规则。 - 对于同一个锁，一个解锁操作一定要发生在时间上后发生的另一个锁定操作之前，也叫做管程锁定规则。 - 前一个对volatile的写操作在后一个volatile的读操作之前，也叫volatile变量规则。 - 一个线程内的任何操作必需在这个线程的start()调用之后，也叫作线程启动规则。 - 一个线程的所有操作都会在线程终止之前，线程终止规则。 - 一个对象的终结操作必需在这个对象构造完成之后，也叫对象终结规则。 - 可传递性 强烈建议大家阅读《Java并发编程实践》第十六章来加深对Java内存模型的理解。 10) Java中的volatile 变量是什么？ volatile是一个特殊的修饰符，只有成员变量才能使用它。在Java并发程序缺少同步类的情况下，多线程对成员变量的操作对其它线程是透明的。volatile变量可以保证下一个读取操作会在前一个写操作之后发生。线程都会直接从内存中读取该变量并且不缓存它。这就确保了线程读取到的变量是同内存中是一致的。 11) 什么是线程安全？Vector是一个线程安全类吗？ 如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。一个线程安全的计数器类的同一个实例对象在被多个线程使用的情况下也不会出现计算失误。很显然你可以将集合类分成两组，线程安全和非线程安全的。Vector 是用同步方法来实现线程安全的, 而和它相似的ArrayList不是线程安全的。 12) Java中什么是竞态条件？ 在大多数实际的多线程应用中，两个或两个以上的线程需要共享对同一数据的存取。如果i线程存取相同的对象，并且每一个线程都调用了一个修改该对象状态的方法，将会发生什么呢？可以想象，线程彼此踩了对方的脚。根据线程访问数据的次序，可能会产生讹误的对象。这样的情况通常称为竞争条件。 13) Java中如何停止一个线程？ Java提供了很丰富的API但没有为停止线程提供API。JDK 1.0本来有一些像stop(), suspend() 和 resume()的控制方法，但是由于潜在的死锁威胁。因此在后续的JDK版本中他们被弃用了，之后Java API的设计者就没有提供一个兼容且线程安全的方法来停止一个线程。当run() 或者 call() 方法执行完的时候线程会自动结束，如果要手动结束一个线程，可以用volatile 布尔变量来退出run()方法的循环或者是取消任务来中断线程。 14) 一个线程运行时发生异常会怎样？ 如果异常没有被捕获该线程将会停止执行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用于处理未捕获异常造成线程突然中断情况的一个内嵌接口。当一个未捕获异常将造成线程中断的时候JVM会使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()来查询线程的UncaughtExceptionHandler并将线程和异常作为参数传递给handler的uncaughtException()方法进行处理。 15） 如何在两个线程间共享数据？ 你可以通过共享对象来实现这个目的，或者是使用像阻塞队列这样并发的数据结构。这篇教程《Java线程间通信》(涉及到在两个线程间共享对象)用wait和notify方法实现了生产者消费者模型。 16) Java中notify 和 notifyAll有什么区别？ 这又是一个刁钻的问题，因为多线程可以等待单监控锁，Java API 的设计人员提供了一些方法当等待条件改变的时候通知它们，但是这些方法没有完全实现。notify()方法不能唤醒某个具体的线程，所以只有一个线程在等待的时候它才有用武之地。而notifyAll()唤醒所有线程并允许他们争夺锁确保了至少有一个线程能继续运行。 17) 为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面？ 一个很明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的，每个对象都有锁，通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中，线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说，由于wait，notify和notifyAll都是锁级别的操作，所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。 18) 什么是ThreadLocal变量？ ThreadLocal是Java里一种特殊的变量。每个线程都有一个ThreadLocal就是每个线程都拥有了自己独立的一个变量，竞争条件被彻底消除了。如果为每个线程提供一个自己独有的变量拷贝，将大大提高效率。首先，通过复用减少了代价高昂的对象的创建个数。其次，你在没有使用高代价的同步或者不变性的情况下获得了线程安全。 19) 什么是FutureTask？ 在Java并发程序中FutureTask表示一个可以取消的异步运算。它有启动和取消运算、查询运算是否完成和取回运算结果等方法。只有当运算完成的时候结果才能取回，如果运算尚未完成get方法将会阻塞。一个FutureTask对象可以对调用了Callable和Runnable的对象进行包装，由于FutureTask也是调用了Runnable接口所以它可以提交给Executor来执行。 20) Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的区别？ interrupted() 和 isInterrupted()的主要区别是前者会将中断状态清除而后者不会。Java多线程的中断机制是用内部标识来实现的，调用Thread.interrupt()来中断一个线程就会设置中断标识为true。当中断线程调用静态方法Thread.interrupted()来检查中断状态时，中断状态会被清零。而非静态方法isInterrupted()用来查询其它线程的中断状态且不会改变中断状态标识。简单的说就是任何抛出InterruptedException异常的方法都会将中断状态清零。无论如何，一个线程的中断状态有有可能被其它线程调用中断来改变。 21) 为什么wait和notify方法要在同步块中调用？ 当一个线程需要调用对象的wait()方法的时候，这个线程必须拥有该对象的锁，接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的notify()方法。同样的，当一个线程需要调用对象的notify()方法时，它会释放这个对象的锁，以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁，这样就只能通过同步来实现，所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。如果你不这么做，代码会抛出IllegalMonitorStateException异常。 22) 为什么你应该在循环中检查等待条件? 处于等待状态的线程可能会收到错误警报和伪唤醒，如果不在循环中检查等待条件，程序就会在没有满足结束条件的情况下退出。因此，当一个等待线程醒来时，不能认为它原来的等待状态仍然是有效的，在notify()方法调用之后和等待线程醒来之前这段时间它可能会改变。这就是在循环中使用wait()方法效果更好的原因，你可以在Eclipse中创建模板调用wait和notify试一试。如果你想了解更多关于这个问题的内容，推荐你阅读《Effective Java》这本书中的线程和同步章节。 23) Java中的同步集合与并发集合有什么区别？ 同步集合与并发集合都为多线程和并发提供了合适的线程安全的集合，不过并发集合的可扩展性更高。在Java1.5之前程序员们只有同步集合来用且在多线程并发的时候会导致争用，阻碍了系统的扩展性。Java5介绍了并发集合像ConcurrentHashMap，不仅提供线程安全还用锁分离和内部分区等现代技术提高了可扩展性。更多内容详见答案。 24） Java中堆和栈有什么不同？ 为什么把这个问题归类在多线程和并发面试题里？因为栈是一块和线程紧密相关的内存区域。每个线程都有自己的栈内存，用于存储本地变量，方法参数和栈调用，一个线程中存储的变量对其它线程是不可见的。而堆是所有线程共享的一片公用内存区域。对象都在堆里创建，为了提升效率线程会从堆中弄一个缓存到自己的栈，如果多个线程使用该变量就可能引发问题，这时volatile 变量就可以发挥作用了，它要求线程从主存中读取变量的值。 更多内容详见答案。 25） 什么是线程池？ 为什么要使用它？ 创建线程要花费昂贵的资源和时间，如果任务来了才创建线程那么响应时间会变长，而且一个进程能创建的线程数有限。为了避免这些问题，在程序启动的时候就创建若干线程来响应处理，它们被称为线程池，里面的线程叫工作线程。从JDK1.5开始，Java API提供了Executor框架让你可以创建不同的线程池。比如单线程池，每次处理一个任务；数目固定的线程池或者是缓存线程池（一个适合很多生存期短的任务的程序的可扩展线程池）。 26） 如何写代码来解决生产者消费者问题？ 在现实中你解决的许多线程问题都属于生产者消费者模型，就是一个线程生产任务供其它线程进行消费，你必须知道怎么进行线程间通信来解决这个问题。比较低级的办法是用wait和notify来解决这个问题，比较赞的办法是用Semaphore 或者 BlockingQueue来实现生产者消费者模型。 27） 如何避免死锁？ Java多线程中的死锁 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题，因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务，死锁的发生必须满足以下四个条件： - 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。 - 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。 - 不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。 - 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。 避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。 28) Java中活锁和死锁有什么区别？ 这是上题的扩展，活锁和死锁类似，不同之处在于处于活锁的线程或进程的状态是不断改变的，活锁可以认为是一种特殊的饥饿。一个现实的活锁例子是两个人在狭小的走廊碰到，两个人都试着避让对方好让彼此通过，但是因为避让的方向都一样导致最后谁都不能通过走廊。简单的说就是，活锁和死锁的主要区别是前者进程的状态可以改变但是却不能继续执行。 29） 怎么检测一个线程是否拥有锁？ 在java.lang.Thread中有一个方法叫holdsLock()，它返回true如果当且仅当当前线程拥有某个具体对象的锁。 30) 你如何在Java中获取线程堆栈？ 对于不同的操作系统，有多种方法来获得Java进程的线程堆栈。当你获取线程堆栈时，JVM会把所有线程的状态存到日志文件或者输出到控制台。在Windows你可以使用Ctrl + Break组合键来获取线程堆栈，Linux下用kill -3命令。你也可以用jstack这个工具来获取，它对线程id进行操作，你可以用jps这个工具找到id。 31) JVM中哪个参数是用来控制线程的栈堆栈小的 这个问题很简单， -Xss参数用来控制线程的堆栈大小。你可以查看JVM配置列表来了解这个参数的更多信息。 32） Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同？ Java在过去很长一段时间只能通过synchronized关键字来实现互斥，它有一些缺点。比如你不能扩展锁之外的方法或者块边界，尝试获取锁时不能中途取消等。Java 5 通过Lock接口提供了更复杂的控制来解决这些问题。 ReentrantLock 类实现了 Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义且它还具有可扩展性。 33） 有三个线程T1，T2，T3，怎么确保它们按顺序执行（确保main()方法所在的线程是Java程序最后结束的线程）？ 在多线程中有多种方法让线程按特定顺序执行，你可以用线程类的join()方法在一个线程中启动另一个线程，另外一个线程完成该线程继续执行。为了确保三个线程的顺序你应该先启动最后一个(T3调用T2，T2调用T1)，这样T1就会先完成而T3最后完成。 34) Thread类中的yield方法有什么作用？ yield方法可以暂停当前正在执行的线程对象，让其它有相同优先级的线程执行。它是一个静态方法而且只保证当前线程放弃CPU占用而不能保证使其它线程一定能占用CPU，执行yield()的线程有可能在进入到暂停状态后马上又被执行。点击这里查看更多yield方法的相关内容。 35） Java中ConcurrentHashMap的并发度是什么？ ConcurrentHashMap把实际map划分成若干部分来实现它的可扩展性和线程安全。这种划分是使用并发度获得的，它是ConcurrentHashMap类构造函数的一个可选参数，默认值为16，这样在多线程情况下就能避免争用。 36） Java中Semaphore是什么？ Java中的Semaphore是一种新的同步类，它是一个计数信号。从概念上讲，从概念上讲，信号量维护了一个许可集合。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release()添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。信号量常常用于多线程的代码中，比如数据库连接池。更多详细信息请点击这里。 37）如果你提交任务时，线程池队列已满。会时发会生什么？ 这个问题问得很狡猾，许多程序员会认为该任务会阻塞直到线程池队列有空位。事实上如果一个任务不能被调度执行那么ThreadPoolExecutor’s submit()方法将会抛出一个RejectedExecutionException异常。 38) Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别？ 两个方法都可以向线程池提交任务，execute()方法的返回类型是void，它定义在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象，它定义在ExecutorService接口中，它扩展了Executor接口，其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。更多详细信息请点击这里。 39) 什么是阻塞式方法？ 阻塞式方法是指程序会一直等待该方法完成期间不做其他事情，ServerSocket的accept()方法就是一直等待客户端连接。这里的阻塞是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起，直到得到结果之后才会返回。此外，还有异步和非阻塞式方法在任务完成前就返回。更多详细信息请点击这里。 40） 你对线程优先级的理解是什么？ 每一个线程都是有优先级的，一般来说，高优先级的线程在运行时会具有优先权，但这依赖于线程调度的实现，这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个int变量(从1-10)，1代表最低优先级，10代表最高优先级。 41） 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)？ 线程调度器是一个操作系统服务，它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它，它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的CPU时间分配给可用的Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到Java虚拟机控制，所以由应用程序来控制它是更好的选择（也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级）。 42） 在多线程中，什么是上下文切换(context-switching)？ 上下文切换是存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。 43) 如何在Java中创建Immutable对象？ Immutable对象可以在没有同步的情况下共享，降低了对该对象进行并发访问时的同步化开销。要创建不可变类，要实现下面几个步骤：通过构造方法初始化所有成员、对变量不要提供setter方法、将所有的成员声明为私有的，这样就不允许直接访问这些成员、在getter方法中，不要直接返回对象本身，而是克隆对象，并返回对象的拷贝。 44） Java中的ReadWriteLock是什么？ 一般而言，读写锁是用来提升并发程序性能的锁分离技术的成果。Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一个接口，一个ReadWriteLock维护一对关联的锁，一个用于只读操作一个用于写。在没有写线程的情况下一个读锁可能会同时被多个读线程持有。写锁是独占的，你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock来实现这个规则，它最多支持65535个写锁和65535个读锁。 45) 多线程中的忙循环是什么? 忙循环就是程序员用循环让一个线程等待，不像传统方法wait(), sleep() 或 yield() 它们都放弃了CPU控制，而忙循环不会放弃CPU，它就是在运行一个空循环。这么做的目的是为了保留CPU缓存，在多核系统中，一个等待线程醒来的时候可能会在另一个内核运行，这样会重建缓存。为了避免重建缓存和减少等待重建的时间就可以使用它了。 46）volatile 变量和 atomic 变量有什么不同？ 这是个有趣的问题。首先，volatile 变量和 atomic 变量看起来很像，但功能却不一样。Volatile变量可以确保先行关系，即写操作会发生在后续的读操作之前, 但它并不能保证原子性。例如用volatile修饰count变量那么 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger类提供的atomic方法可以让这种操作具有原子性如getAndIncrement()方法会原子性的进行增量操作把当前值加一，其它数据类型和引用变量也可以进行相似操作。 47) 如果同步块内的线程抛出异常会发生什么？ 这个问题坑了很多Java程序员，若你能想到锁是否释放这条线索来回答还有点希望答对。无论你的同步块是正常还是异常退出的，里面的线程都会释放锁，所以对比锁接口我们更喜欢同步块，因为它不用花费精力去释放锁，该功能可以在finally block里释放锁实现。 48） 单例模式的双检锁是什么？ 这个问题在Java面试中经常被问到，但是面试官对回答此问题的满意度仅为50%。一半的人写不出双检锁还有一半的人说不出它的隐患和Java1.5是如何对它修正的。它其实是一个用来创建线程安全的单例的老方法，当单例实例第一次被创建时它试图用单个锁进行性能优化，但是由于太过于复杂在JDK1.4中它是失败的。 49） 如何在Java中创建线程安全的Singleton？ 这是上面那个问题的后续，如果你不喜欢双检锁而面试官问了创建Singleton类的替代方法，你可以利用JVM的类加载和静态变量初始化特征来创建Singleton实例，或者是利用枚举类型来创建Singleton。 50) 写出3条你遵循的多线程最佳实践 以下三条最佳实践大多数Java程序员都应该遵循： - 给你的线程起个有意义的名字。 这样可以方便找bug或追踪。OrderProcessor, QuoteProcessor or TradeProcessor 这种名字比 Thread-1. Thread-2 and Thread-3 好多了，给线程起一个和它要完成的任务相关的名字，所有的主要框架甚至JDK都遵循这个最佳实践。 - 避免锁定和缩小同步的范围 锁花费的代价高昂且上下文切换更耗费时间空间，试试最低限度的使用同步和锁，缩小临界区。因此相对于同步方法我更喜欢同步块，它给我拥有对锁的绝对控制权。 - 多用同步类少用wait 和 notify 首先，CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger 这些同步类简化了编码操作，而用wait和notify很难实现对复杂控制流的控制。其次，这些类是由最好的企业编写和维护在后续的JDK中它们还会不断优化和完善，使用这些更高等级的同步工具你的程序可以不费吹灰之力获得优化。 - 多用并发集合少用同步集合 这是另外一个容易遵循且受益巨大的最佳实践，并发集合比同步集合的可扩展性更好，所以在并发编程时使用并发集合效果更好。如果下一次你需要用到map，你应该首先想到用ConcurrentHashMap。 51) 如何强制启动一个线程？ 这个问题就像是如何强制进行Java垃圾回收，目前还没有觉得方法，虽然你可以使用System.gc()来进行垃圾回收，但是不保证能成功。在Java里面没有办法强制启动一个线程，它是被线程调度器控制着且Java没有公布相关的API。 52) Java中的fork join框架是什么？ fork join框架是JDK7中出现的一款高效的工具，Java开发人员可以通过它充分利用现代服务器上的多处理器。它是专门为了那些可以递归划分成许多子模块设计的，目的是将所有可用的处理能力用来提升程序的性能。fork join框架一个巨大的优势是它使用了工作窃取算法，可以完成更多任务的工作线程可以从其它线程中窃取任务来执行。 53） Java多线程中调用wait() 和 sleep()方法有什么不同？ Java程序中wait 和 sleep都会造成某种形式的暂停，它们可以满足不同的需要。wait()方法用于线程间通信，如果等待条件为真且其它线程被唤醒时它会释放锁，而sleep()方法仅仅释放CPU资源或者让当前线程停止执行一段时间，但不会释放锁。需要注意的是，sleep（）并不会让线程终止，一旦从休眠中唤醒线程，线程的状态将会被改变为Runnable，并且根据线程调度，它将得到执行。 54） 什么是Thread Group？为什么不建议使用它？ ThreadGroup是一个类，它的目的是提供关于线程组的信息。 ThreadGroup API比较薄弱，它并没有比Thread提供了更多的功能。它有两个主要的功能：一是获取线程组中处于活跃状态线程的列表；二是设置为线程设置未捕获异常处理器(ncaught exception handler)。但在Java 1.5中Thread类也添加了setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) 方法，所以ThreadGroup是已经过时的，不建议继续使用。 55) 什么是Java线程转储(Thread Dump)，如何得到它？ 线程转储是一个JVM活动线程的列表，它对于分析系统瓶颈和死锁非常有用。有很多方法可以获取线程转储——使用Profiler，Kill -3命令，jstack工具等等。我们更喜欢jstack工具，因为它容易使用并且是JDK自带的。由于它是一个基于终端的工具，所以我们可以编写一些脚本去定时的产生线程转储以待分析。 56) 什么是Java Timer类？如何创建一个有特定时间间隔的任务？ java.util.Timer是一个工具类，可以用于安排一个线程在未来的某个特定时间执行。Timer类可以用安排一次性任务或者周期任务。 java.util.TimerTask是一个实现了Runnable接口的抽象类，我们需要去继承这个类来创建我们自己的定时任务并使用Timer去安排它的执行。 57) 什么是原子操作？在Java Concurrency API中有哪些原子类(atomic classes)？ 原子操作是指一个不受其他操作影响的操作任务单元。原子操作是在多线程环境下避免数据不一致必须的手段。 int++并不是一个原子操作，所以当一个线程读取它的值并加1时，另外一个线程有可能会读到之前的值，这就会引发错误。 在 java.util.concurrent.atomic 包中添加原子变量类之后，这种情况才发生了改变。所有原子变量类都公开比较并设置原语（与比较并交换类似），这些原语都是使用平台上可用的最快本机结构（比较并交换、加载链接/条件存储，最坏的情况下是旋转锁）来实现的。 java.util.concurrent.atomic 包中提供了原子变量的 9 种风格（ AtomicInteger； AtomicLong； AtomicReference； AtomicBoolean；原子整型；长型；引用；及原子标记引用和戳记引用类的数组形式，其原子地更新一对值）。 58） Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什么？对比同步它有什么优势？ Lock接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。他们允许更灵活的结构，可以具有完全不同的性质，并且可以支持多个相关类的条件对象。 它的优势有： - 可以使锁更公平 - 可以使线程在等待锁的时候响应中断 - 可以让线程尝试获取锁，并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间 - 可以在不同的范围，以不同的顺序获取和释放锁 59） 什么是Executor框架？ Executor框架同java.util.concurrent.Executor 接口在Java 5中被引入。Executor框架是一个根据一组执行策略调用，调度，执行和控制的异步任务的框架。 无限制的创建线程会引起应用程序内存溢出。所以创建一个线程池是个更好的的解决方案，因为可以限制线程的数量并且可以回收再利用这些线程。利用Executor框架可以非常方便的创建一个线程池。 60） Executors类是什么？ Executors为Executor，ExecutorService，ScheduledExecutorService，ThreadFactory和Callable类提供了一些工具方法。 Executors可以用于方便的创建线程池。 61） 什么是阻塞队列？如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型？ java.util.concurrent.BlockingQueue的特性是：当队列是空的时，从队列中获取或删除元素的操作将会被阻塞，或者当队列是满时，往队列里添加元素的操作会被阻塞。 阻塞队列不接受空值，当你尝试向队列中添加空值的时候，它会抛出NullPointerException。 阻塞队列的实现都是线程安全的，所有的查询方法都是原子的并且使用了内部锁或者其他形式的并发控制。 BlockingQueue 接口是java collections框架的一部分，它主要用于实现生产者-消费者问题。 62）什么是Callable和Future? Java 5在concurrency包中引入了java.util.concurrent.Callable 接口，它和Runnable接口很相似，但它可以返回一个对象或者抛出一个异常。 Callable接口使用泛型去定义它的返回类型。Executors类提供了一些有用的方法去在线程池中执行Callable内的任务。由于Callable任务是并行的，我们必须等待它返回的结果。java.util.concurrent.Future对象为我们解决了这个问题。在线程池提交Callable任务后返回了一个Future对象，使用它我们可以知道Callable任务的状态和得到Callable返回的执行结果。Future提供了get()方法让我们可以等待Callable结束并获取它的执行结果。 63） 什么是FutureTask? FutureTask包装器是一种非常便利的机制，可将Callable转换成Future和Runnable，它同时实现两者的接口。 FutureTask类是Future 的一个实现，并实现了Runnable，所以可通过Excutor(线程池) 来执行。也可传递给Thread对象执行。如果在主线程中需要执行比较耗时的操作时，但又不想阻塞主线程时，可以把这些作业交给Future对象在后台完成，当主线程将来需要时，就可以通过Future对象获得后台作业的计算结果或者执行状态。 64） 什么是并发容器的实现？ Java集合类都是快速失败的，这就意味着当集合被改变且一个线程在使用迭代器遍历集合的时候，迭代器的next()方法将抛出ConcurrentModificationException异常。 并发容器：并发容器是针对多个线程并发访问设计的，在jdk5.0引入了concurrent包，其中提供了很多并发容器，如ConcurrentHashMap，CopyOnWriteArrayList等。并发容器使用了与同步容器完全不同的加锁策略来提供更高的并发性和伸缩性，例如在ConcurrentHashMap中采用了一种粒度更细的加锁机制，可以称为分段锁，在这种锁机制下，允许任意数量的读线程并发地访问map，并且执行读操作的线程和写操作的线程也可以并发的访问map，同时允许一定数量的写操作线程并发地修改map，所以它可以在并发环境下实现更高的吞吐量。 65）用户线程和守护线程有什么区别？ 当我们在Java程序中创建一个线程，它就被称为用户线程。一个守护线程是在后台执行并且不会阻止JVM终止的线程。当没有用户线程在运行的时候，JVM关闭程序并且退出。一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。 66）有哪些不同的线程生命周期？ 当我们在Java程序中新建一个线程时，它的状态是New。当我们调用线程的start()方法时，状态被改变为Runnable。线程调度器会为Runnable线程池中的线程分配CPU时间并且讲它们的状态改变为Running。其他的线程状态还有Waiting，Blocked 和Dead。 67）线程之间是如何通信的？ 当线程间是可以共享资源时，线程间通信是协调它们的重要的手段。Object类中wait()\notify()\notifyAll()方法可以用于线程间通信关于资源的锁的状态。 68）为什么Thread类的sleep()和yield()方法是静态的？ Thread类的sleep()和yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作，并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。 69）如何确保线程安全？ 在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步，使用原子类(atomic concurrent classes)，实现并发锁，使用volatile关键字，使用不变类和线程安全类。 70）同步方法和同步块，哪个是更好的选择？ 同步块是更好的选择，因为它不会锁住整个对象（当然你也可以让它锁住整个对象）。同步方法会锁住整个对象，哪怕这个类中有多个不相关联的同步块，这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。 71）如何创建守护线程？ 使用Thread类的setDaemon(true)方法可以将线程设置为守护线程，需要注意的是，需要在调用start()方法前调用这个方法，否则会抛出IllegalThreadStateException异常。 72）线程调度策略？ (1) 抢占式调度策略 Java运行时系统的线程调度算法是抢占式的 (preemptive)。Java运行时系统支持一种简单的固定优先级的调度算法。如果一个优先级比其他任何处于可运行状态的线程都高的线程进入就绪状态，那么运行时系统就会选择该线程运行。新的优先级较高的线程抢占(preempt)了其他线程。但是Java运行时系统并不抢占同优先级的线程。换句话说，Java运行时系统不是分时的(time-slice)。然而，基于Java Thread类的实现系统可能是支持分时的，因此编写代码时不要依赖分时。当系统中的处于就绪状态的线程都具有相同优先级时，线程调度程序采用一种简单的、非抢占式的轮转的调度顺序。 (2) 时间片轮转调度策略 有些系统的线程调度采用时间片轮转(round-robin)调度策略。这种调度策略是从所有处于就绪状态的线程中选择优先级最高的线程分配一定的CPU时间运行。该时间过后再选择其他线程运行。只有当线程运行结束、放弃(yield)CPU或由于某种原因进入阻塞状态，低优先级的线程才有机会执行。如果有两个优先级相同的线程都在等待CPU，则调度程序以轮转的方式选择运行的线程。 73) 在线程中你怎么处理不可捕捉异常？ Thread.UncaughtExceptionHandler是java SE5中的新接口，它允许我们在每一个Thread对象上添加一个异常处理器。
Timer和TimerTask
其实就Timer来讲就是一个调度器,而TimerTask呢只是一个实现了run方法的一个类,而具体的TimerTask需要由你自己来实现,例如这样:
Timer timer = Timer timer = new Timer timer = new Timer timer = new Timer(); timer.schedule( timer.schedule( new
在说到timer的原理时，我们先看看Timer里面的一些常见方法：public void schedule(TimerTask task, long delay)
这个方法是调度一个task，经过delay(ms)后开始进行调度，仅仅调度一次。public void schedule(TimerTask task, Date time)
在指定的时间点time上调度一次。public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)
这个方法是调度一个task，在delay（ms）后开始调度，每次调度完后，最少等待period（ms）后才开始调度。public void schedule(TimerTask task, Date firstTime, long period)
和上一个方法类似，唯一的区别就是传入的第二个参数为第一次调度的时间。public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period)
并发编程中的三个概念
原子性
即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行
可见性
可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
有序性
即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
ConcurrentModificationException异常原因和解决方法
CopyOnWriteArrayList
Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是，从一开始大家都在共享同一个内容，当某个人想要修改这个内容的时候，才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改，这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到
应用场景
CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。实现代码如下
注意两件事情
1. 减少扩容开销。根据实际需要，初始化CopyOnWriteMap的大小，避免写时CopyOnWriteMap扩容的开销。
2. 使用批量添加。因为每次添加，容器每次都会进行复制，所以减少添加次数，可以减少容器的复制次数。如使用上面代码里的addBlackList方法。
CopyOnWrite的缺点
内存占用
因为CopyOnWrite的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新写入的对象（注意:在复制的时候只是复制容器里的引用，只是在写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存）。如果这些对象占用的内存比较大，比如说200M左右，那么再写入100M数据进去，内存就会占用300M，那么这个时候很有可能造成频繁的Yong GC和Full GC。之前我们系统中使用了一个服务由于每晚使用CopyOnWrite机制更新大对象，造成了每晚15秒的Full GC，应用响应时间也随之变长。 针对内存占用问题，可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如
数据一致性
CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。
java原子类java.util.concurrent.atomic
java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerFieldUpdater java.util.concurrent.atomic.AtomicLong java.util.concurrent.atomic.AtomicLongArray java.util.concurrent.atomic.AtomicLongFieldUpdater java.util.concurrent.atomic.AtomicMarkableReference java.util.concurrent.atomic.AtomicReference java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceArray java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference java.util.concurrent.atomic.DoubleAccumulator java.util.concurrent.atomic.DoubleAdder java.util.concurrent.atomic.LongAccumulator java.util.concurrent.atomic.LongAdder
value变量用volatile修饰保证其可见性，但是由于value++本身非原子性，仍然是线程不安全的
CAS保证原子性
深入剖析ThreadLocal
首先ThreadLocal 是一个线程的局部变量(其实就是一个Map),ThreadLocal会为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，将对象的可见范围限制在同一个线程内，而不会影响其它线程所对应的副本。 这样做其实就是以空间换时间的方式(与synchronized相反)，以耗费内存为代价，单大大减少了线程同步(如synchronized)所带来性能消耗以及减少了线程并发控制的复杂度。
ThreadLocal中的内存泄露问题
如果ThreadLocal被设置为null后，并且没有任何强引用指向它，根据垃圾回收的可达性分析算法，ThreadLocal将被回收。这样的话，ThreadLocalMap中就会含有key为null的Entry，而且ThreadLocalMap是在Thread中的，只要线程迟迟不结束，这些无法访问到的value就会形成内存泄露。为了解决这个问题，ThreadLocalMap中的getEntry()、set()和remove()函数都会清理key为null的Entry，以下面的getEntry()函数为例。
同步容器类
Vector
Vector实现了List接口，Vector实际上就是一个数组，和ArrayList类似，但是Vector中的方法都是synchronized方法，即进行了同步措施。 Stack也是一个同步容器，它的方法也用synchronized进行了同步，它实际上是继承于Vector类。
Stack
也是一个同步容器，它的方法也用synchronized进行了同步，它实际上是继承于Vector类。
HashTable
实现了Map接口，它和HashMap很相似，但是HashTable进行了同步处理，而HashMap没有。
Collections
Vector实现了List接口，Vector实际上就是一个数组，和ArrayList类似，但是Vector中的方法都是synchronized方法，即进行了同步措施。 Stack也是一个同步容器，它的方法也用synchronized进行了同步，它实际上是继承于Vector类。 HashTable实现了Map接口，它和HashMap很相似，但是HashTable进行了同步处理，而HashMap没有。 Collections类是一个工具提供类，注意，它和Collection不同，Collection是一个顶层的接口。在Collections类中提供了大量的方法，比如对集合或者容器进行排序、查找等操作。最重要的是，在它里面提供了几个静态工厂方法来创建同步容器类，如下图所示
同步容器的缺陷
性能问题
我们先通过一个例子看一下Vector和ArrayList在插入数据时性能上的差异： public public public class public class public class Test { public public public static public static public static void public static void public static void main(String[] args) public static void main(String[] args) throws public static void main(String[] args) throws public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ArrayList list = ArrayList list = new ArrayList list = new ArrayList list = new ArrayList();
阻塞队列
ArrayBlockingQueue
基于数组实现的一个阻塞队列，在创建ArrayBlockingQueue对象时必须制定容量大小。并且可以指定公平性与非公平性，默认情况下为非公平的，即不保证等待时间最长的队列最优先能够访问队列
LinkedBlockingQueue
基于链表实现的一个阻塞队列，在创建LinkedBlockingQueue对象时如果不指定容量大小，则默认大小为Integer.MAX_VALUE。
PriorityBlockingQueue
public public public class public class public class Test { private private private int private int private int queueSize = private int queueSize = 10 private int queueSize = 10 ; private private private PriorityQueue queue = private PriorityQueue queue = new private PriorityQueue queue = new private PriorityQueue queue = new PriorityQueue(queueSize); public public public static public static public static void public static void public static void main(String[] args) { Test test = Test test = new Test test = new Test test = new Test(); Producer producer = test. Producer producer = test. new Producer producer = test. new Producer producer = test. new Producer(); Consumer consumer = test. Consumer consumer = test. new Consumer consumer = test. new Consumer consumer = test. new Consumer(); producer.start(); consumer.start(); } class class class Consumer class Consumer extends class Consumer extends class Consumer extends Thread{ @Override
以上2种队列都是先进先出队列，而PriorityBlockingQueue却不是，它会按照元素的优先级对元素进行排序，按照优先级顺序出队，每次出队的元素都是优先级最高的元素。注意，此阻塞队列为无界阻塞队列，即容量没有上限（通过源码就可以知道，它没有容器满的信号标志），前面2种都是有界队列。
DelayQueue
基于PriorityQueue，一种延时阻塞队列，DelayQueue中的元素只有当其指定的延迟时间到了，才能够从队列中获取到该元素。DelayQueue也是一个无界队列，因此往队列中插入数据的操作（生产者）永远不会被阻塞，而只有获取数据的操作（消费者）才会被阻塞。
非阻塞队列中的方法
对于非阻塞队列，一般情况下建议使用offer、poll和peek三个方法，不建议使用add和remove方法。因为使用offer、poll和peek三个方法可以通过返回值判断操作成功与否，而使用add和remove方法却不能达到这样的效果。注意，非阻塞队列中的方法都没有进行同步措施
add(E e):将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则会抛出异常；
remove()：移除队首元素，若移除成功，则返回true；如果移除失败（队列为空），则会抛出异常；
offer(E e)：将元素e插入到队列末尾，如果插入成功，则返回true；如果插入失败（即队列已满），则返回false；
poll()：移除并获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null；
peek()：获取队首元素，若成功，则返回队首元素；否则返回null
阻塞队列中的方法
put方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待；
take方法用来从队首取元素，如果队列为空，则等待；
offer方法用来向队尾存入元素，如果队列满，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果还没有插入成功，则返回false；否则返回true；
poll方法用来从队首取元素，如果队列空，则等待一定的时间，当时间期限达到时，如果取到，则返回null；否则返回取得的元素；
锁
synchronized
独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁；它假设最坏的情况，并且只有在确保其它线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其它所有需要锁的线程挂起直到持有锁的线程释放锁。
是一种同步锁
对于同步方法，锁是当前实例对象
对于静态同步方法，锁是当前对象的Class对象
对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象
是一个重量级锁，JDK1.6之后进行了优化
无锁状态-偏向锁-轻量级锁-重量级锁-自旋锁
轻量级锁:轻量级锁的目标是，减少无实际竞争情况下，使用重量级锁产生的性能消耗
顾名思义，轻量级锁是相对于重量级锁而言的。使用轻量级锁时，不需要申请互斥量，仅仅将Mark Word中的部分字节CAS更新指向线程栈中的Lock Record，如果更新成功，则轻量级锁获取成功，记录锁状态为轻量级锁；否则，说明已经有线程获得了轻量级锁，目前发生了锁竞争（不适合继续使用轻量级锁），接下来膨胀为重量级锁。 线程尝试使用CAS将对象头的MarkWord替换为指向锁记录的指针。如果成功，当前线程获得锁，并且对象的锁标志位转变为“00”，如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便会尝试自旋获取锁
对象头
MarkWord(标记字)
1.对象头中的Mark Word（标记字）主要用来表示对象的线程锁状态，另外还可以用来配合GC、存放该对象的hashCode；
2.Klass Word是一个指向方法区中Class信息的指针，意味着该对象可随时知道自己是哪个Class的实例；
3.数组长度也是占用64位（8字节）的空间，这是可选的，只有当本对象是一个数组对象时才会有这个部分；
4.对象体是用于保存对象属性和值的主体部分，占用内存空间取决于对象的属性数量和类型；
5.对齐字是为了减少堆内存的碎片空间（不一定准确）。
Klass Word
这一部分用于存储对象的类型指针，该指针指向它的类元数据，JVM通过这个指针确定对象是哪个类的实例。该指针的位长度为JVM的一个字大小，即32位的JVM为32位，64位的JVM为64位
每个Class的属性指针（即静态变量）
每个对象的属性指针（即对象变量）
普通对象数组的每个元素指针
当然，也不是所有的指针都会压缩，一些特殊类型的指针JVM不会优化，比如指向PermGen的Class对象指针(JDK8中指向元空间的Class对象指针)、本地变量、堆栈元素、入参、返回值和NULL指针等。
数组长度
如果对象是一个数组，那么对象头还需要有额外的空间用于存储数组的长度，这部分数据的长度也随着JVM架构的不同而不同：32位的JVM上，长度为32位；64位JVM则为64位。64位JVM如果开启+UseCompressedOops选项，该区域长度也将由64位压缩至32位
锁的优缺点对比
自旋锁与自适应自旋
Sychronized锁是一种重量级锁，是因为在互斥状态下，没有得到锁的线程会被挂起阻塞，而挂起线程和恢复线程的操作都需要转入内核态中完成。
自旋锁:通过自旋锁，可以减少线程阻塞造成的线程切换
所谓的自旋，就是让没有获得锁的线程自己运行一段时间的自循环，这就是自旋锁
显然并不是最好的一种方法，不挂起线程的代价就是该线程会一直占用处理器。如果锁被占用的时间很短，自旋等待的效果就会很好，反之，自旋会消耗大量处理器资源。因此，自旋的等待时间必须有一定的限度，如果超过限度还没有获得锁，就要挂起线程，这个限度默认是10次
当前线程竞争锁失败时，打算阻塞自己
不直接阻塞自己，而是自旋（空等待，比如一个空的有限for循环）一会
在自旋的同时重新竞争锁
如果自旋结束前获得了锁，那么锁获取成功；否则，自旋结束后阻塞自己
缺点
单核处理器上，不存在实际的并行，当前线程不阻塞自己的话，旧owner就不能执行，锁永远不会释放，此时不管自旋多久都是浪费；进而，如果线程多而处理器少，自旋也会造成不少无谓的浪费。
自旋锁要占用CPU，如果是计算密集型任务，这一优化通常得不偿失，减少锁的使用是更好的选择。
如果锁竞争的时间比较长，那么自旋通常不能获得锁，白白浪费了自旋占用的CPU时间。这通常发生在锁持有时间长，且竞争激烈的场景中，此时应主动禁用自旋锁。
自适应自旋锁
自旋的时间限度不是一个固定值了，而是由上一次同一个锁的自旋时间及锁的拥有者状态来决定
如果同一个锁对象自旋刚刚成功获得锁，那么下一次很可能获得锁，所以允许这次自旋锁自旋很长时间、而如果某个锁很少获得锁，那么以后在获取锁的过程中可能忽略到自旋过程
重量级锁
在jdk1.6之前，synchronized属于重量级锁，monitor（监视器锁）依赖于底层操作系统的Lock实现，java的线程是映射到操作系统的原生线程上，切换成本较高（从用户态-内核态），每一个切换线程，锁线程都要使用操作系统的方式，这个太麻烦，太笨重了。 在1.6之后引进了自旋锁，适应性自旋锁，锁粗化，轻量级锁等技术。 锁有四种状态：无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态，重量级锁状态，锁的竞争会随着状态的升级而变得激烈，锁只能升级，不能降级，获得锁和释放锁的效率会随着锁的升级而提高。
偏向锁
偏向锁:偏向锁的目标是，减少无竞争且只有一个线程使用锁的情况下，使用轻量级锁产生的性能消耗
偏向”的意思是，偏向锁假定将来只有第一个申请锁的线程会使用锁（不会有任何线程再来申请锁），因此，只需要在Mark Word中CAS记录owner（本质上也是更新，但初始值为空），如果记录成功，则偏向锁获取成功，记录锁状态为偏向锁，以后当前线程等于owner就可以零成本的直接获得锁；否则，说明有其他线程竞争，膨胀为轻量级锁。
核心思想就是锁会偏向第一个获取它的线程，在接下来的执行过程中该锁没有其他的线程获取，则持有偏向锁的线程永远不需要再进行同步。
偏向锁的目标是，减少无竞争且只有一个线程使用锁的情况下，使用轻量级锁产生的性能消耗
修饰的对象有以下几种
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3. 修改一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4. 修改一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。
ReentrantLock
ReentrantLock，意思是“可重入锁”，关于可重入锁的概念在下一节讲述。ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock
公平锁
非公平锁
ReadWriteLock
一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。
Lock
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
ockInterruptibly()方法比较特殊，当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。也就使说，当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时，假若此时线程A获取到了锁，而线程B只有在等待，那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。 由于lockInterruptibly()的声明中抛出了异常，所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。 因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下： public public public void public void public void method() public void method() throws public void method() throws public void method() throws InterruptedException { lock.lockInterruptibly(); try
void lock();
首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。 由于在前面讲到如果采用Lock，必须主动去释放锁，并且在发生异常时，不会自动释放锁。因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行，以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。通常使用Lock来进行同步的话，是以下面这种形式去使用的： Lock lock = ...; lock.lock(); try try { //处理任务 } } catch } catch (Exception ex){
boolean tryLock();
tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false，也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。 Lock lock = ...; if if (lock.tryLock()) { try try { //处理任务 } } catch } catch (Exception ex){
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true
void unlock();
Condition newCondition();
CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore
CountDownLatch
CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。
CyclicBarrier
字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。 CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier
Semaphore
Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可
CAS
所谓乐观锁就是每次不加锁,假设没有冲突而去完成某项操作;如果发生冲突了那就去重试，直到成功为止。 CAS(Compare And Swap)是一种有名的无锁算法。CAS算法是乐观锁的一种实现。CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B并返回true，否则返回false。
缺点
1.CPU可能开销较大
在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。
2.不能保证代码块的原子性
CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用悲观锁了。
3.ABA问题。
CAS的核心思想是通过比对内存值与预期值是否一样而判断内存值是否被改过，但这个判断逻辑不严谨，假如内存值原来是A，后来被一条线程改为B，最后又被改成了A，则CAS认为此内存值并没有发生改变，但实际上是有被其他线程改过的，这种情况对依赖过程值的情景的运算结果影响很大。解决的思路是引入版本号，每次变量更新都把版本号加一。
在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。
AtomicStampedReference 本质是有一个int 值作为版本号，每次更改前先取到这个int值的版本号，等到修改的时候，比较当前版本号与当前线程持有的版本号是否一致，如果一致，则进行修改，并将版本号+1（当然加多少或减多少都是可以自己定义的），在zookeeper中保持数据的一致性也是用的这种方式； AtomicMarkableReference则是将一个boolean值作是否有更改的标记，本质就是它的版本号只有两个，true和false，修改的时候在这两个版本号之间来回切换，这样做并不能解决ABA的问题，只是会降低ABA问题发生的几率而已； 例子： private static AtomicStampedReference atomicStampedRef = new AtomicStampedReference(1, 0); public static void main(String[] args){ Thread main = new Thread(() -> { System.out.println("操作线程" + Thread.currentThread() +",初始值 a = " + atomicStampedRef.getReference()); int stamp = atomicStampedRef.getStamp(); //获取当前标识别 try { Thread.sleep(1000); //等待1秒 ，以便让干扰线程执行 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } boolean isCASSuccess = atomicStampedRef.compareAndSet(1,2,stamp,stamp +1); //此时expectedReference未发生改变，但是stamp已经被修改了,所以CAS失败 System.out.println("操作线程" + Thread.currentThread() +",CAS操作结果: " + isCASSuccess); },"主操作线程"); Thread other = new Thread(() -> { Thread.yield(); // 确保thread-main 优先执行 atomicStampedRef.compareAndSet(1,2,atomicStampedRef.getStamp(),atomicStampedRef.getStamp() +1); System.out.println("操作线程" + Thread.currentThread() +",【increment】 ,值 = "+ atomicStampedRef.getReference()); atomicStampedRef.compareAndSet(2,1,atomicStampedRef.getStamp(),atomicStampedRef.getStamp() +1); System.out.println("操作线程" + Thread.currentThread() +",【decrement】 ,值 = "+ atomicStampedRef.getReference()); },"干扰线程"); main.start(); other.start(); }
aba会导致问题
条件
某个线程需要重复读某个内存地址，并以内存地址的值变化作为该值是否变化的唯一判定依据；
重复读取的变量会被多线程共享，且存在『值回退』的可能，即值变化后有可能因为某个操作复归原值；
在多次读取间隔中，开发者没有采取有效的同步手段，比如上锁。
解决方案
引入 epoch
了打破条件 a，我们引入 epoch ，这个 epoch 是一个正向递增的值，我们只需要将 CAS(origin,expect) & CAS(origin_epoch,current_epoch) 两个命令封装成一个事务，那么就意味着，如果同属于一个 epoch 下的账户加款/扣款的所有操作，只会有一个成功，这个很好地杜绝了条件 a 判定单一性； 同理，引入 epoch 这个变量是不存在『值回退』的风险的，因为他是个定向递增的值，因此这又可以打破条件 b；
添加事务
读和修改加一个事务
线程间协作的两种方式：wait、notify、notifyAll和Condition
一.wait()、notify()和notifyAll()
有朋友可能会有疑问：为何这三个不是Thread类声明中的方法，而是Object类中声明的方法（当然由于Thread类继承了Object类，所以Thread也可以调用者三个方法）？其实这个问题很简单，由于每个对象都拥有monitor（即锁），所以让当前线程等待某个对象的锁，当然应该通过这个对象来操作了。而不是用当前线程来操作，因为当前线程可能会等待多个线程的锁，如果通过线程来操作，就非常复杂了。
1）wait()、notify()和notifyAll()方法是本地方法，并且为final方法，无法被重写。
2）调用某个对象的wait()方法能让当前线程阻塞，并且当前线程必须拥有此对象的monitor（即锁）
3）调用某个对象的notify()方法能够唤醒一个正在等待这个对象的monitor的线程，如果有多个线程都在等待这个对象的monitor，则只能唤醒其中一个线程；
4）调用notifyAll()方法能够唤醒所有正在等待这个对象的monitor的线程；
Condition
Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。 Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法； Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition() 调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用 Conditon中的await()对应Object的wait()； Condition中的signal()对应Object的notify()； Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。
Volatile
一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰后，就具备了两层语义：保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性和禁止了指令重排序。
缓存机制
解决同步的方式
总线锁
在早期的CPU当中，是通过在总线上加LOCK#锁的形式来解决缓存不一致的问题。因为CPU和其他部件进行通信都是通过总线来进行的，如果对总线加LOCK#锁的话，也就是说阻塞了其他CPU对其他部件访问（如内存），从而使得只能有一个CPU能使用这个变量的内存。比如上面例子中 如果一个线程在执行 i = i +1，如果在执行这段代码的过程中，在总线上发出了LCOK#锁的信号，那么只有等待这段代码完全执行完毕之后，其他CPU才能从变量i所在的内存读取变量，然后进行相应的操作。这样就解决了缓存不一致的问题。
缓存锁
但是上面的方式会有一个问题，由于在锁住总线期间，其他CPU无法访问内存，导致效率低下。 所以就出现了缓存一致性协议。最出名的就是Intel 的MESI协议，MESI协议保证了每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。它核心的思想是：当CPU写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，即在其他CPU中也存在该变量的副本，会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态，因此当其他CPU需要读取这个变量时，发现自己缓存中缓存该变量的缓存行是无效的，那么它就会从内存重新读取。
分布式锁
为什么要使用分布式锁
1，为了保证业务或数据一致性
分布式锁应该具备哪些条件
1、在分布式系统环境下，一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行；
2、高可用的获取锁与释放锁；
3、高性能的获取锁与释放锁；
4、具备可重入特性；
5、具备锁失效机制，防止死锁；
6、具备非阻塞锁特性，即没有获取到锁将直接返回获取锁失败。
分布式锁的三种实现方式
基于数据库的实现方式
基于数据库的实现方式的核心思想是：在数据库中创建一个表，表中包含方法名等字段，并在方法名字段上创建唯一索引，想要执行某个方法，就使用这个方法名向表中插入数据，成功插入则获取锁，执行完成后删除对应的行数据释放锁。 （1）创建一个表： DROP TABLE IF EXISTS `method_lock`; CREATE TABLE `method_lock` ( `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键', `method_name` varchar(64) NOT NULL COMMENT '锁定的方法名', `desc` varchar(255) NOT NULL COMMENT '备注信息', `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `uidx_method_name` (`method_name`) USING BTREE ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='锁定中的方法';
例如select for update
基于ZooKeeper的实现方式
实现原理基于文件名得唯一性判断是否加锁成功 这里推荐一个Apache的开源库Curator，它是一个ZooKeeper客户端，Curator提供的InterProcessMutex是分布式锁的实现，acquire方法用于获取锁，release方法用于释放锁。 优点：具备高可用、可重入、阻塞锁特性，可解决失效死锁问题。 缺点：因为需要频繁的创建和删除节点，性能上不如Redis方式。
（1）创建一个目录mylock；
（2）线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点；
（3）获取mylock目录下所有的子节点，然后获取比自己小的兄弟节点，如果不存在，则说明当前线程顺序号最小，获得锁；
（4）线程B获取所有节点，判断自己不是最小节点，设置监听比自己次小的节点；
（5）线程A处理完，删除自己的节点，线程B监听到变更事件，判断自己是不是最小的节点，如果是则获得锁。
基于Redis的实现方式
优势
（1）Redis有很高的性能；
（2）Redis命令对此支持较好，实现起来比较方便
主要命令
delete
删除key
SETNX
SETNX key val：当且仅当key不存在时，set一个key为val的字符串，返回1；若key存在，则什么都不做，返回0。
expire
expire key timeout：为key设置一个超时时间，单位为second，超过这个时间锁会自动释放，避免死锁。
实现思想
（1）获取锁的时候，使用setnx加锁，并使用expire命令为锁添加一个超时时间，超过该时间则自动释放锁，锁的value值为一个随机生成的UUID，通过此在释放锁的时候进行判断。
（2）获取锁的时候还设置一个获取的超时时间，若超过这个时间则放弃获取锁。
（3）释放锁的时候，通过UUID判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放
redis 分布式锁的 5个坑
锁未被释放
这种情况是一种低级错误，就是我上边犯的错，由于当前线程 获取到 这种情况是一种低级错误，就是我上边犯的错，由于当前线程 获取到 redis 这种情况是一种低级错误，就是我上边犯的错，由于当前线程 获取到 redis 锁，处理完业务后未及时释放锁，导致其它线程会一直尝试获取锁阻塞，例如：用 这种情况是一种低级错误，就是我上边犯的错，由于当前线程 获取到 redis 锁，处理完业务后未及时释放锁，导致其它线程会一直尝试获取锁阻塞，例如：用 Jedis 客户端会报如下的错误信息 redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource from the pool redis线程池 已经没有空闲线程来处理客户端命令。 解决的方法也很简单，只要我们细心一点，拿到锁的线程处理完业务及时释放锁，如果是重入锁未拿到锁后，线程可以释放当前连接并且 sleep 一段时间。 public void lock() { while (true) { boolean flag = this.getLock(key); if (flag) { TODO ......... } else {
B的锁被A给释放了
我们知道 我们知道 Redis 我们知道 Redis 实现锁的原理在于 我们知道 Redis 实现锁的原理在于 SETNX 我们知道 Redis 实现锁的原理在于 SETNX 命令。当 我们知道 Redis 实现锁的原理在于 SETNX 命令。当 key
数据库事务超时
一旦你的key长时间获取不到锁，获取锁等待的时间远超过数据库事务超时时间，程序就会报异常。
一般为解决这种问题，我们就需要将数据库事务改为手动提交、回滚事务
锁过期了，业务还没执行完
redis主从复制的坑
redisson
先判断当前锁是否存在，如果不存在，就新增锁，并且设置锁的次数为1，然后设置过期时间。 如果锁存在，就判断当前线程是否已经获得了锁，如果是，就将锁的冲入次数加1，并且设置过期时间。 如果线程没有持有锁，就说明是被其他线程占用，直接返回锁的剩余过期时间。 整个过程下来如果没有获取到锁，就去订阅解锁消息，一旦其他线程释放了锁，就会广播解锁消息，唤醒阻塞的线程，并重新尝试获得锁。 加锁的过程中，又引入了一个watchdog的机制，为了防止服务器宕机，redis锁一直不释放，会给加的锁默认加上一个超时时间，，默认是30秒， 如果服务器宕机了，锁会自动释放， 如果程序没有执行完，会通过定时任务将过期时间刷新，继续等待30秒。
CAP
一般情况下一致性和可用性只能保留一个，要么cp要么ap
一致性(Consistency)
并发读写得情况下保证数据得一致性
可用性(Availability)
每一个非故障的节点都必须对每一个请求作出响应
分区容错性(Partitiontolerance)
分布式系统在遇到某节点或网络分区故障的时候，依旧可以对外提供满足一致性和可用性的服务