线程基础
线程与进程的区别
- 进程是程序的一次执行过程。它资源分配的单位。
- 线程是程序执行的单位。
并行和并发的区别
- 单核CPU下，线程串行。（并发：多线程轮流使用一个或多个CPU）
- 多核CPU下，每个核都可调度线程。（并行：多CPU同时执行多个线程。
创建线程的方式
- 继承Thread类
- 实现Runnable接口
- 实现Callable接口
- 线程池创建线程
runnable和callable的区别
- Runnable接口run方法没有返回值；Callable接口call方法有返回值
- Runnable接口run方法的异常只能内部消化不能上抛；Callable接口call方法允许抛出异常
线程的run()和start()的区别
- start()：用于启动线程，只能被调用一次。
- run()：封装要被线程执行的代码，可以被调用多次。
wait()和sleep()方法的区别
1.方法归属不同
- sleep() 是Thread类的静态方法
- wait() 是Object类的成员方法，任何对象都有
2.唤醒时机不同
- 执行 sleep() 的线程会在等待相应毫秒后唤醒
- wait() 可以被 notify() 唤醒
3.锁特性不同
- wait()方法的调用必须先获取对象的锁；sleep()不需要
- wait()执行完会释放对象锁；sleep()若在synchronized中执行，不释放对象锁
线程的状态与转换条件
三个线程如何顺序执行
使用线程中的join()方法解决。
t.join()：等待线程运行结束。阻塞调用此方法的线程，直到t线程执行完成。
并发安全
Synchronized
实现原理
基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步。
- 方法级的同步是隐式，JVM可以通过 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否同步方法。
- 代码块的同步是利用monitorenter和monitorexit这两个字节码指令。
底层实现
synchronized的底层实现是依赖于Java对象头，以及Monitor对象监视器。
Monitor监视器锁有三个重要属性：_Owner 、_WaitSet 和 _EntryList 。
- _owner指向持有ObjectMonitor对象的线程。
- 当多个线程同时访问时，首先会进入 _EntryList 集合等待。
- 当线程获取到对象的monitor 后，把monitor中的owner变量设置为当前线程，同时monitor中的计数器count加1。
- 若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null，count自减1，同时该线程进入 _WaitSet集合中等待被唤醒。
Monitor实现的锁属于重量级锁，于是有了锁升级，基于对象头（MarkWord）。
- 最轻程度的锁为偏向锁，资源总是由同一线程多次获得。偏向锁只依赖于锁对象，锁对象在64位虚拟机里由64Bit的Markword来控制，线程获取锁时，通过CAS方式将线程ID设置到对象头里的MarkWord的Thread ID中，线程ID指针在MarkWord中占用54个比特位。偏向锁的标识位为101
- 当对象进行了hash操作，那么锁就会失效，因为HashCode在MarkWord中占用31个比特位。无锁的表示位为001
- 接着被另外的线程所访问，偏向锁升级为轻量级锁，MarkWord中设置指向线程栈的lock record指针。其他线程会自旋尝试获取锁，不会阻塞。轻量级锁的标识位为000
- 一旦线程竞争，升级为重量级锁，其他线程都会被阻塞。重量级锁的标识位为010
JMM（java内存模型）
- JMM把内存分为两块，一块是私有线程的工作内存，一块是所有线程的共享区域（主内存）。
- 线程与线程间相互隔离，交互需通过主内存。
Volatile关键字
- 保证线程间的可见性：修饰共享变量，防止编译器等优化发生，让线程对共享变量的修改对另一个线程可见。
- volatile禁止指令重排序：修饰共享变量会在读、写共享变量时加入不同屏障，阻止其他读写操作，从而阻止重排序。
AQS
全称为AbstractQueuedSynchronizer（抽象队列同步器）。它是构建锁的基础框架。
- AQS中有个属性state表示状态，0为无锁，1为有锁。
- 还维护了一个双向队列作为FIFO队列，其他线程会进入队列等待，线程释放锁时会唤醒队列中head的元素。
ReentrantLock（可重入锁）
可重入锁指：调用lock()方法获取了锁后，再调用lock()，是不会再阻塞的。
ReentrantLock利用CAS+AQS队列实现。支持公平锁和非公平锁。
Synchronized和Lock的区别
- synchronized是关键字，在 jvm 中由c++实现；Lock 是接口，在 jdk 中由 java 实现。
- synchronized退出锁时自动释放；Lock需要调用unlock方法释放。
- Lock的功能比synchronized多，如公平锁。
死锁产生的条件
互斥，请求保持，不可剥夺、循环等待。
（一个线程需要同时获取多把锁，容易发生死锁。）
线程池
线程池核心参数
- 核心线程数
- 最大线程数
- 生存时间（救急线程的生存时间）
- 时间单位
- 任务队列：当没有空闲核心线程时，新任务到此队列等待，队列满就会创建救急线程。（ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue）
- 线程工厂
- 拒绝策略：当所有线程在忙，工作队列也满，才会触发。
- AbortPolicy：抛出异常，默认策略；
- CallerRunsPolicy：调用者的线程来执行；
- DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中最靠前的任务，执行当前任务；
- DiscardPolicy：丢弃任务。
如何确定核心线程数
- IO密集型任务：核心线程数大小设置为2N+1
- CPU密集型任务（或者高并发、任务执行时间短）：核心线程数大小为N+1
线程池的种类
- Executors.newFixedThreadPool()：固定大小的线程池，核心线程数与最大线程数相等
- Executors.newSingleThreadExecutor()：单线程化的线程池，保证任务FIFO执行
- Executors.newCachedThreadPool()：可缓存的线程池，核心线程数为0
- Executors.newScheduledThreadPool()：提供了“延迟”和“周期执行”功能
不推荐用Executors创建线程池
应该使用7个参数的ThreadPoolExecutor的方式，按需设置核心线程数和最大线程数，避免无限队列长度，规避OOM。
ThreadLocal
ThreadLocal是解决线程安全问题的一个操作类，它为每个线程分配一个独立的内部存储空间，实现了线程内的资源共享。
- set(value)：设置值。根据当前线程对象，通过getMap()获取ThreadLocalMap。
- get()：获取值。通过getEntry()获取ThreadLocalMap中的Entry对象。通过HashCode & (数组长度 - 1) 定位数组下标。
- remove()：清除值。同get()
ThreadLocal内存泄漏
强引用：表示一个对象处于有用且必须的状态，GC无法回收处于强引用的对象，即便出现OOM。
User user = new User();弱引用：表示一个对象处于可能有用但非必须的状态。GC一旦发现弱引用，会回收相关联的对象。
User user = new User();
WeakReference weakRef = new WeakReference(user);每一个Thread维护一个ThreadLocalMap，Entry对象继承了WeakReference。其中key是弱引用的ThreadLocal实例，value是强引用的线程变量副本。
避免内存泄漏
在使用ThreadLocal后主动使用remove()方法释放key、value。