编程手册

# 多线程

# 并行和并发有什么区别?

第十六章、垃圾回收相关概念 | 编程手册 (opens new window)

# 线程和进程的区别?

参考:

线程与进程，你真的清楚吗？_CSDN资讯-CSDN博客 (opens new window)

进程是操作系统分配资源的单位，线程是调度的基本单位，线程之间共享进程资源

线程就是函数的调用流程，每个线程由自己的栈帧

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每个线程都有自己独立的、私有的栈区。

所属线程的栈区、程序计数器、栈指针以及函数运行使用的寄存器是线程私有的。

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# 线程间共享的资源

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# 代码区域

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# 数据区

C语言中的全局变量

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# 堆区

new出来的对象

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# 动态链接库

源码生成可执行文件，

静态链接：一股脑生成一个exe文件

动态链接：动态链接的意思是我们不把动态链接的部分打包到可执行程序，而是在可执行程序运行起来后去内存中找动态链接的那部分代码，

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# 文件

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# 说一下 runnable 和 callable 有什么区别?

Runnable和Callable的区别是bai， (1)Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run(). (2)Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得 (3)call方法可以抛出异常，run方法不可以 (4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

# 线程有哪些状态?

线程的5种状态详解_老猫的博客-CSDN博客_线程的几种状态 (opens new window)

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# sleep() 和 wait() 有什么区别?

sleep() 和 wait() 有什么区别？ - 清晨的第一抹阳光 - 博客园 (opens new window)

sleep()和wait()都是线程暂停执行的方法。

1、这两个方法来自不同的类分别是Thread和Object，sleep方法属于Thread类中的静态方法，wait属于Object的成员方法。 2、sleep()是线程类（Thread）的方法，不涉及线程通信，调用时会暂停此线程指定的时间，但监控依然保持，不会释放对象锁，到时间自动恢复；wait()是Object的方法，用于线程间的通信，调用时会放弃对象锁，进入等待队列，待调用notify()/notifyAll()唤醒指定的线程或者所有线程，才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。 3、wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用（使用范围）。 4、sleep()方法必须捕获异常InterruptedException，而wait()\notify()以及notifyAll()不需要捕获异常。

注意：

sleep方法只让出了CPU，而并不会释放同步资源锁。

线程执行sleep()方法后会转入阻塞状态。

sleep()方法指定的时间为线程不会运行的最短时间。因此，sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就开始执行。

notify的作用相当于叫醒睡着的人，而并不会给他分配任务，就是说notify只是让之前调用wait的线程有权利重新参与线程的调度。

# notify()和 notifyAll()有什么区别?

notify()和notifyAll()都是baiObject对象用于通du知处在等待该对象的线zhi程dao的方法。zhuan void notify(): 唤醒一个正在shu等待该对象的线程。 void notifyAll(): 唤醒所有正在等待该对象的线程。 两者的最大区别在于： notifyAll使所有原来在该对象上等待被notify的线程统统退出wait的状态，变成等待该对象上的锁，一旦该对象被解锁，他们就会去竞争。 notify他只是选择一个wait状态线程进行通知，并使它获得该对象上的锁，但不惊动其他同样在等待被该对象notify的线程们，当第一个线程运行完毕以后释放对象上的锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，继续处在wait状态，直到这个对象发出一个notify notifyAll，它们等待的是被notify或notifyAll，而不是锁。

# 线程的 run()和 start()有什么区别?

  • 调用 start() 方法是用来启动线程的，轮到该线程执行时，会自动调用 run()；直接调用 run() 方法，无法达到启动多线程的目的，相当于主线程线性执行 Thread 对象的 run() 方法。
  • 一个线程对线的 start() 方法只能调用一次，多次调用会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException 异常；run() 方法没有限制。

# 创建线程池有哪几种方式?

创建线程池有哪几种方式_XiaoY的专栏-CSDN博客_线程池的创建方式有几种 (opens new window)

index method corePoolSize maximumPoolSize keepAliveTime unit workQueue
1 newCachedThreadPool 0 Integer.MAX_VALUE 60L TimeUnit.SECONDS SynchronousQueue
2 newFixedThreadPool 自定义 与corePoolSize相同 0L TimeUnit.MILLISECONDS LinkedBlockingQueue
3 newSingleThreadExecutor 1 1 0L TimeUnit.MILLISECONDS LinkedBlockingQueue
4 newScheduledThreadPool 自定义 Integer.MAX_VALUE 0 NANOSECONDS DelayedWorkQueue
5 newSingleThreadScheduledExecutor 1 Integer.MAX_VALUE 0 NANOSECONDS DelayedWorkQueue

# 线程池都有哪些状态?

1.RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。线程池的初始化状态是RUNNING。线程池被一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0。

2.SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。调用线程池的shutdown()方法时，线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。

3.STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。调用线程池的shutdownNow()方法时，线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。

4.TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执行钩子方法 terminated()。因为terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的，所以用户想在线程池变为TIDYING时进行相应的处理；可以通过重载terminated()函数来实现。

当线程池在SHUTDOWN状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。

当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。

5.TERMINATED：线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED。

# 线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别?

  • execute() 参数 Runnable ；submit() 参数 (Runnable) 或 (Runnable 和 结果 T) 或 (Callable)
  • execute() 没有返回值；而 submit() 有返回值
  • submit() 的返回值 Future 调用get方法时，可以捕获处理异常

# 在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

线程的安全性问题体现在：

  • 原子性：一个或者多个操作在 CPU 执行的过程中不被中断的特性
  • 可见性：一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到
  • 有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行

导致原因：

  • 缓存导致的可见性问题
  • 线程切换带来的原子性问题
  • 编译优化带来的有序性问题

解决办法：

  • JDK Atomic开头的原子类、synchronized、LOCK，可以解决原子性问题
  • synchronized、volatile、LOCK，可以解决可见性问题
  • Happens-Before 规则可以解决有序性问题

图解 Java 线程安全 (opens new window)

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# 线程冲突的列子

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# 多线程锁的升级原理是什么?

# 什么是死锁? 怎么防止死锁？

Java基础 什么事思索？怎么防止死锁 | 编程手册 (opens new window)

# ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?

Java 提供的一种保存线程私有信息的机制，因为其在整个线程生命周期内有效，所以可以方便地在一个线程关联的不同业务模块之间传递信息，比如事务 ID、Cookie 等上下文相关信息。

废弃项目的回收依赖于显式地触发，否则就要等待线程结束，进而回收相应 ThreadLocalMap！这就是很多 OOM 的来源，所以通常都会建议，应用一定要自己负责 remove，并且不要和线程池配合，因为 worker 线程往往是不会退出的。

# 说一下 synchronized 底层实现原理?

Java基础-synchronized底层实现原理 | 编程手册 (opens new window)

# synchronized 和 volatile 的区别是什么?

synchronized详解 (opens new window)

volatile和synchronized的区别_Heaven Wang 的专栏-CSDN博客_synchronized和volatile区别 (opens new window)

# volatile和synchronized的区别

  1. volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取； synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。
  2. volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的
  3. volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
  4. volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
  5. volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化

4个点说清楚Java中synchronized和volatile的区别 (opens new window)

1、Java语言为了解决并发编程中存在的原子性、可见性和有序性问题，提供了一系列和并发处理相关的关键字，比如synchronized、volatile、final、concurren包等。

2、synchronized通过加锁的方式，使得其在需要原子性、可见性和有序性这三种特性的时候都可以作为其中一种解决方案，看起来是“万能”的。的确，大部分并发控制操作都能使用synchronized来完成。

3、volatile通过在volatile变量的操作前后插入内存屏障的方式，保证了变量在并发场景下的可见性和有序性。

4、volatile关键字是无法保证原子性的，而synchronized通过monitorenter和monitorexit两个指令，可以保证被synchronized修饰的代码在同一时间只能被一个线程访问，即可保证不会出现CPU时间片在多个线程间切换，即可保证原子性。

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# synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?

  • synchronized 竞争锁时会一直等待；ReentrantLock 可以尝试获取锁，并得到获取结果
  • synchronized 获取锁无法设置超时；ReentrantLock 可以设置获取锁的超时时间
  • synchronized 无法实现公平锁；ReentrantLock 可以满足公平锁，即先等待先获取到锁
  • synchronized 控制等待和唤醒需要结合加锁对象的 wait() 和 notify()、notifyAll()；ReentrantLock 控制等待和唤醒需要结合 Condition 的 await() 和 signal()、signalAll() 方法
  • synchronized 是 JVM 层面实现的；ReentrantLock 是 JDK 代码层面实现
  • synchronized 在加锁代码块执行完或者出现异常，自动释放锁；ReentrantLock 不会自动释放锁，需要在 finally{} 代码块显示释放

# 说一下 atomic 的原理?

JDK Atomic开头的类，是通过 CAS 原理解决并发情况下原子性问题。

CAS 包含 3 个参数，CAS(V, E, N)。V 表示需要更新的变量，E 表示变量当前期望值，N 表示更新为的值。只有当变量 V 的值等于 E 时，变量 V 的值才会被更新为 N。如果变量 V 的值不等于 E ，说明变量 V 的值已经被更新过，当前线程什么也不做，返回更新失败。

当多个线程同时使用 CAS 更新一个变量时，只有一个线程可以更新成功，其他都失败。失败的线程不会被挂起，可以继续重试 CAS，也可以放弃操作。

CAS 操作的原子性是通过 CPU 单条指令完成而保障的。JDK 中是通过 Unsafe 类中的 API 完成的。

在并发量很高的情况，会有大量 CAS 更新失败，所以需要慎用。

# 线程间如何通讯

CountDownLatch 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 1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；

而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；

另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

2）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore (opens new window)

Java 里如何实现线程间通信 (opens new window)

java线程间通信 (opens new window)

# 偏向锁、自旋锁、轻量级锁、重量级锁

# 重量级锁

内置锁在Java中被抽象为监视器锁（monitor）。在JDK 1.6之前，监视器锁可以认为直接对应底层操作系统中的互斥量（mutex）。这种同步方式的成本非常高，包括系统调用引起的内核态与用户态切换、线程阻塞造成的线程切换等。因此，后来称这种锁为“重量级锁”。

# 自旋锁

内核态与用户态切换仪容仪表优化，通过自旋锁，减少线程阻塞造成的线程切换

锁粒度小，持有时间短，锁阻塞造成线程切换时间持有时间相当，减少线程切换

缺点

  • 单核不存在并行，当前不阻塞自己的话，就的不能执行，锁永远不会释放，自旋无用
  • 自旋占用CPU，
  • 锁竞争时间长，自旋无法获得，浪费时间

# 自适应自旋锁

自适应意味着自旋的时间不再固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定

然而，自适应自旋也没能彻底解决该问题，

# 轻量级锁

# 偏向锁

偏向锁、轻量级锁、重量级锁适用于不同的并发场景：

  • 偏向锁：无实际竞争，且将来只有第一个申请锁的线程会使用锁。
  • 轻量级锁：无实际竞争，多个线程交替使用锁；允许短时间的锁竞争。
  • 重量级锁：有实际竞争，且锁竞争时间长。

如果锁竞争时间短，可以使用自旋锁进一步优化轻量级锁、重量级锁的性能，减少线程切换。

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synchronized详解 (opens new window)

浅谈偏向锁、轻量级锁、重量级锁 - 掘金 (opens new window)

Java Synchronised机制 | Jacks Blog (opens new window)

Java的对象头和对象组成详解_java_lkforce-CSDN博客 (opens new window)

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