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。