线程和锁自整理面试题

1.线程的实现方式

常见的有3种：
Thread：继承Thread类，start启动线程，重写run方法执行。
Runnable：实现Runnable接口，start启动线程，重写run方法执行。
Callable：实现Callable接口，start启动线程，并实现其call()方法。能返回指定的参数。
接口的start方法都是通过Thread调用。

2.线程的执行流程。

新建：创建了线程。
就绪：执行start()，进入队列，等待JVM的调度。
运行：得到CPU时间片开始执行run方法，可以变为阻塞，就绪，死亡状态。
阻塞：
1)等待阻塞：wait()方法
2)同步阻塞：访问资源被锁synchronized
3)其他阻塞：sleep() join()
死亡：线程执行完任务或其他中止条件。

3.导致阻塞的原因。

Sleep()进入休眠不会放弃锁资源。
Wait()放弃锁资源挂起，线程等到 notify() 或 notifyAll() 线程通讯消息来唤醒线程。
等待某个IO完成，访问资源被锁。

4.中断线程的方法

设置退出标记，一般在run()方法执行完后。
interrupt() 方法中断线程。
stop 方法强行终止线程(会造成数据错乱丢失)。

5.线程安全。

多个线程访问同一资源时会有数据污染和不同步的问题。解决方案：
1)互斥/阻塞同步/悲观锁：
共享数据同一时间只能被1个线程使用。可以通过synchronized 和 java.util.concurrent包中的重入锁（ReentrantLock）来实现同步。都有线程的可重入性，ReentrantLock表现为 API 层面的互斥锁（lock() 和 unlock() 方法配合 try/finally 语句块来完成），synchronized为原生语法层面的互斥锁。不过，相比 synchronized，ReentrantLock 增加了一些高级功能，主要有以下 3 项：等待可中断、可实现公平锁，以及锁可以绑定多个条件。
等待可中断是指当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情，可中断特性对处理执行时间非常长的同步块很有帮助。
公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁；而非公平锁则不保证这一点。synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非公平的，但可以通过带布尔值的构造函数要求使用公平锁。

2)非阻塞同步/乐观锁：
和悲观锁的全部加锁不同，乐观锁基于冲突检测，当发生冲突后才加锁。
3)无同步方案：
不存在共享数据的时候就不存在线程安全的问题。像service一个线程一次请求这种代码天生就是线程安全的。
可重入代码 ：这种代码也叫做纯代码，可以在代码执行的任何时刻中断它，转而去执行另外一段代码（包括递归调用它本身），而在控制权返回后，原来的程序不会出现任何错误。

6 . Synchronized和Lock

Synchronized:

1. 范围
   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；
   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；
   修饰一个静态的方法，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；
   2)原理
   monitorenter ：每个对象有一个监视器锁（monitor）。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权。
   如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者。
   如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权。

Lock:
原理：基于CAS和volatile 的乐观锁。
CAS：就是比较并更新，从某一内存上取值V，和预期值A进行比较，如果内存值V和预期值A的结果相等，那么我们就把新值B更新到内存，如果不相等，那么就重复上述操作直到成功为止。
volatile ：被volatile修饰的变量保证对所有线程可见。通过禁止指令重排序保证了有序性。
可重入独占锁ReentrantLock和读写锁ReadWriteLock是最常用的，其实现都依赖 java.util.concurrent.AbstractQueuedSynchronizer 类。

区别：
synchronized修饰代码块，方法，类，Lock锁lock和unlock中间的代码段。
synchronized由JVM加锁解锁，Lock自己加锁解锁。
synchronized是悲观锁效率低，JDK1.6优化过。Lock乐观锁效率高。

7.java.util.concurrent

java.util.concurrent是专门Java并发设计编程包又叫线程并发库。
显示锁java.util.concurrent.locks
原子变量类 java.util.concurrent.atomic 包中的很多类使用很高效的机器级指令（而不是锁）来保证操作的原子性。
线程池相关 java.util.concurrent
并发容器类 java.util.concurrent 集合队列的线程安全类。
同步工具类 java.util.concurrent 计数器，计算信号量等等。

8.锁的一些概念

可重入锁：
指的是同一线程外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受影响，执行对象中所有同步方法不用再次获得锁。避免了频繁的持有释放操作，这样既提升了效率，又避免了死锁。
自旋锁：
如果资源被其他线程锁定，本线程自己不断尝试获取锁。但是长时间自旋就变成了“忙式等待”，忙式等待显然还不如阻塞锁。所以自旋的次数一般控制在一个范围内，例如10,100等，在超出这个范围后，自旋锁会升级为阻塞锁。
公平锁：
按等待获取锁的线程的等待时间进行获取，等待时间长的具有优先获取锁权利
读写锁：
对资源读取和写入的时候拆分为2部分处理，读的时候可以多线程一起读，写的时候必须同步地写。
独占锁：
是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。
乐观锁：
每次不加锁，假设没有冲突去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

9.synchronized的优化JDK1.6

https://blog.youkuaiyun.com/sifanchao/article/details/84144141
到了JDK1.6，发生了变化，对synchronize加入了很多优化措施，有自适应自旋，锁消除，锁粗化，轻量级锁，偏向锁等等。导致在JDK1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他们也更支持synchronized，在未来的版本中还有优化余地，所以还是提倡在synchronized能实现需求的情况下，优先考虑使用synchronized来进行同步。

偏向锁（无锁）：
大多数情况下锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得。偏向锁的目的是在某个线程获得锁之后（线程的id会记录在对象的Mark Word中），消除这个线程锁重入（CAS）的开销，看起来让这个线程得到了偏护。
轻量级锁（CAS）：
轻量级锁是由偏向锁升级来的，偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下，当第二个线程加入锁争用的时候，偏向锁就会升级为轻量级锁；轻量级锁的意图是在没有多线程竞争的情况下，通过CAS操作尝试将MarkWord更新为指向LockRecord的指针，减少了使用重量级锁的系统互斥量产生的性能消耗。
重量级锁：
虚拟机使用CAS操作尝试将MarkWord更新为指向LockRecord的指针，如果更新成功表示线程就拥有该对象的锁；如果失败，会检查MarkWord是否指向当前线程的栈帧，如果是，表示当前线程已经拥有这个锁；如果不是，说明这个锁被其他线程抢占，此时膨胀为重量级锁。

10.ThreadLocal

Service层里不建议放成员变量，如果要用的话就用ThreadLocal线程本地变量。

11.线程池

Jdk官方提供了常见四个静态方法来创建常用的四种线程.
CachedThreadPool:可缓存
这种线程池内部没有核心线程，线程的数量是有限制的 最大是Integer最大值。
在创建任务时，若有空闲的线程时则复用空闲的线程，若没有则新建线程。
没有工作的线程（闲置状态）在超过了60S还不做事，就会销毁。
适用：执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器。
FixedThreadPool :固定长度
该线程池的最大线程数等于核心线程数，所以在默认情况下，该线程池的线程不会因为闲置状态超时而被销毁。
如果当前线程数小于核心线程数，并且也有闲置线程的时候提交了任务，这时也不会去复用之前的闲置线程，会创建新的线程去执行任务。如果当前执行任务数大于了核心线程数，大于的部分就会进入队列等待。等着有闲置的线程来执行这个任务。
适用：执行长期的任务，性能好很多。
SingleThreadPool:单个
有且仅有一个工作线程执行任务
所有任务按照指定顺序执行，即遵循队列的入队出队规则。
适用：一个任务一个任务执行的场景。
ScheduledThreadPool:可调度
这个线程池有点像是CachedThreadPool和FixedThreadPool 结合了一下。

12 自定义线程池ThreadPoolExecutor

方法参数：
corePoolSize：核心线程数（最小存活的工作线程数量）
maxPoolSize：最大线程数
keepAliveTime：线程存活时间，线程的空闲时间超过了keepAliveTime就会销毁
timeUnit：存活时间的时间单位
workQueue：阻塞队列，用来保存等待被执行的任务（
①synchronousQueue：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；
②LinkedBlockingQueue：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；
③ArrayBlockingQueue：基于数组的先进先出队列，此队列创建时必须指定大小）
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（
①AbortPolicy丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常；
②DiscardPolicy丢弃任务，但是不抛出异常；
③DiscardOldestPolicy丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务；
④CallerRunsPolicy由调用线程处理该任务）

一般用自定义的线程池。