java并发编程学习笔记

1.并发编程三要素

1.原子性：指并发编程中的一个操作或者多个操作应当看作一个原子，而原子是一个不可再分割的对象，即一个或多个的操作要么全部成功，要么全部失败；
2.可见性：指当前线程对于共享对象的操作，应当保证对象改变之后，其他线程能够立即看到；
3.有序性：程序的执行应当按照先后顺序进行执行

2.如何在 Java 程序中保证多线程的运行安全

首先出现线程安全的原因大致如下：
	1.线程切换带来原子性问题
	2.缓存导致可见性问题
	3.编译优化带来有序性问题
相应的解决方案如下：
	1.JDK Atomic开头的原子类，synchronized,LOCK可以解决原子性问题
	2.synchronized，volatile,lock可以解决可见性问题
	3.Happens-Before规则可以解决有序性问题

3.什么是多线程，多线程的优劣？

1.多线程指同一个程序中有多个执行流，即同一个程序中可以同时运行多个执行流来执行不同的任务
2.多线程的好处是提高CPU的利用率，即在多线程的程序中，如果有一个线程必须要等待的时候，CPU可以运行其他线程，而不是等待，提高了程序的执行效率
3.多线程的劣处就是就是当线程过多时会大量占用内存，且对线程会出现资源竞用问题，产生线程安全问题，所以需要在编程过程中注意。

4.什么是线程和进程?

进程指的是在内存中运行的应用程序，每个进程中都有自己独立的内存空间；而线程指的是进程中的一个任务单元。即一个进程中至少有一个线程，且一个进程可以运行多个线程，多个线程可以共享资源。

5.进程和线程的根本区别

进程是操作系统分配的基本单元，线程是处理器任务执行和调度的基本单元

6.什么是上下文切换?

	多线程编程中，在任意时刻cpu只能被一个线程使用，所有为了让所有的线程都得到有效的执行，CPU采取为每个线程分配时间片并轮换执行的方式。
	所以当前线程的时间片消耗完毕后会保存当前任务的执行状态，以便下次能够再次切回当前任务继续加载。所以把一个任务从保存到再加载的过程称为任务一次上下文切换。

7.线程死锁

7.1什么是线程死锁

线程死锁指的就是两个或两个以上的线程同时竞争资源，或彼此通信造成的一种阻塞现象。

7.2 线程死锁发生的四个必要条件

1.互斥条件：线程对于争抢的资源具与排它性，即一个资源只能同时被一个线程使用。
2.请求与保持条件：一个线程因被请求而占用资源而发生阻塞，对已获得的资源不释放。
3.不剥夺条件：即一个资源在一个线程使用期间不能被其他线程强行剥夺，只能自己释放。
4.循环等待条件：当发生死锁时，所有的线程必定会形成一个闭环，造成永久死锁。

7.3 如何避免造成线程死锁

破坏产生死锁的四个条件之一就行：
1.破坏互斥条件，因为用锁本就是让他们互斥，所以当前条件无法破坏
2.破坏请求与保持条件：一次性申请所有资源
3.破坏不剥夺条件：占用一部分资源的线程在请求新的资源时，如果请求不到，就让他释放一部分自身的持有的资源。
4.破坏循环等待条件：按序申请资源

8.线程的创建

1.继承Thread类
	定义一个Thread类的子类，重写run方法，实现相关逻辑。
	创建自定义的线程子类对象
	调用线程对象的star()方法来启动线程
2.实现Runnable接口
	定义Runnable接口的实现类，重写run方法
	实现类创建Thread对象
	调用线程对象的star()方法来启动线程
3.实现Callable接口
	创建Callable接口的实现类
	以实现类为参数创建FtureTask对象
	将FtureTask对象作为参数创建Thread对象
	调用线程对象的star()方法来启动线程
4.使用Executors工具类创建线程池
	Executors提供了一系列的工厂方法来创建线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口
	主要有newFixedThreadPool,newCachedThreadPool,newScheduledThreadPool,newSinglethreadPool这四种线程池类型
	（1）newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

	（2）newFixedThreadPool：创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。如果希望在服务器上使用线程池，建议使用 newFixedThreadPool方法来创建线程池，这样能获得更好的性能。

	（3） newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60 秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说 JVM）能够创建的最大线程大小。

	（4）newScheduledThreadPool：创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

9.runnable和Callable的异同

相同点：
	都是接口
	都可以实现多线程编程
	本质都是采用Thread.star()启动线程
不同点：
	Runnable接口无返回值，Callable接口有返回值，Callable可以利用FutreTask和Thread来获取异步执行的结果
	Runnable接口的run方法只能抛出异常，无法处理，Callable接口的run方法可捕获异常。

10.线程中的run()和star()方法

run()和star()的区别
	run()是线程中的线程体，用来实现线程需要运行的代码，star()用来启动线程
	run()方法可以重复调用，star()只能执行一次
	run()只是本线程里的一个方法并不是多线程，只要通过star()调用之后，线程才能真正的执行
为什么执行线程时都是执行star()方法去调用run()方法，而不是我们直接调用run()方法？
	调用star()方法可以启动线程并进入就绪状态，而调用run方法只是Thread中的一个普通方法

11.线程生命周期和五种基本状态

新建（new）:新创建了一个线程对象
可运行（runnable）：线程创建后，通过调用star()方法让线程进入就绪状态，等待被线程调用
运行(running)：线程获得时间片
阻塞(block)：运行中由于某种原因，放弃cpu的使用权
死亡(dead)：所有方法执行完毕，或因异常退出run()方法，死亡的线程不可恢复

12 .线程调度算法

计算机通常只有一个 CPU，在任意时刻只能执行一条机器指令，每个线程只有获得CPU 的使用权才能执行指令。所谓多线程的并发运行，其实是指从宏观上看，各个线程轮流获得 CPU 的使用权，分别执行各自的任务。在运行池中，会有多个处于就绪状态的线程在等待 CPU，JAVA 虚拟机的一项任务就是负责线程的调度，线程调度是指按照特定机制为多个线程分配 CPU 的使用权。

有两种调度模型：分时调度模型和抢占式调度模型。

分时调度模型是指让所有的线程轮流获得 cpu 的使用权，并且平均分配每个线程占用的 CPU 的时间片这个也比较好理解。

Java虚拟机采用抢占式调度模型，是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU，如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行，直至它不得不放弃 CPU。

13.sleep() 和 wait() 有什么区别？

类的不同：sleep() 是 Thread线程类的静态方法，wait() 是 Object类的方法
是否释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁
用途不同：Wait 通常被用于线程间交互/通信，sleep 通常被用于暂停执行。
用法不同：wait() 方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法执行完成后，线程会自动苏醒。或者可以使用wait(long timeout)超时后线程会自动苏醒。

14.synchronized 的作用？

在 Java 中，synchronized 关键字是用来控制线程同步的，就是在多线程的环境下，控制 synchronized 代码段不被多个线程同时执行。synchronized 可以修饰类、方法、变量。