Steve_Albini的博客

进程是程序的一次执行实例。程序的一次启动执行就是在创建一个进程。也就是当我运行一个磁盘上的可执行文件，操作系统就会将这个程序加载到内存，以进程的维度去运行，为其分配资源，控制其并发执行。每个进程都有独立的地址空间，操作系统保证其运行时的相互隔离，因此一切进程都能安全地并发执行。进程是操作系统资源分配的基本单位。进程主要包括：代码段，也就是程序代码；数据段，也就是程序的操作数据；

​ 事实上，Java 有且仅有一种方式可以真正创建出线程，那就是通过调用 Thread 类中的start()方法。因为只有这个方法会去真正调用 JVM 本地方法，进而进行操作系统创建线程的系统调用，并让 Java 线程与操作系统线程产生映射关系，最后将实现了 Runnable 接口的任务传递给线程。只要线程获得了 CPU 时间片，就进入 run() 方法执行具体的代码逻辑。​ 所以，仅仅有 start 方法我们就可以创建一个线程了，如下面的代码所示。

​ 在 Java 中，我们不能随意地中断一个线程，因为我们不清楚这个线程的运行状态，它可能持有锁，如果强行中断它可能会导致锁不能被释放的问题。或者可能正在操作数据库，强行中断可能出现数据不一致的情况。因此，Interrupt方法实际上是为目标线程设置一个中断状态，而不是真的中断其运行，目标线程的具体退出时机由其自己决定。​ 如果目标线程处于运行状态，则不会受任何影响，只是状态被标记为中断，目标线程需调用来监听这个状态，从而响应中断信号。​ 如果目标线程处于阻塞状态（wait()join()

​ 我们之所以引入线程，是因为进程的创建和销毁过于重量，而线程可以共享更多内存资源，因此成为显著提高效率的手段。但线程也是 OS 分配的，也涉及用户态和内核态的切换，也是一种很有限的资源，其创建和销毁的开销虽然比进程小，但也不可忽视。​ 如果想在线程的基础上，进一步提高并发编程的效率，目前有两种主流解决方案：​ 协程：这是纯用户态的轻量级线程，由程序自己控制调度，不涉及操作系统内核切换。在 Java 中被称为 VirtualThread。​ 线程池：使用池化技术提高资源利用率。

​ Java 对象在堆内存中的存储布局可以分为三部分：对象头、实例数据、对齐填充。其中，对象头包含了对象在运行时所需的一些元数据，它主要由两部分组成：​ Mark Word：记录对象自身的运行时数据。​ 类型指针：它指向元空间中该对象对应的类元数据（Klass 结构体），JVM 通过这个指针来判断该对象是哪个类的实例。​ 在这里我们需要重点关注的是 Mark Word，理解它是理解 synchronized、锁状态升级等概念的关键。

在实际开发中，我们会遇到很多 “经典场景”，针对这些 “经典场景”，前人已经提出了一些很好的解决方案，称为 “设计模式”。掌握一些重要的 “设计模式” 来进行编码，是程序员必备的技能。

在多核 CPU 的时代，并发编程是刚需，而对于多进程编程模型来说，一个明显的缺点是进程过于重量，效率不高。前置知识中提到过，进程是资源分配的基本单位，进程的创建、销毁、调度等操作都需要一定的时间来申请资源。如果需要频繁创建、销毁进程，这个时候申请资源的开销就不能忽视了。比如，频繁的分配内存操作就是一个耗时操作：操作系统的内部有相应的数据结构来管理空闲的内存块，当申请内存的时候，系统就会从数据结构中找到大小合适的空闲空间，返回给对应的进程，整体来说，因为操作系统管理的空间比较多，相比之下这个操作非常耗时。

CAS（Compare and swap）意为比较并交换。虽然从代码层面来看，通过比大小决定是否赋值这样的操作不可能成为原子操作，可能被穿插执行，但在硬件层面上，它可以通过一条 CPU 的指令来完成。由此，这个通过比较决定是否交换的操作成为了一个原子操作，简称为 CAS。由于其具有原子性，我们可以利用它来编写一些线程安全的代码，来代替一些比较重量的操作。在 Java 中，通过 Unsafe 类实现了 CAS。