前言
如果對什么是線程、什么是進(jìn)程仍存有疑惑否纬，請先Google之吕晌，因為這兩個概念不在本文的范圍之內(nèi)。
基本概念
用多線程只有一個目的临燃，那就是更好的利用cpu的資源睛驳，因為所有的多線程代碼都可以用單線程來實現(xiàn)。說這個話其實只有一半對膜廊，因為反應(yīng)“多角色”的程序代碼乏沸，最起碼每個角色要給他一個線程吧，否則連實際場景都無法模擬爪瓜，當(dāng)然也沒法說能用單線程來實現(xiàn)：比如最常見的“生產(chǎn)者蹬跃，消費者模型”。
很多人都對其中的一些概念不夠明確铆铆，如同步蝶缀、并發(fā)等等，讓我們先建立一個數(shù)據(jù)字典薄货，以免產(chǎn)生誤會翁都。
多線程：指的是這個程序（一個進(jìn)程）運行時產(chǎn)生了不止一個線程
并行與并發(fā)：
并行：多個cpu實例或者多臺機器同時執(zhí)行一段處理邏輯，是真正的同時谅猾。
并發(fā)：通過cpu調(diào)度算法柄慰，讓用戶看上去同時執(zhí)行鳍悠，實際上從cpu操作層面不是真正的同時。并發(fā)往往在場景中有公用的資源坐搔，那么針對這個公用的資源往往產(chǎn)生瓶頸贼涩，我們會用TPS或者QPS來反應(yīng)這個系統(tǒng)的處理能力。
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線程安全：經(jīng)常用來描繪一段代碼薯蝎。指在并發(fā)的情況之下遥倦，該代碼經(jīng)過多線程使用，線程的調(diào)度順序不影響任何結(jié)果占锯。這個時候使用多線程袒哥，我們只需要關(guān)注系統(tǒng)的內(nèi)存，cpu是不是夠用即可消略。反過來堡称，線程不安全就意味著線程的調(diào)度順序會影響最終結(jié)果，如不加事務(wù)的轉(zhuǎn)賬代碼：
void transferMoney(User from, User to, float amount){
? ?to.setMoney(to.getBalance() + amount);
? ?from.setMoney(from.getBalance() - amount);
}
同步：Java中的同步指的是通過人為的控制和調(diào)度艺演，保證共享資源的多線程訪問成為線程安全却紧，來保證結(jié)果的準(zhǔn)確。如上面的代碼簡單加入@synchronized關(guān)鍵字胎撤。在保證結(jié)果準(zhǔn)確的同時晓殊，提高性能，才是優(yōu)秀的程序伤提。線程安全的優(yōu)先級高于性能巫俺。
好了，讓我們開始吧肿男。我準(zhǔn)備分成幾部分來總結(jié)涉及到多線程的內(nèi)容：
扎好馬步：線程的狀態(tài)
內(nèi)功心法：每個對象都有的方法
太祖長拳：基本線程類
九陰真經(jīng)：高級多線程控制類
整理了一份Java核心知識點介汹。覆蓋了JVM、鎖舶沛、并發(fā)嘹承、Java反射、Spring原理如庭、微服務(wù)叹卷、Zookeeper、數(shù)據(jù)庫柱彻、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等大量知識點豪娜。基本上涵蓋了Java架構(gòu)所有的技術(shù)知識點的資料哟楷，還覆蓋了大廠面試題瘤载，同時也有一些springboot等項目源碼分享給大家
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由于資料圖片太多就不一一的展示出來了 如果需要獲取 si我【666】獲取
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扎好馬步：線程的狀態(tài)
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各種狀態(tài)一目了然，值得一提的是"Blocked"和"Waiting"這兩個狀態(tài)的區(qū)別：
線程在Running的過程中可能會遇到阻塞(Blocked)情況
對Running狀態(tài)的線程加同步鎖(Synchronized)使其進(jìn)入(lock blocked pool ),同步鎖被釋放進(jìn)入可運行狀態(tài)(Runnable)卖擅。從jdk源碼注釋來看鸣奔，blocked指的是對monitor的等待（可以參考下文的圖）即該線程位于等待區(qū)墨技。
線程在Running的過程中可能會遇到等待（Waiting）情況
線程可以主動調(diào)用object.wait或者sleep，或者join（join內(nèi)部調(diào)用的是sleep挎狸，所以可看成sleep的一種）進(jìn)入扣汪。從jdk源碼注釋來看，waiting是等待另一個線程完成某一個操作锨匆，如join等待另一個完成執(zhí)行崭别，object.wait()等待object.notify()方法執(zhí)行。
Waiting狀態(tài)和Blocked狀態(tài)有點費解恐锣，我個人的理解是：Blocked其實也是一種wait茅主，等待的是monitor，但是和Waiting狀態(tài)不一樣土榴，舉個例子诀姚，有三個線程進(jìn)入了同步塊，其中兩個調(diào)用了object.wait()玷禽，進(jìn)入了waiting狀態(tài)赫段，這時第三個調(diào)用了object.notifyAll()，這時候前兩個線程就一個轉(zhuǎn)移到了Runnable,一個轉(zhuǎn)移到了Blocked矢赁。
從下文的monitor結(jié)構(gòu)圖來區(qū)別：每個 Monitor在某個時刻糯笙，只能被一個線程擁有，該線程就是 “Active Thread”坯台，而其它線程都是 “Waiting Thread”炬丸，分別在兩個隊列 “ Entry Set”和 “Wait Set”里面等候。在 “Entry Set”中等待的線程狀態(tài)Blocked,從jstack的dump中來看是 “Waiting for monitor entry”蜒蕾，而在 “Wait Set”中等待的線程狀態(tài)是Waiting，表現(xiàn)在jstack的dump中是 “in Object.wait()”焕阿。
此外咪啡，在runnable狀態(tài)的線程是處于被調(diào)度的線程，此時的調(diào)度順序是不一定的暮屡。Thread類中的yield方法可以讓一個running狀態(tài)的線程轉(zhuǎn)入runnable撤摸。
內(nèi)功心法：每個對象都有的方法
synchronized, wait, notify 是任何對象都具有的同步工具。讓我們先來了解他們
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他們是應(yīng)用于同步問題的人工線程調(diào)度工具褒纲。講其本質(zhì)准夷，首先就要明確monitor的概念，Java中的每個對象都有一個監(jiān)視器莺掠，來監(jiān)測并發(fā)代碼的重入衫嵌。在非多線程編碼時該監(jiān)視器不發(fā)揮作用，反之如果在synchronized 范圍內(nèi)彻秆，監(jiān)視器發(fā)揮作用楔绞。
wait/notify必須存在于synchronized塊中结闸。并且，這三個關(guān)鍵字針對的是同一個監(jiān)視器（某對象的監(jiān)視器）酒朵。這意味著wait之后桦锄，其他線程可以進(jìn)入同步塊執(zhí)行。
當(dāng)某代碼并不持有監(jiān)視器的使用權(quán)時（如圖中5的狀態(tài)蔫耽，即脫離同步塊）去wait或notify结耀，會拋出java.lang.IllegalMonitorStateException。也包括在synchronized塊中去調(diào)用另一個對象的wait/notify匙铡，因為不同對象的監(jiān)視器不同桅锄，同樣會拋出此異常羔巢。
再講用法：
synchronized單獨使用：
代碼塊：如下，在多線程環(huán)境下，synchronized塊中的方法獲取了lock實例的monitor带迟，如果實例相同，那么只有一個線程能執(zhí)行該塊內(nèi)容
public class Thread1 implements Runnable {
? ? ? ?Object lock;
? ? ? ?public void run() { ?
? ? ? ? ? ?synchronized(lock){
? ? ? ? ? ? ?..do something
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ?}
}
直接用于方法： 相當(dāng)于上面代碼中用lock來鎖定的效果苟呐，實際獲取的是Thread1類的monitor汪厨。更進(jìn)一步，如果修飾的是static方法蜂厅，則鎖定該類所有實例匪凡。
public class Thread1 implements Runnable {
? ? ? ?public synchronized void run() { ?
? ? ? ? ? ? ..do something
? ? ? ?}
}
synchronized, wait, notify結(jié)合:典型場景生產(chǎn)者消費者問題
/**
? ? * 生產(chǎn)者生產(chǎn)出來的產(chǎn)品交給店員
? ? */
? ?public synchronized void produce()
? ?{
? ? ? ?if(this.product >= MAX_PRODUCT)
? ? ? ?{
? ? ? ? ? ?try
? ? ? ? ? ?{
? ? ? ? ? ? ? ?wait(); ?
? ? ? ? ? ? ? ?System.out.println("產(chǎn)品已滿,請稍候再生產(chǎn)");
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? ?catch(InterruptedException e)
? ? ? ? ? ?{
? ? ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? ?return;
? ? ? ?}
? ? ? ?this.product++;
? ? ? ?System.out.println("生產(chǎn)者生產(chǎn)第" + this.product + "個產(chǎn)品.");
? ? ? ?notifyAll(); ? //通知等待區(qū)的消費者可以取出產(chǎn)品了
? ?}
? ?/**
? ? * 消費者從店員取產(chǎn)品
? ? */
? ?public synchronized void consume()
? ?{
? ? ? ?if(this.product <= MIN_PRODUCT)
? ? ? ?{
? ? ? ? ? ?try
? ? ? ? ? ?{
? ? ? ? ? ? ? ?wait();
? ? ? ? ? ? ? ?System.out.println("缺貨,稍候再取");
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? ?catch (InterruptedException e)
? ? ? ? ? ?{
? ? ? ? ? ? ? ?e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ?}
? ? ? ? ? ?return;
? ? ? ?}
? ? ? ?System.out.println("消費者取走了第" + this.product + "個產(chǎn)品.");
? ? ? ?this.product--;
? ? ? ?notifyAll(); ? //通知等待去的生產(chǎn)者可以生產(chǎn)產(chǎn)品了
? ?}
volatile
多線程的內(nèi)存模型：main memory（主存）、working memory（線程棧）掘猿，在處理數(shù)據(jù)時病游，線程會把值從主存load到本地棧，完成操作后再save回去(volatile關(guān)鍵詞的作用：每次針對該變量的操作都激發(fā)一次load and save)稠通。
?
針對多線程使用的變量如果不是volatile或者final修飾的衬衬，很有可能產(chǎn)生不可預(yù)知的結(jié)果（另一個線程修改了這個值，但是之后在某線程看到的是修改之前的值）改橘。其實道理上講同一實例的同一屬性本身只有一個副本滋尉。但是多線程是會緩存值的，本質(zhì)上飞主，volatile就是不去緩存狮惜，直接取值。在線程安全的情況下加volatile會犧牲性能碌识。
太祖長拳：基本線程類
基本線程類指的是Thread類碾篡，Runnable接口，Callable接口
Thread 類實現(xiàn)了Runnable接口筏餐，啟動一個線程的方法：
MyThread my = new MyThread();
my.start();
Thread類相關(guān)方法：
//當(dāng)前線程可轉(zhuǎn)讓cpu控制權(quán)开泽，讓別的就緒狀態(tài)線程運行（切換）
public static Thread.yield()
//暫停一段時間
public static Thread.sleep() ?
//在一個線程中調(diào)用other.join(),將等待other執(zhí)行完后才繼續(xù)本線程。
public join()
//后兩個函數(shù)皆可以被打斷
public interrupte()
關(guān)于中斷：它并不像stop方法那樣會中斷一個正在運行的線程胖烛。線程會不時地檢測中斷標(biāo)識位眼姐，以判斷線程是否應(yīng)該被中斷（中斷標(biāo)識值是否為true）诅迷。終端只會影響到wait狀態(tài)、sleep狀態(tài)和join狀態(tài)众旗。被打斷的線程會拋出InterruptedException罢杉。
Thread.interrupted()檢查當(dāng)前線程是否發(fā)生中斷，返回boolean
synchronized在獲鎖的過程中是不能被中斷的贡歧。
中斷是一個狀態(tài)滩租！interrupt()方法只是將這個狀態(tài)置為true而已。所以說正常運行的程序不去檢測狀態(tài)利朵，就不會終止律想，而wait等阻塞方法會去檢查并拋出異常。如果在正常運行的程序中添加while(!Thread.interrupted()) 绍弟，則同樣可以在中斷后離開代碼體
Thread類最佳實踐：
寫的時候最好要設(shè)置線程名稱 Thread.name技即，并設(shè)置線程組 ThreadGroup，目的是方便管理樟遣。在出現(xiàn)問題的時候而叼，打印線程棧 (jstack -pid) 一眼就可以看出是哪個線程出的問題，這個線程是干什么的豹悬。
如何獲取線程中的異常
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Runnable
與Thread類似
Callable
future模式：并發(fā)模式的一種葵陵，可以有兩種形式，即無阻塞和阻塞瞻佛，分別是isDone和get脱篙。其中Future對象用來存放該線程的返回值以及狀態(tài)
ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3);
//submit方法有多重參數(shù)版本，及支持callable也能夠支持runnable接口類型.
Future future = e.submit(new myCallable());
future.isDone() //return true,false 無阻塞
future.get() // return 返回值伤柄，阻塞直到該線程運行結(jié)束
九陰真經(jīng)：高級多線程控制類
以上都屬于內(nèi)功心法绊困，接下來是實際項目中常用到的工具了，Java1.5提供了一個非常高效實用的多線程包:java.util.concurrent, 提供了大量高級工具,可以幫助開發(fā)者編寫高效适刀、易維護(hù)考抄、結(jié)構(gòu)清晰的Java多線程程序。
1.ThreadLocal類
用處：保存線程的獨立變量蔗彤。對一個線程類（繼承自Thread)
當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本疯兼，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本然遏，而不會影響其它線程所對應(yīng)的副本。常用于用戶登錄控制吧彪，如記錄session信息待侵。
實現(xiàn)：每個Thread都持有一個TreadLocalMap類型的變量（該類是一個輕量級的Map，功能與map一樣姨裸，區(qū)別是桶里放的是entry而不是entry的鏈表秧倾。功能還是一個map怨酝。）以本身為key，以目標(biāo)為value那先。
主要方法是get()和set(T a)农猬，set之后在map里維護(hù)一個threadLocal -> a，get時將a返回售淡。ThreadLocal是一個特殊的容器斤葱。
2.原子類（AtomicInteger、AtomicBoolean……）
如果使用atomic wrapper class如atomicInteger揖闸，或者使用自己保證原子的操作揍堕，則等同于synchronized
//返回值為boolean
AtomicInteger.compareAndSet(int expect,int update)
該方法可用于實現(xiàn)樂觀鎖，考慮文中最初提到的如下場景：a給b付款10元汤纸，a扣了10元衩茸，b要加10元。此時c給b2元贮泞，但是b的加十元代碼約為：
if(b.value.compareAndSet(old, value)){
? return ;
}else{
? //try again
? // if that fails, rollback and log
}
AtomicReference
對于AtomicReference?來講楞慈，也許對象會出現(xiàn)，屬性丟失的情況隙畜，即oldObject == current抖部，但是oldObject.getPropertyA != current.getPropertyA。
這時候议惰，AtomicStampedReference就派上用場了慎颗。這也是一個很常用的思路，即加上版本號
3.Lock類
lock: 在java.util.concurrent包內(nèi)言询。共有三個實現(xiàn)：
ReentrantLock
ReentrantReadWriteLock.ReadLock
ReentrantReadWriteLock.WriteLock
主要目的是和synchronized一樣俯萎， 兩者都是為了解決同步問題，處理資源爭端而產(chǎn)生的技術(shù)运杭。功能類似但有一些區(qū)別夫啊。
區(qū)別如下：
lock更靈活，可以自由定義多把鎖的枷鎖解鎖順序（synchronized要按照先加的后解順序）
提供多種加鎖方案辆憔，lock 阻塞式, trylock 無阻塞式, lockInterruptily 可打斷式撇眯， 還有trylock的帶超時時間版本。
本質(zhì)上和監(jiān)視器鎖（即synchronized是一樣的）
能力越大虱咧，責(zé)任越大熊榛，必須控制好加鎖和解鎖，否則會導(dǎo)致災(zāi)難腕巡。
和Condition類的結(jié)合玄坦。
性能更高，對比如下圖：
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ReentrantLock
可重入的意義在于持有鎖的線程可以繼續(xù)持有，并且要釋放對等的次數(shù)后才真正釋放該鎖煎楣。
使用方法是：
1.先new一個實例
static ReentrantLock r=new ReentrantLock();
2.加鎖
r.lock()或r.lockInterruptibly();
此處也是個不同豺总，后者可被打斷。當(dāng)a線程lock后择懂，b線程阻塞喻喳，此時如果是lockInterruptibly，那么在調(diào)用b.interrupt()之后休蟹，b線程退出阻塞沸枯，并放棄對資源的爭搶，進(jìn)入catch塊赂弓。（如果使用后者绑榴，必須throw interruptable exception 或catch）
3.釋放鎖
r.unlock()
必須做！何為必須做呢盈魁，要放在finally里面翔怎。以防止異常跳出了正常流程，導(dǎo)致災(zāi)難杨耙。這里補充一個小知識點赤套，finally是可以信任的：經(jīng)過測試，哪怕是發(fā)生了OutofMemoryError珊膜，finally塊中的語句執(zhí)行也能夠得到保證容握。
ReentrantReadWriteLock
可重入讀寫鎖（讀寫鎖的一個實現(xiàn)）
ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock()
ReadLock r = lock.readLock();
WriteLock w = lock.writeLock();
兩者都有l(wèi)ock,unlock方法。寫寫车柠，寫讀互斥剔氏；讀讀不互斥≈竦唬可以實現(xiàn)并發(fā)讀的高效線程安全代碼
4.容器類
這里就討論比較常用的兩個：
BlockingQueue
ConcurrentHashMap
BlockingQueue
阻塞隊列谈跛。該類是java.util.concurrent包下的重要類，通過對Queue的學(xué)習(xí)可以得知塑陵，這個queue是單向隊列感憾，可以在隊列頭添加元素和在隊尾刪除或取出元素。類似于一個管 道令花，特別適用于先進(jìn)先出策略的一些應(yīng)用場景阻桅。普通的queue接口主要實現(xiàn)有PriorityQueue（優(yōu)先隊列），有興趣可以研究
BlockingQueue在隊列的基礎(chǔ)上添加了多線程協(xié)作的功能：
除了傳統(tǒng)的queue功能（表格左邊的兩列）之外兼都，還提供了阻塞接口put和take鳍刷，帶超時功能的阻塞接口offer和poll。put會在隊列滿的時候阻塞俯抖，直到有空間時被喚醒；take在隊 列空的時候阻塞瓦胎，直到有東西拿的時候才被喚醒芬萍。用于生產(chǎn)者-消費者模型尤其好用尤揣，堪稱神器。
常見的阻塞隊列有：
ArrayListBlockingQueue
LinkedListBlockingQueue
DelayQueue
SynchronousQueue
ConcurrentHashMap
高效的線程安全哈希map柬祠。請對比hashTable , concurrentHashMap, HashMap
5.管理類
管理類的概念比較泛北戏，用于管理線程，本身不是多線程的漫蛔，但提供了一些機制來利用上述的工具做一些封裝嗜愈。
了解到的值得一提的管理類：ThreadPoolExecutor和 JMX框架下的系統(tǒng)級管理類 ThreadMXBean
ThreadPoolExecutor
如果不了解這個類，應(yīng)該了解前面提到的ExecutorService莽龟，開一個自己的線程池非常方便：
ExecutorService e = Executors.newCachedThreadPool();
? ?ExecutorService e = Executors.newSingleThreadExecutor();
? ?ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3);
? ?// 第一種是可變大小線程池蠕嫁，按照任務(wù)數(shù)來分配線程，
? ?// 第二種是單線程池毯盈，相當(dāng)于FixedThreadPool(1)
? ?// 第三種是固定大小線程池。
? ?// 然后運行
? ?e.execute(new MyRunnableImpl());
該類內(nèi)部是通過ThreadPoolExecutor實現(xiàn)的搂赋，掌握該類有助于理解線程池的管理赘阀，本質(zhì)上，他們都是ThreadPoolExecutor類的各種實現(xiàn)版本脑奠。
corePoolSize:池內(nèi)線程初始值與最小值基公，就算是空閑狀態(tài)，也會保持該數(shù)量線程宋欺。
maximumPoolSize:線程最大值轰豆，線程的增長始終不會超過該值。
keepAliveTime：當(dāng)池內(nèi)線程數(shù)高于corePoolSize時迄靠，經(jīng)過多少時間多余的空閑線程才會被回收秒咨。回收前處于wait狀態(tài)
unit：時間單位掌挚，可以使用TimeUnit的實例雨席，如TimeUnit.MILLISECONDS
workQueue:待入任務(wù)（Runnable）的等待場所，該參數(shù)主要影響調(diào)度策略吠式，如公平與否陡厘，是否產(chǎn)生餓死(starving)
threadFactory:線程工廠類，有默認(rèn)實現(xiàn)特占，如果有自定義的需要則需要自己實現(xiàn)ThreadFactory接口并作為參數(shù)傳入糙置。
