一.進(jìn)程和線程區(qū)別
Java線程的5種狀態(tài)及切換(透徹講解) - CSDN博客
二.輕量級鎖與偏向鎖
三.CAS
在JDK 5之前Java語言是靠synchronized關(guān)鍵字保證同步的衬衬，這會(huì)導(dǎo)致有鎖
鎖機(jī)制存在以下問題：
（1）在多線程競爭下，加鎖毙替、釋放鎖會(huì)導(dǎo)致比較多的上下文切換和調(diào)度延時(shí)，引起性能問題价捧。
（2）一個(gè)線程持有鎖會(huì)導(dǎo)致其它所有需要此鎖的線程掛起次坡。
（3）如果一個(gè)優(yōu)先級高的線程等待一個(gè)優(yōu)先級低的線程釋放鎖會(huì)導(dǎo)致優(yōu)先級倒置，引起性能風(fēng)險(xiǎn)阱飘。
volatile是不錯(cuò)的機(jī)制怔锌，但是volatile不能保證原子性炕置。因此對于同步最終還是要回到鎖機(jī)制上來诚些。
獨(dú)占鎖是一種悲觀鎖，synchronized就是一種獨(dú)占鎖氢哮，會(huì)導(dǎo)致其它所有需要鎖的線程掛起袋毙，等待持有鎖的線程釋放鎖。而另一個(gè)更加有效的鎖就是樂觀鎖冗尤。所謂樂觀鎖就是听盖，每次不加鎖而是假設(shè)沒有沖突而去完成某項(xiàng)操作，如果因?yàn)闆_突失敗就重試裂七，直到成功為止皆看。樂觀鎖用到的機(jī)制就是CAS，Compare and Swap背零。
二悬蔽、CAS的目的
利用CPU的CAS指令，同時(shí)借助JNI來完成Java的非阻塞算法捉兴。其它原子操作都是利用類似的特性完成的。而整個(gè)J.U.C都是建立在CAS之上的录语，因此對于synchronized阻塞算法倍啥，J.U.C在性能上有了很大的提升。
三澎埠、CAS存在的問題
CAS雖然很高效的解決原子操作虽缕，但是CAS仍然存在三大問題。ABA問題蒲稳，循環(huán)時(shí)間長開銷大和只能保證一個(gè)共享變量的原子操作
1.ABA問題氮趋。因?yàn)镃AS需要在操作值的時(shí)候檢查下值有沒有發(fā)生變化，如果沒有發(fā)生變化則更新江耀，但是如果一個(gè)值原來是A剩胁，變成了B，又變成了A祥国，那么使用CAS進(jìn)行檢查時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)它的值沒有發(fā)生變化昵观，但是實(shí)際上卻變化了。ABA問題的解決思路就是使用版本號舌稀。在變量前面追加上版本號啊犬，每次變量更新的時(shí)候把版本號加一，那么A－B－A 就會(huì)變成1A-2B－3A壁查。
從Java1.5開始JDK的atomic包里提供了一個(gè)類AtomicStampedReference來解決ABA問題觉至。這個(gè)類的compareAndSet方法作用是首先檢查當(dāng)前引用是否等于預(yù)期引用，并且當(dāng)前標(biāo)志是否等于預(yù)期標(biāo)志睡腿，如果全部相等语御，則以原子方式將該引用和該標(biāo)志的值設(shè)置為給定的更新值峻贮。
關(guān)于ABA問題參考文檔:?http://blog.hesey.net/2011/09/resolve-aba-by-atomicstampedreference.html
2. 循環(huán)時(shí)間長開銷大。自旋CAS如果長時(shí)間不成功沃暗，會(huì)給CPU帶來非常大的執(zhí)行開銷月洛。如果JVM能支持處理器提供的pause指令那么效率會(huì)有一定的提升，pause指令有兩個(gè)作用孽锥，第一它可以延遲流水線執(zhí)行指令（de-pipeline）,使CPU不會(huì)消耗過多的執(zhí)行資源嚼黔，延遲的時(shí)間取決于具體實(shí)現(xiàn)的版本，在一些處理器上延遲時(shí)間是零惜辑。第二它可以避免在退出循環(huán)的時(shí)候因內(nèi)存順序沖突（memory order violation）而引起CPU流水線被清空（CPU pipeline flush）唬涧，從而提高CPU的執(zhí)行效率。
3. 只能保證一個(gè)共享變量的原子操作盛撑。當(dāng)對一個(gè)共享變量執(zhí)行操作時(shí)碎节，我們可以使用循環(huán)CAS的方式來保證原子操作，但是對多個(gè)共享變量操作時(shí)抵卫，循環(huán)CAS就無法保證操作的原子性狮荔，這個(gè)時(shí)候就可以用鎖，或者有一個(gè)取巧的辦法介粘，就是把多個(gè)共享變量合并成一個(gè)共享變量來操作殖氏。比如有兩個(gè)共享變量i＝2,j=a，合并一下ij=2a姻采，然后用CAS來操作ij雅采。從Java1.5開始JDK提供了AtomicReference類來保證引用對象之間的原子性，你可以把多個(gè)變量放在一個(gè)對象里來進(jìn)行CAS操作慨亲。
四婚瓜、concurrent包的實(shí)現(xiàn)
由于java的CAS同時(shí)具有 volatile 讀和volatile寫的內(nèi)存語義，因此Java線程之間的通信現(xiàn)在有了下面四種方式：
A線程寫volatile變量刑棵，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量巴刻。
A線程寫volatile變量，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量蛉签。
A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量冈涧，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量。
A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量正蛙，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量督弓。
Java的CAS會(huì)使用現(xiàn)代處理器上提供的高效機(jī)器級別原子指令，這些原子指令以原子方式對內(nèi)存執(zhí)行讀-改-寫操作乒验，這是在多處理器中實(shí)現(xiàn)同步的關(guān)鍵（從本質(zhì)上來說愚隧，能夠支持原子性讀-改-寫指令的計(jì)算機(jī)器，是順序計(jì)算圖靈機(jī)的異步等價(jià)機(jī)器，因此任何現(xiàn)代的多處理器都會(huì)去支持某種能對內(nèi)存執(zhí)行原子性讀-改-寫操作的原子指令）狂塘。同時(shí)录煤，volatile變量的讀/寫和CAS可以實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。把這些特性整合在一起荞胡，就形成了整個(gè)concurrent包得以實(shí)現(xiàn)的基石妈踊。如果我們仔細(xì)分析concurrent包的源代碼實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)通用化的實(shí)現(xiàn)模式：
首先泪漂，聲明共享變量為volatile廊营；
然后，使用CAS的原子條件更新來實(shí)現(xiàn)線程之間的同步萝勤；
同時(shí)露筒，配合以volatile的讀/寫和CAS所具有的volatile讀和寫的內(nèi)存語義來實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。
AQS敌卓，非阻塞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和原子變量類（java.util.concurrent.atomic包中的類）慎式，這些concurrent包中的基礎(chǔ)類都是使用這種模式來實(shí)現(xiàn)的，而concurrent包中的高層類又是依賴于這些基礎(chǔ)類來實(shí)現(xiàn)的趟径。從整體來看瘪吏，concurrent包的實(shí)現(xiàn)示意圖如下：
四.CAS自旋
五.自旋
六.java并發(fā)編程中CountDownLatch和CyclicBarrier的使用?
在多線程程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)線程等待一個(gè)或多個(gè)線程的場景蜗巧，遇到這樣的場景應(yīng)該如何解決肪虎？
如果是一個(gè)線程等待一個(gè)線程，則可以通過await()和notify()來實(shí)現(xiàn)惧蛹；
如果是一個(gè)線程等待多個(gè)線程，則就可以使用CountDownLatch和CyclicBarrier來實(shí)現(xiàn)比較好的控制刑枝。
下面來詳細(xì)描述下CountDownLatch的應(yīng)用場景：
例如：百米賽跑：8名運(yùn)動(dòng)員同時(shí)起跑香嗓，由于速度的快慢，肯定有會(huì)出現(xiàn)先到終點(diǎn)和晚到終點(diǎn)的情況装畅，而終點(diǎn)有個(gè)統(tǒng)計(jì)成績的儀器靠娱，當(dāng)所有選手到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，它會(huì)統(tǒng)計(jì)所有人的成績并進(jìn)行排序掠兄，然后把結(jié)果發(fā)送到匯報(bào)成績的系統(tǒng)像云。
其實(shí)這就是一個(gè)CountDownLatch的應(yīng)用場景：一個(gè)線程或多個(gè)線程等待其他線程運(yùn)行達(dá)到某一目標(biāo)后進(jìn)行自己的下一步工作，而被等待的“其他線程”達(dá)到這個(gè)目標(biāo)后繼續(xù)自己下面的任務(wù)蚂夕。
這個(gè)場景中：
1. 被等待的“其他線程”------>8名運(yùn)動(dòng)員
2. 等待“其他線程”的這個(gè)線程------>終點(diǎn)統(tǒng)計(jì)成績的儀器
那么迅诬，如何來通過CountDownLatch來實(shí)現(xiàn)上述場景的線程控制和調(diào)度呢？
jdk中CountDownLatch類有一個(gè)常用的構(gòu)造方法：CountDownLatch(int count)婿牍；
????????????????????????兩個(gè)常用的方法：await()和countdown()?
其 中count是一個(gè)計(jì)數(shù)器中的初始化數(shù)字侈贷，比如初始化的數(shù)字是2，當(dāng)一個(gè)線程里調(diào)用了countdown()等脂，則這個(gè)計(jì)數(shù)器就減一俏蛮，當(dāng)線程調(diào)用了 await()撑蚌，則這個(gè)線程就等待這個(gè)計(jì)數(shù)器變?yōu)?，當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)器變?yōu)?時(shí)搏屑，這個(gè)線程繼續(xù)自己下面的工作争涌。下面是上述CountDownLatch場景的 實(shí)現(xiàn)：
Work類（運(yùn)動(dòng)員）：
import?Java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Work implements Runnable {
?private int id;
?private CountDownLatch beginSignal;
?private CountDownLatch endSignal;
?public Work(int id, CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {
??this.id = id;
??this.beginSignal = begin;
??this.endSignal = end;
?}
?@Override
?public void run() {
??try {
???beginSignal.await();
???System.out.println("起跑...");
???System.out.println("work" + id + "到達(dá)終點(diǎn)");
???endSignal.countDown();
???System.out.println("work" + id + "繼續(xù)干其他事情");
??} catch (InterruptedException e) {
???// TODO Auto-generated catch block
???e.printStackTrace();
??}
?}
}
Main類（終點(diǎn)統(tǒng)計(jì)儀器）：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Main {
?public static void main(String[] args) {
??CountDownLatch begSignal = new CountDownLatch(1);
??CountDownLatch endSignal = new CountDownLatch(8);
??for (int i = 0; i < 8; i++) {
???new Thread(new Work(i, begSignal, endSignal)).start();
??}
??try {
???begSignal.countDown();? //統(tǒng)一起跑
???endSignal.await();????? //等待運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)
???System.out.println("結(jié)果發(fā)送到匯報(bào)成績的系統(tǒng)");
??} catch (InterruptedException e) {
???e.printStackTrace();
??}
?}
}
下面詳細(xì)描述下CyclicBarrier的應(yīng)用場景：
有四個(gè)游戲玩家玩游戲，游戲有三個(gè)關(guān)卡辣恋，每個(gè)關(guān)卡必須要所有玩家都到達(dá)后才能允許通關(guān)亮垫。
其 實(shí)這個(gè)場景里的玩家中如果有玩家A先到了關(guān)卡1，他必須等待其他所有玩家都到達(dá)關(guān)卡1時(shí)才能通過抑党，也就是說線程之間需要互相等待包警，這和 CountDownLatch的應(yīng)用場景有區(qū)別，CountDownLatch里的線程是到了運(yùn)行的目標(biāo)后繼續(xù)干自己的其他事情底靠，而這里的線程需要等待其 他線程后才能繼續(xù)完成下面的工作害晦。
jdk中CyclicBarrier類有兩個(gè)常用的構(gòu)造方法：
1. CyclicBarrier(int parties)
這里的parties也是一個(gè)計(jì)數(shù)器，例如暑中，初始化時(shí)parties里的計(jì)數(shù)是3壹瘟，于是擁有該CyclicBarrier對象的線程當(dāng)parties的計(jì)數(shù)為3時(shí)就喚醒，注：這里parties里的計(jì)數(shù)在運(yùn)行時(shí)當(dāng)調(diào)用CyclicBarrier:await()時(shí),計(jì)數(shù)就加1鳄逾，一直加到初始的值
2. CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
這里的parties與上一個(gè)構(gòu)造方法的解釋是一樣的稻轨，這里需要解釋的是第二個(gè)入?yún)ⅲ≧unnable barrierAction）,這個(gè)參數(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類的對象，也就是說當(dāng)parties加到初始值時(shí)就出發(fā)barrierAction的內(nèi)容雕凹。
下面來實(shí)現(xiàn)上述的應(yīng)用場景：
?Player類（玩家類）
[java]?view plain?copy
import?java.util.concurrent.BrokenBarrierException;??
import?java.util.concurrent.CyclicBarrier;??
public?class?Player?implements?Runnable?{??
?private?CyclicBarrier?cyclicBarrier;??
?private?int?id;??
?public?Player(int?id,?CyclicBarrier?cyclicBarrier)?{??
??this.cyclicBarrier?=?cyclicBarrier;??
??this.id?=?id;??
?}??
?@Override??
?public?void?run()?{??
??try?{??
???System.out.println("玩家"?+?id?+?"正在玩第一關(guān)...");??
???cyclicBarrier.await();??
???System.out.println("玩家"?+?id?+?"進(jìn)入第二關(guān)...");??
??}?catch?(InterruptedException?e)?{??
???e.printStackTrace();??
??}?catch?(BrokenBarrierException?e)?{??
???e.printStackTrace();??
??}??
?}??
}??
GameBarrier類（關(guān)卡類殴俱，這里控制玩家必須全部到達(dá)第一關(guān)結(jié)束的關(guān)口才能進(jìn)入第二關(guān)）
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class GameBarrier {
?public static void main(String[] args) {
??CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4, new Runnable() {
???@Override
???public void run() {
????System.out.println("所有玩家進(jìn)入第二關(guān)！");
???}
??});
??for (int i = 0; i < 4; i++) {
???new Thread(new Player(i, cyclicBarrier)).start();
??}
?}
}
七.線程池
Java并發(fā)編程：線程池的使用 - 海 子 - 博客園
八.ThreadLocal
Java并發(fā)編程：深入剖析ThreadLocal - 海 子 - 博客園
九.50到j(luò)ava多線程面試題
Java線程面試題 Top 50 （轉(zhuǎn)載） - 海 子 - 博客園
JAVA多線程和并發(fā)基礎(chǔ)面試問答（轉(zhuǎn)載） - 海 子 - 博客園
