注：本文主要是總結(jié)下多線程椿每、并發(fā)編程、鎖編程相關(guān)概念挖诸，內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)略法精。

注：如有侵權(quán)亿虽，請(qǐng)聯(lián)系刪除洛勉。

1收毫、什么是多線程

線程是程序執(zhí)行的最小單位此再，多個(gè)線程并發(fā)或并行執(zhí)行就是多線程。多線程下需要保證執(zhí)行結(jié)果的最終正確性玲销。

• 并發(fā)：兩個(gè)及兩個(gè)以上的作業(yè)在同一 時(shí)間段 內(nèi)執(zhí)行输拇。

• 并行：兩個(gè)及兩個(gè)以上的作業(yè)在同一 時(shí)刻 執(zhí)行。

2贤斜、為什么使用多線程

• 充分發(fā)揮多核性能優(yōu)勢(shì)

• 單一線程同步執(zhí)行IO操作時(shí)策吠，存在長(zhǎng)時(shí)間的阻塞，無(wú)法充分使用CPU

3瘩绒、多線程下可能導(dǎo)致什么問(wèn)題

根本問(wèn)題：最終結(jié)果與單線程執(zhí)行結(jié)果不一致猴抹。

常見(jiàn)衍生問(wèn)題：

• 死鎖

• 內(nèi)存泄漏

• 線程不安全

• ...

4、線程模型：用戶線程和內(nèi)核線程之間的關(guān)聯(lián)方式

多對(duì)一蟀给、一對(duì)一、多對(duì)多

three-types-of-thread-models.png

5阳堕、線程生命周期和狀態(tài)：

• 初始狀態(tài)

• 運(yùn)行狀態(tài)

• 阻塞狀態(tài)

• 等待狀態(tài)

• 超時(shí)等待狀態(tài)

• 結(jié)束狀態(tài)

threadStatus.png

6跋理、線程間通信

• 管道流

• 等待/通知機(jī)制

• 共享內(nèi)存

• threadLocal

7、線程上下文切換是什么恬总，什么場(chǎng)景下發(fā)生前普？

線程上下文切換是指在特定場(chǎng)景下，在CPU上執(zhí)行的線程發(fā)生變化越驻，需要記錄上個(gè)線程的執(zhí)行狀態(tài)汁政， 以及恢復(fù)新線程之前的執(zhí)行狀態(tài)道偷。

• 線程主動(dòng)讓出cpu

• 線程CPU時(shí)間片用盡，系統(tǒng)調(diào)度防止其他線程餓死记劈。

• 系統(tǒng)中斷

• 線程任務(wù)執(zhí)行完成

8勺鸦、死鎖四個(gè)必要條件：

1、互斥條件

2目木、不可剝奪條件

3换途、請(qǐng)求與保持條件

4、循環(huán)等待

9刽射、JMM

指令重排序：JIT編譯優(yōu)化 + CPU指令重排序

happenBefore原則

JMM.png

線程安全三大特性：原子性军拟、可見(jiàn)性、有序性

10誓禁、CAS（Compare-And-Swap, 比較并交換）

在 Java 中懈息，實(shí)現(xiàn) CAS（Compare-And-Swap, 比較并交換）操作的一個(gè)關(guān)鍵類是Unsafe。

CAS 算法存在以下問(wèn)題

• ABA 問(wèn)題是 CAS 算法最常見(jiàn)的問(wèn)題摹恰。

  ABA 問(wèn)題的解決思路是在變量前面追加上版本號(hào)或者時(shí)間戳辫继。JDK 1.5 以后的 AtomicStampedReference 類就是用來(lái)解決 ABA 問(wèn)題的，其中的 compareAndSet() 方法就是首先檢查當(dāng)前引用是否等于預(yù)期引用俗慈，并且當(dāng)前標(biāo)志是否等于預(yù)期標(biāo)志姑宽，如果全部相等，則以原子方式將該引用和該標(biāo)志的值設(shè)置為給定的更新值闺阱。

• 循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開(kāi)銷大

  依照使用場(chǎng)景來(lái)選擇是否使用CAS炮车，寫多讀少，用鎖酣溃，讀多寫少瘦穆， 用CAS

• 只能保證一個(gè)共享變量的原子操作

  CAS 操作僅能對(duì)單個(gè)共享變量有效。當(dāng)需要操作多個(gè)共享變量時(shí)救拉，CAS 就顯得無(wú)能為力难审。不過(guò)，從 JDK 1.5 開(kāi)始亿絮，Java 提供了AtomicReference類告喊，這使得我們能夠保證引用對(duì)象之間的原子性。通過(guò)將多個(gè)變量封裝在一個(gè)對(duì)象中派昧，我們可以使用AtomicReference來(lái)執(zhí)行 CAS 操作黔姜。

11、synchronized 關(guān)鍵字

在 Java 6 之后蒂萎， synchronized 引入了大量的優(yōu)化如自旋鎖秆吵、適應(yīng)性自旋鎖、鎖消除五慈、鎖粗化纳寂、偏向鎖主穗、輕量級(jí)鎖等技術(shù)來(lái)減少鎖操作的開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)核心原理是對(duì)象monitor的獲取毙芜，對(duì)象頭中有鎖標(biāo)志位忽媒。

12、ReentrantLock

ReentrantLock 比 synchronized 增加了一些高級(jí)功能

• 公平與非公平實(shí)現(xiàn)

• 可中斷

• 可選擇通知

13腋粥、ThreadLocal

ThreadLocal原理

最終的變量是放在了當(dāng)前線程的 ThreadLocalMap 中晦雨，并不是存在 ThreadLocal 上，ThreadLocal 可以理解為只是ThreadLocalMap的封裝隘冲，傳遞了變量值闹瞧。 ThrealLocal 類中可以通過(guò)Thread.currentThread()獲取到當(dāng)前線程對(duì)象后，直接通過(guò)getMap(Thread t)可以訪問(wèn)到該線程的ThreadLocalMap對(duì)象展辞。

每個(gè)Thread中都具備一個(gè)ThreadLocalMap奥邮，而ThreadLocalMap可以存儲(chǔ)以ThreadLocal為 key ，Object 對(duì)象為 value 的鍵值對(duì)罗珍。

ThreadLocal 內(nèi)存泄露問(wèn)題

ThreadLocalMap 中使用的 key 為 ThreadLocal 的弱引用漠烧，而 value 是強(qiáng)引用。所以靡砌，如果 ThreadLocal 沒(méi)有被外部強(qiáng)引用的情況下，在垃圾回收的時(shí)候珊楼，key 會(huì)被清理掉通殃，而 value 不會(huì)被清理掉。

這樣一來(lái)厕宗，ThreadLocalMap 中就會(huì)出現(xiàn) key 為 null 的 Entry画舌。假如我們不做任何措施的話，value 永遠(yuǎn)無(wú)法被 GC 回收已慢，這個(gè)時(shí)候就可能會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄露曲聂。ThreadLocalMap 實(shí)現(xiàn)中已經(jīng)考慮了這種情況，在調(diào)用 set()佑惠、get()朋腋、remove() 方法的時(shí)候，會(huì)清理掉 key 為 null 的記錄膜楷。使用完 ThreadLocal方法后最好手動(dòng)調(diào)用remove()方法

14旭咽、線程池

池化技術(shù)

優(yōu)點(diǎn)：

• 降低資源消耗。通過(guò)重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗赌厅。

• 提高響應(yīng)速度穷绵。當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行特愿。

• 提高線程的可管理性仲墨。線程是稀缺資源勾缭，如果無(wú)限制的創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源目养，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性俩由，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一的分配，調(diào)優(yōu)和監(jiān)控混稽。

Java創(chuàng)建線程池參數(shù)：核心線程數(shù)采驻、最大線程數(shù)、空線程存活時(shí)間匈勋、時(shí)間單位礼旅、任務(wù)隊(duì)列、丟棄策略洽洁、線程工廠痘系。

線程池的拒絕策略

如果當(dāng)前同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量達(dá)到最大線程數(shù)量并且隊(duì)列也已經(jīng)被放滿了任務(wù)時(shí)，ThreadPoolExecutor 定義一些策略:

• ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：拋出 RejectedExecutionException來(lái)拒絕新任務(wù)的處理饿自。

• ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：調(diào)用執(zhí)行自己的線程運(yùn)行任務(wù)汰翠，也就是直接在調(diào)用execute方法的線程中運(yùn)行(run)被拒絕的任務(wù)，如果執(zhí)行程序已關(guān)閉昭雌，則會(huì)丟棄該任務(wù)复唤。因此這種策略會(huì)降低對(duì)于新任務(wù)提交速度，影響程序的整體性能烛卧。如果你的應(yīng)用程序可以承受此延遲并且你要求任何一個(gè)任務(wù)請(qǐng)求都要被執(zhí)行的話佛纫，你可以選擇這個(gè)策略。

• ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：不處理新任務(wù)总放，直接丟棄掉呈宇。

• ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：此策略將丟棄最早的未處理的任務(wù)請(qǐng)求。

拓展：

如果服務(wù)器資源以達(dá)到可利用的極限局雄，這就意味我們要在設(shè)計(jì)策略上改變線程池的調(diào)度了甥啄，我們都知道，導(dǎo)致主線程卡死的本質(zhì)就是因?yàn)槲覀儾幌Ｍ魏我粋€(gè)任務(wù)被丟棄炬搭。換個(gè)思路蜈漓，有沒(méi)有辦法既能保證任務(wù)不被丟棄且在服務(wù)器有余力時(shí)及時(shí)處理呢？

這里提供的一種任務(wù)持久化的思路尚蝌，這里所謂的任務(wù)持久化迎变，包括但不限于:

1. 設(shè)計(jì)一張任務(wù)表將任務(wù)存儲(chǔ)到 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2. Redis 緩存任務(wù)飘言。

3. 將任務(wù)提交到消息隊(duì)列中衣形。

這里以方案一為例，簡(jiǎn)單介紹一下實(shí)現(xiàn)邏輯：

1. 實(shí)現(xiàn)RejectedExecutionHandler接口自定義拒絕策略，自定義拒絕策略負(fù)責(zé)將線程池暫時(shí)無(wú)法處理（此時(shí)阻塞隊(duì)列已滿）的任務(wù)入庫(kù)（保存到 MySQL 中）谆吴。注意：線程池暫時(shí)無(wú)法處理的任務(wù)會(huì)先被放在阻塞隊(duì)列中倒源，阻塞隊(duì)列滿了才會(huì)觸發(fā)拒絕策略。

2. 繼承BlockingQueue實(shí)現(xiàn)一個(gè)混合式阻塞隊(duì)列句狼，該隊(duì)列包含 JDK 自帶的ArrayBlockingQueue笋熬。另外，該混合式阻塞隊(duì)列需要修改取任務(wù)處理的邏輯腻菇，也就是重寫take()方法胳螟，取任務(wù)時(shí)優(yōu)先從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取最早的任務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中無(wú)任務(wù)時(shí)再?gòu)?ArrayBlockingQueue中去取任務(wù)筹吐。

常用阻塞隊(duì)列

• LinkedBlockingQueue

• ArrayBlockingQueue

• SynchronousQueue

• DelayedWorkedQueue

線程池中線程異常是復(fù)用還是銷毀糖耸？

• execute 銷毀

• submit 復(fù)用

核心線程數(shù)參數(shù)確定

CPU密集型 （N+1）

IO密集型（2N）

如果有資源的話 ，結(jié)合實(shí)際情況具體壓測(cè)下丘薛。

動(dòng)態(tài)線程池

https://mp.weixin.qq.com/s/9HLuPcoWmTqAeFKa1kj-_A

15嘉竟、CompletableFuture

引用：CompletableFuture從入門、踩坑洋侨、迷茫舍扰、到精通（全網(wǎng)看這一篇夠了）_completablefuture.get()坑-CSDN博客

16、AQS

引用：AQS 詳解 | JavaGuide

17希坚、為什么 wait() 方法不定義在 Thread 中边苹？

wait() 是讓獲得對(duì)象鎖的線程實(shí)現(xiàn)等待，會(huì)自動(dòng)釋放當(dāng)前線程占有的對(duì)象鎖裁僧。每個(gè)對(duì)象（Object）都擁有對(duì)象鎖勾给，既然要釋放當(dāng)前線程占有的對(duì)象鎖并讓其進(jìn)入 WAITING 狀態(tài)，自然是要操作對(duì)應(yīng)的對(duì)象（Object）而非當(dāng)前的線程（Thread）锅知。

類似的問(wèn)題：為什么 sleep() 方法定義在 Thread 中？

因?yàn)?sleep() 是讓當(dāng)前線程暫停執(zhí)行脓钾，不涉及到對(duì)象類售睹，也不需要獲得對(duì)象鎖。

18可训、如何理解線程安全和不安全昌妹？

線程安全和不安全是在多線程環(huán)境下對(duì)于同一份數(shù)據(jù)的訪問(wèn)是否能夠保證其正確性和一致性的描述。

• 線程安全指的是在多線程環(huán)境下握截，對(duì)于同一份數(shù)據(jù)飞崖，不管有多少個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)，都能保證這份數(shù)據(jù)的正確性和一致性谨胞。

• 線程不安全則表示在多線程環(huán)境下固歪，對(duì)于同一份數(shù)據(jù)，多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂、錯(cuò)誤或者丟失牢裳。

19逢防、如何預(yù)防死鎖？ 破壞死鎖的產(chǎn)生的必要條件即可：

1. 破壞請(qǐng)求與保持條件：一次性申請(qǐng)所有的資源蒲讯。

2. 破壞不剝奪條件：占用部分資源的線程進(jìn)一步申請(qǐng)其他資源時(shí)忘朝，如果申請(qǐng)不到，可以主動(dòng)釋放它占有的資源判帮。

3. 破壞循環(huán)等待條件：靠按序申請(qǐng)資源來(lái)預(yù)防局嘁。按某一順序申請(qǐng)資源，釋放資源則反序釋放晦墙。破壞循環(huán)等待條件悦昵。

這個(gè)讓我想起了經(jīng)典的哲學(xué)家進(jìn)餐問(wèn)題：

如上有三種解法：

1、設(shè)置臨界區(qū)偎痛，一個(gè)人一次性申請(qǐng)左右兩個(gè)叉子旱捧。

2、設(shè)置信號(hào)量踩麦，最多 4人同時(shí)持有叉子枚赡。

3、奇數(shù)位申請(qǐng)順序谓谦，先左后右贫橙；偶數(shù)位先右后左。

關(guān)于多線程反粥，多考量下業(yè)務(wù)場(chǎng)景

引用目錄

AQS 詳解 | JavaGuide

CompletableFuture從入門卢肃、踩坑、迷茫才顿、到精通（全網(wǎng)看這一篇夠了）_completablefuture.get()坑-CSDN博客

https://mp.weixin.qq.com/s/9HLuPcoWmTqAeFKa1kj-_A

Java并發(fā)常見(jiàn)面試題總結(jié)（下） | JavaGuide