Java多线程核心知识点的整理

1. 并发编程的三个要素？

1）原子性

原子性是指一项或多项操作，要么全部执行且在执行过程中不被其他操作中断，要么根本不执行.

2）可见性

可见性意味着当多个线程对一个共享变量进行操作时，一个线程修改了该变量后，其他线程可以立即看到修改的结果.

如何获得可见性:

同步或锁定: 确保只有一个线程同时获取锁定执行代码. 在释放锁之前，最新值将刷新到主存储器以实现可见性.

3）秩序

已排序，即程序的执行顺序是根据代码的顺序执行的.

2. 多线程的价值？

1）利用多核CPU

多线程可以真正发挥多核CPU的优势，达到充分利用CPU的目的，通过多线程同时完成几件事而不会互相干扰.

2）防止阻塞

从程序运行效率的角度来看，单核CPU不仅不利用多线程，而且由于在单核CPU上运行多个线程而导致线程上下文切换，从而降低了整体效率该程序. 但是对于单核CPU，我们仍然需要应用多线程，以防止阻塞. 想象一下，如果单核CPU使用单个线程，只要该线程被阻塞，就可以说要远程读取某些数据，对等端没有返回并且没有设置超时时间，那么整个程序将在数据返回. 停止运行. 多线程可以防止此问题. 多个线程同时运行，即使一个线程的代码执行被阻止读取数据，也不会影响其他任务的执行.

3）易于建模

这是另一个没有明显优势的优势. 假设有一个很大的任务A，是单线程编程，那么有必要考虑很多，并且建立整个程序模型很麻烦. 但是，如果我们将这个大任务A分解为几个小任务，即任务B，任务C和任务D，构建程序模型并通过多线程分别运行这些任务，那么它将更加简单.

3. 创建线程的方法是什么？

1）继承Thread类以创建线程类

2）通过Runnable接口创建线程类

3）通过Callable and Future创建一个线程

4. 三种创建线程的方式比较？

1）通过实现Runnable和Callable接口来创建多线程.

优点是:

线程类仅实现Runnable接口或Callable接口，并且还可以继承其他类.

这样，多个线程可以共享同一个目标对象，因此非常适合多个相同的线程处理相同的资源情况，以便可以将CPU，代码和数据分离以形成清晰的模型. 面向对象思维的很好体现.

缺点是:

编程稍微复杂一些. 如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread（）方法.

2）通过继承Thread类创建多个线程

优点是:

编写起来很简单. 如果需要访问当前线程，则不需要使用Thread.currentThread（）方法，可以直接使用它来获取当前线程.

缺点是:

Thread类继承了Thread类，因此无法继承其他父类.

3）Runnable和Callable之间的区别

5. 线程状态流程图

线程生命周期和五个基本状态:

Java线程具有五个基本状态

1）新建状态（新建）: 创建线程对象对时，它将进入新状态，例如: 线程t = new MyThread（）;

2）就绪状态（可运行）: 调用线程对象的start（）方法（t.start（）;）时，线程进入就绪状态. 处于就绪状态的线程仅表示该线程已准备就绪，可以随时等待CPU调度执行，而不是意味着该线程将在执行t.start（）之后立即执行；

3）运行状态: 当CPU开始将线程调度为就绪状态时，此时可以实际执行该线程，即进入运行状态. 注意: 就绪状态是进入运行状态的唯一入口点，也就是说，如果线程要进入运行状态以执行，则必须首先处于就绪状态； <​​/ p>

4）阻塞（Blocked）: 处于运行状态的线程出于某种原因暂时放弃使用CPU的权利并停止执行. 此时，它进入阻塞状态，直到进入就绪状态，才有机会重新进入. 由CPU调用以进入运行状态. 根据阻塞的不同原因，阻塞状态可以分为三种类型:

1. 等待阻塞: 处于运行状态的线程执行wait（）方法使线程进入等待阻塞状态； <​​/ p>

2. 同步阻塞—线程无法获取同步锁（由于该锁已被其他线程占用），它将进入同步阻塞状态； <​​/ p>

3. 其他阻塞—通过调用线程的sleep（）或join（）或发出I / O请求java多线程避免死锁，线程将进入阻塞状态. 当sleep（）状态超时，join（）等待线程终止或超时或I / O处理完成时，线程将重新进入就绪状态.

5）死状态: 由于异常，线程完成执行或退出run（）方法，并且线程结束其生命周期.

6. 什么是线程池？有哪些创建方法？

线程池用于预先创建几个线程. 如果有要处理的任务，则线程池中的线程将处理该任务. 处理之后，该线程将不会被销毁，而是等待下一个任务. 因为创建和销毁线程会消耗系统资源，所以当您要频繁创建和销毁线程时，可以考虑使用线程池来提高系统性能.

java提供了用于创建线程池的java.util.concurrent.Executor接口的实现.

创建四个线程池:

（1）newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池

（2）newFixedThreadPool创建一个固定长度的线程池来控制并发线程的最大数量.

（3）newScheduledThreadPool创建一个固定长度的线程池，该池支持计划的和定期的任务执行.

（4）newSingleThreadExecutor创建一个单线程线程池，它将仅使用单个工作线程来执行任务.

7. 线程池的优点？

1）重用现有线程以减少对象创建和销毁的开销.

2）可以有效控制并发线程的最大数量，提高系统资源的利用率，避免过多的资源竞争和阻塞.

3）提供诸如定期执行，定期执行，单线程和并发编号控制之类的功能.

8. Java中的同步收集和并发收集有什么区别？

同步收集类:

并发收集类:

9. 同步集和并发集的区别

同步集合和并发集合都为多线程和并发提供了合适的线程安全集合，但是并发集合具有更高的可伸缩性. 同步收集比并发收集要慢得多. 主要原因是锁. 同步集合锁定整个May或List，而并发集合（例如ConcurrentHashMap，

整个Map分为几个片段，只有相关的片段被锁定，同时允许多个线程访问其他未锁定的片段（红色和黑色的树被添加到JDK1.8版本的底部）.

10. 常用的并发工具是什么？

11. CyclicBarrier和CountDownLatch的应用场景？

CountDownLatch: 一个线程（或多个线程），等待另外N个线程完成某些操作，然后才能执行该操作. CyclicBarrier: N个线程互相等待. 在任何线程完成之前，所有线程必须等待.

CountdownLatch使用方案:

在某些应用程序中，您需要先等待某个条件满足要求，然后才能执行后一件事情；同时，当线程完成时，也将触发该事件以便执行后续操作，这时您可以使用CountDownLatch.

CyclicBarrier使用场景

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据中，并最终合并应用场景的计算结果.

12. CyclicBarrier和CountDownLatch之间的区别

1）CountDownLatch仅仅意味着一个线程等待，直到它等待的其他线程完成，并且调用countDown（）方法发出通知，当前线程可以继续执行.

2）CyclicBarrier是所有线程都等待，直到所有线程准备好进入await（）方法，所有线程才同时开始执行！

3）CountDownLatch的计数器只能使用一次. 可以使用reset（）方法重置CyclicBarrier计数器. 因此CyclicBarrier可以处理更复杂的业务场景，例如，如果计算错误，则可以重置计数器并让线程再次执行.

4）CyclicBarrier还提供了其他有用的方法，例如getNumberWaiting方法来获取被CyclicBarrier阻塞的线程数. isBroken方法用于了解阻塞的线程是否被中断. 如果被中断，则返回true，否则返回false.

13. 同步的作用是什么？

在Java中，synced关键字用于控制线程同步，即在多线程环境中，同步代码段不能同时由多个线程执行.

可以将同步添加到一段代码或方法中.

14. 易失性关键字的作用

对于可见性，Java提供了volatile关键字以确保可见性.

当共享变量被volatile修改时，它将确保修改后的值将立即更新到主内存中，而当需要读取其他线程时，它将去内存中读取新值.

从实践的角度来看，挥发物的重要作用是与CAS结合以确保原子性. 有关详细信息，请参见java.util.concurrent.atomic包下的类，例如AtomicInteger.

15. 什么是CAS

CAS是比较和交换的缩写，这就是我们所说的比较交换.

cas是基于锁的操作，并且是乐观锁. 在Java中，锁分为乐观锁和悲观锁. 悲观锁会锁定资源，并等待先前获得该锁的线程释放该锁，然后下一个线程才能访问它. 乐观锁定采取宽泛的态度java多线程避免死锁，并以某种方式处理资源而不进行锁定，例如通过向记录添加版本来获取数据. 与悲观锁定相比，性能得到了大大提高.

CAS

该操作包含三个操作数-

存储位置（V），预期原始值（A）和新值（B）. 如果内存地址中的值与A中的值相同，则将内存中的值更新为B. CAS通过无限循环获取数据. 如果在第一轮循环中，线程a所获取的地址中的值被线程b所修改，则线程a需要旋转，并且直到下一个周期才可能执行它.

java.util.concurrent.atomic包下的类主要使用CAS操作（AtomicInteger，AtomicBoolean，AtomicLong）实现.

16. CAS问题

1）CAS很容易引起ABA问题. 线程a将值更改为b，然后将其更改为a. 目前，CAS认为没有任何变化，但实际上已经发生了变化. 可以通过版本号标识此问题的解决方案，并且每个操作的版本都增加1. . 在java5中，提供了AtomicStampedReference来解决该问题.

2）无法保证代码块的原子性

由CAS机制保证的变量原子操作的知识不能保证整个代码块的原子性. 例如，如果您需要确保自动更新这三个变量，则必须使用synced.

3）CAS导致CPU利用率增加. 我之前说过，CAS中有一个循环判断过程. 如果线程尚未获得状态，则将始终占用CPU资源.

17. 什么是未来？

在并发编程中，我们经常使用非阻塞模型. 在多线程的先前三个实现中，无论是继承线程类还是实现可运行接口，都不能保证将获得先前的执行结果. 通过实现Callback接口并使用Future，您可以接收多个线程的执行结果.

将来表示可能尚未完成的异步任务的结果. 任务成功或失败之后，可以在此结果中添加回调以进行相应的操作.

18. 什么是AQS

AQS是AbustactQueuedSynchronizer的缩写. 它是Java改进的低级同步工具类. 它使用int类型的变量指示同步状态，并提供一系列CAS操作来管理此同步状态.

AQS是用于构建锁和同步器的框架. 使用AQS可以轻松高效地构造大量广泛使用的同步器，例如ReentrantLock，Semaphore和其他诸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue和FutureTask. 等等都是基于AQS.

AQS支持两种同步方法:

1. 独家

2. 共享

这对用户实现不同类型的同步组件非常方便，例如，排他类型（例如ReentrantLock），共享类型（例如Semaphore，CountDownLatch）以及组合类型（例如ReentrantReadWriteLock）. 简而言之，AQS提供了使用的基础支持，用户可以自由发挥如何组装和实现它.

19. 什么是ReadWriteLock

首先，请澄清一下. 不是说ReentrantLock不好. 如果使用ReentrantLock，则可能是防止线程A写入数据而线程B读取数据而导致的数据不一致，但是以这种方式，如果线程C正在读取数据而线程D也正在读取数据，则读取数据不会改变数据，无需锁定，但仍处于锁定状态，从而降低了程序的性能.

因此，ReadWriteLock诞生了. ReadWriteLock是一个读写锁接口，ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的特定实现，它实现了读写分离，共享读锁，写锁是互斥的，读写不会互斥，读写，写作和阅读，写作和写作是互斥的，从而提高了阅读和写作的性能.

20. 什么是FutureTask

如前所述，FutureTask代表异步计算任务. 可以将具体的Callable实现类传递到FutureTask中，该类可以等待此异步操作任务的结果获得，判断它是否已完成，取消任务和其他操作. 当然，由于FutureTask也是Runnable接口的实现类，因此FutureTask也可以放入线程池中.

21. 同步和ReentrantLock之间的区别

Synchronized是相同的关键字，就好像ReentrantLock是一个类一样，这是两者之间的本质区别. 由于ReentrantLock是一个类，因此它提供的功能比同步功能越来越多. 它可以被继承，可以具有方法，并可以具有各种类变量. ReentrantLock比同步的可伸缩性体现在以下几点: <

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