多线程

进程和线程的区别

• 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
• 进程有自己独立的地址空间，线程使用相同的地址空间共享数据。
• 线程的切换，开销，所占的资源少。

Synchronized

• 对象：对象头（Mark Word，Class Point，Monitor），实例信息，对齐填充。
• 同步方法：读取ACC_SYNCHRONIZED标志位实现。
• 同步代码块：monitorenter，monitorexit。
• 偏向锁：一个线程常常获得同一个锁。轻量级锁：线程少，持有锁的时间短，自旋等待锁释放。重量锁：没有持有锁的线程阻塞，防止空转。
• 锁优化：锁的升级，偏向锁(不会主动释放)比较对象头和线程的threadID和检查线程存活升级，轻量级锁自旋升级，重量级锁阻塞没有锁的线程，防止CPU空转；锁粗化，避免频繁加锁；锁消除，逃逸分析去除没必要的锁。
• 类锁：修饰静态方法或类（class）。对象锁：修饰方法或代码块（this）。两者不冲突。

Lock

• ReenTrantReadWriteLock： ReadLock的获取需要当前线程持有读（重入）/写（再次获取）锁，其他线程没有没有写锁；WriteLock的获取需要当前线程持有写锁，没有锁且CAS成功。写锁的个数为0才能认为锁释放成功。

• ReentrantLock：非公平锁在调用lock后，会进行一次CAS抢锁，失败后和公平锁一样进入到tryAcquire方法，在该方法中，发现锁释放会再次CAS抢锁，公平锁会查看是否有线程在等待。

• AQS（抽象队列同步器）：提供了一种阻塞锁和依赖FIFO等待队列同步器的框架。核心机制基于CLH队列（不存在队列实例，仅存在节点关系）实现，将请求资源的线程封装成CLH队列的一个Node来实现锁的分配。实现共享资源state的获取和释放方式（acquire独享，acquireShared共享）定义独享（ReentrantLock）和共享（Semaphore）。

• CAS：用CPU指令实现无锁的数据操作，提高效率。缺点：CAS长时间不成功会增加CPU开销；只能保证一个共享变量的原子操作，多个变量操作需要用到锁；ABA（AtomicStampedReference标志解决）。

• StampedLock：乐观锁，相对于读写锁的改进在于，读的过程中允许线程获取写锁后写入。为了避免读取不一致的情况，需要判断读的过程中是否有写入。

ThreadLocal

• 指定线程存储数据，维护自己的变量副本/拷贝。set，get方法。

• 内存泄漏：ThreadLocalMap存在Key弱引用ThreadLocal的Entry，threadlocal被回收后，出现null Key无法找到value。解决方法：每次使用完ThreadLocalMap，调用threadlocal的remove方法。

• 解决的问题：适用变量在线程中隔离，在方法中共享的场景；减少了临界区的范围；减少了线程的切换。

• Spring对Bean（singleton作用域）中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理，解决线程安全问题。

volatile

• MESI（缓存一致性协议）：其他CPU存在变量副本时缓存行置为无效状态；锁bus；总线风暴,嗅探机制与CAS不断失败交互（部分使用Synchronized）。
• 变量是volatile的，每次读变量都从内存中读取。
• 可见性：线程修改变量值能立即同步到主内存，每次使用前从主内存中刷新。嗅探机制检查缓存是否过期，缓存行对应的内存地址修改则强制失效。
• 有序性：禁止指令重排序；happens-before（volatile变量的写happens-before读）；as-if-serial（单线程执行结果不变）。

线程池

• 种类：newCachedThreadPool，newFixedThreadPool，newScheduledThreadPool，newSingleThreadExecutor。
• 主要参数：核心线程数：线程进入工作队列，工作队列满时创建超过这个数量的线程；最大线程数；空闲时间：线程数大于核心线程数时，未执行任务达到空闲时间则终止；缓冲队列：LinkedBlockingQueue；ArrayBlockingQueue；SynchronousQueue（生产者线程对其的插入操作put必须等待消费者的移除操作take）。工厂方法：指定不同线程池类型；拒绝策略：缓存队列已满，线程达到上限。抛出异常，丢弃或丢弃最早的，重试；Hash表维护线程的引用；submit：使用future获取任务的执行结果。
• 执行过程：核心线程->队列->最大线程->拒绝策略。
• 运行状态：有volatile修饰的状态码；corePoolSize，maxPoolSize，largestPoolSize。
• JUC： tools：工具类；executor：执行线程的工具；atomic：原子性包；locks：锁包；collections：线程安全的集合。
• 线程间的通信：wait/notify机制；volatile修饰的全局变量；消息队列；事件。
• 线程间的同步：互斥量（共享资源不会被多个线程所访问，同步不同进程的线程），临界区（保证同一时刻只有一个线程访问数据，同步进程内的线程），信号量，事件。
• ThreadLocal用于解决线程数据隔离问题。
• 读写锁适用于读多写少的场景。
• 生产者与消费者模式（生产和消费通过内存缓冲区通信）：锁；信号量；线程通信；阻塞队列。
• 线程状态：新建，就绪，运行，阻塞，死亡。
• 获取线程状态：Thread.getState()
• CountDownLatch：原子计数器，调用CountDownLatch对象的countDown方法计数器为0时才执行await方法。
• 垃圾清除算法：标记清除（老年代），扫描两次，空间碎片；标记复制（新生代）；引用计数；标记整理。

多线程

原文地址：https://www.cnblogs.com/ash1523590342/p/13461618.html