多线程

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CPU执行代码都是一条一条顺序执行的，但是，即使是单核cpu，也可以同时运行多个任务。因为操作系统执行多任务实际上就是让CPU对多个任务轮流交替执行。即使是多核CPU，因为通常任务的数量远远多于CPU的核数，所以任务也是交替执行的。

进程和线程

关系：一个进程可以包含一个或多个线程，但至少会有一个线程。

进程和线程的关系
多进程模式（每个进程只有一个线程）：
多进程模式
多线程模式（一个进程有多个线程）：
多线程模式
多进程＋多线程模式（复杂度最高）：
多进程＋多线程模式

操作系统调度的最小任务单位其实不是进程，而是线程。多任务既可以由多进程实现，也可以由单进程内的多线程实现，还可以混合多进程＋多线程。

多进程的缺点在于：
1、创建进程比创建线程开销大，尤其是在Windows系统上；
2、进程间通信比线程间通信要慢，因为线程间通信就是读写同一个变量，速度很快。

多进程的优点在于：
多进程稳定性比多线程高，因为在多进程的情况下，一个进程崩溃不会影响其他进程，而在多线程的情况下，任何一个线程崩溃会直接导致整个进程崩溃。

Java多线程编程的特点又在于：
多线程模型是Java程序最基本的并发模型；
后续读写网络、数据库、Web开发等都依赖Java多线程模型。

线程

1、Java语言内置了多线程支持。当Java程序启动的时候，实际上是启动了一个JVM进程，然后，JVM启动主线程来执行main()方法。在main()方法中，又可以启动其他线程。

2、启动线程：必须调用Thread实例的start()方法才能启动新线程，查看Thread类的源代码，会看到start()方法内部调用了一个private native void start0()方法，native修饰符表示这个方法是由JVM虚拟机内部的C代码实现的，不是由Java代码实现的。

3、直接调用run()方法不会启动新线程，相当于调用了一个普通的Java方法，当前线程并没有任何改变。

4、Thread.sleep()可以把当前线程暂停一段时间。在调用sleep()的时候不会释放锁。

5、t.join()：通过对另一个线程对象调用join()方法可以等待其执行结束；对已经运行结束的线程调用join()方法会立刻返回。

// 示例
// 当main线程对线程对象t调用join()方法时，主线程将等待变量t表示的线程运行结束，即join就是指等待该线程结束，然后才继续往下执行自身线程。
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(() -> {
            System.out.println("hello");
        });
        System.out.println("start");
        t.start();
        t.join();
        System.out.println("end");
    }
}

6、t.interrupt()：中断一个线程非常简单，只需要在其他线程中对目标线程调用interrupt()方法，目标线程需要反复检测自身状态是否是interrupted状态，如果是，就立刻结束运行。如果线程处于等待状态，例如，t.join()会让main线程进入等待状态，此时，如果对main线程调用interrupt()，join()方法会立刻抛出InterruptedException，因此，目标线程只要捕获到join()方法抛出的InterruptedException，就说明有其他线程对其调用了interrupt()方法，通常情况下该线程应该立刻结束运行。

// 示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new MyThread();
        t.start();
        Thread.sleep(1); // 暂停1毫秒
        t.interrupt(); // 中断t线程
        t.join(); // 等待t线程结束
        System.out.println("end");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        int n = 0;
        while (! isInterrupted()) {
            n ++;
            System.out.println(n + " hello!");
        }
    }
}

7、volatile：线程间共享变量需要使用volatile关键字标记，确保每个线程都能读取到更新后的变量值。
volatile关键字解决的是可见性问题：当一个线程修改了某个共享变量的值，其他线程能够立刻看到修改后的值。

理解：为什么要对线程间共享的变量用关键字volatile声明？这涉及到Java的内存模型。在Java虚拟机中，变量的值保存在主内存中，但是，当线程访问变量时，它会先获取一个副本，并保存在自己的工作内存中。如果线程修改了变量的值，虚拟机会在某个时刻把修改后的值回写到主内存，但是，这个时间是不确定的！

8、synchronized：解决了多线程竞争的问题，但是并没有解决多线程协调的问题。

• 找出修改共享变量的线程代码块；
• 选择一个共享实例作为锁；
• 使用synchronized(lockObject) { ... }。

下面两种写法是等价的。

public void add(int n) {
    synchronized(this) { // 锁住this
        count += n;
    } // 解锁
}

public synchronized void add(int n) { // 锁住this
    count += n;
} // 解锁

因此，用synchronized修饰的方法就是同步方法，它表示整个方法都必须用this实例加锁。

对于static方法，是没有this实例的，因为static方法是针对类而不是实例。但是我们注意到任何一个类都有一个由JVM自动创建的Class实例，因此，对static方法添加synchronized，锁住的是该类的Class实例。上述synchronized static方法实际上相当于：

public class Counter {
    public static void test(int n) {
        synchronized(Counter.class) {
            ...
        }
    }
}

9、可重入锁
Java的线程锁是可重入的锁。
JVM允许同一个线程重复获取同一个锁，这种能被同一个线程反复获取的锁，就叫做可重入锁。
由于Java的线程锁是可重入锁，所以，获取锁的时候，不但要判断是否是第一次获取，还要记录这是第几次获取。每获取一次锁，记录+1，每退出synchronized块，记录-1，减到0的时候，才会真正释放锁。

10、死锁
两个线程各自持有不同的锁，然后各自试图获取对方手里的锁，造成了双方无限等待下去，这就是死锁。
多线程协调运行的原则就是：当条件不满足时，线程进入等待状态；当条件满足时，线程被唤醒，继续执行任务。

wait()：在锁对象上调用wait()方法，调用wait()方法后，线程进入等待状态，wait()方法不会返回，直到将来某个时刻，线程从等待状态被其他线程唤醒后，wait()方法才会返回，然后，继续执行下一条语句。
首先，它不是一个普通的Java方法，而是定义在Object类的一个native方法，也就是由JVM的C代码实现的。其次，必须在synchronized块中才能调用wait()方法，因为wait()方法调用时，会释放线程获得的锁，wait()方法返回后，线程又会重新试图获得锁。只能在锁对象上调用wait()方法。

notify()：在相同的锁对象上调用notify()方法，让等待的线程被重新唤醒。这个方法会唤醒一个正在this锁等待的线程，从而使得等待线程从this.wait()方法返回。

11、ReentrantLock：java.util.concurrent.locks包提供的ReentrantLock用于替代synchronized加锁。
顾名思义，ReentrantLock是可重入锁，它和synchronized一样，一个线程可以多次获取同一个锁。

public class Counter {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private int count;

    public void add(int n) {
        lock.lock();
        try {
            count += n;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

和synchronized不同的是，ReentrantLock可以尝试获取锁：

if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        ...
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

上述代码在尝试获取锁的时候，最多等待1秒。如果1秒后仍未获取到锁，tryLock()返回false，程序就可以做一些额外处理，而不是无限等待下去。
所以，使用ReentrantLock比直接使用synchronized更安全，线程在tryLock()失败的时候不会导致死锁。

12、Atomic：java.util.concurrent.atomic包。一组原子操作的封装类。
以AtomicInteger为例，它提供的主要操作有：

• 增加值并返回新值：int addAndGet(int delta)
• 加1后返回新值：int incrementAndGet()
• 获取当前值：int get()
• 用CAS方式设置：int compareAndSet(int expect, int update)

13、线程池
线程池内部维护了若干个线程，没有任务的时候，这些线程都处于等待状态。如果有新任务，就分配一个空闲线程执行。如果所有线程都处于忙碌状态，新任务要么放入队列等待，要么增加一个新线程进行处理。
Java标准库提供了ExecutorService接口表示线程池，它的典型用法如下：

// 创建固定大小的线程池:
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 提交任务:
executor.submit(task1);
executor.submit(task2);
executor.submit(task3);
executor.submit(task4);
executor.submit(task5);

14、线程阻塞的原因：
https://blog.csdn.net/zuoyixiao/article/details/21893763

15、Thread.yield()方法的作用：暂停当前正在执行的线程，并执行其他线程。（可能没有效果）

yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此，使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步的目的，因为，让步的线程可能被线程调度程序再次选中。

结论：大多数情况下，yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态，但有可能没有效果。