线程与进程

进程：一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间。

线程：进程中的一个执行路径，共享一个内存空间，线程之间可以自由切换，并发执行. 一个进程最少有一个线程。线程实际上是在进程基础之上的进一步划分，一个进程启动之后，里面的若干执行路径又可以划分成若干个线程。

    为什么程序计数器必须私有？

    A： 程序计数器记录了该线程的当前执行状态。

    为什么栈必须私有？

    A： 虚拟机栈和本地方法栈是线程用来保存自己操作现场的，为了保证线程自己的局部变量不被其他线程访问，所以必须私有。

JMM内存模型

稍微解释一下这个图：每个线程操作变量的流程大致为：通过JMM从主内存将变量拷贝副本到线程内，然后在线程自己的内存中进行操作，然后再通过JMM同步回主内存。（Tips：这里其实就蕴含了volatile的原理）

线程调度

分时调度：

所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

抢占式调度：

优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。

CPU使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核心而言，某个时刻，只能执行一个线程，而CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。 其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

 

同步与异步

同步:   排队执行 , 效率低但是安全.

异步:   同时执行 , 效率高但是数据不安全.

 

并发与并行

并发：  指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

并行：  指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

 

每个线程执行过程中所调用的方法都在该线程的内存空间（线程自己的栈空间）里运行。

每个线程都拥有一份自己独有的栈空间，线程与线程之间共用一份堆内存。

 

并发编程三大特性： 原子性，可见性，顺序性。

关于原子性：

    Java中除了long和double，其他基础类型的赋值都是原子性的。

    Java中++和--操作不是原子性的。

简要记述：

volatile关键字 可以保证可见性和顺序性AtomicInteger 可以保证 ++ 和 -- 的原子性复合操作的原子性可以用 synchronized 关键字

Thread

Thread类里面的stop（）方法已过时，可以通过声名一个标志变量，然后判断此变量状态使其返回run（）的方式，让他自杀。（PS：返回值是void，所以直接return;即可）实现Runnable与继承Thread相比有如下优势： 1、通过创建任务，然后给线程分配的方式来实现多线程，更适合多个线程同时执行相同任务的情况。 2、主要是可以避免单继承带来的局限性。3、任务与线程本身是分离的，提高了程序的健壮性。 4、后续学习的线程池技术，接受Runnable类型的任务，不接收Thread类型的线程。线程：分为守护线程和用户线程 用户线程：当一个进程不包含任何存活的用户线程时，进程结束。 守护线程：守护用户线程的，当最后一个用户线程结束时，所有守护线程自动死亡。

想要防止死锁的话，在一个可能会调用锁的区域，就不要再写另一个可能会调用锁的操作。

1、Java虚拟机中线程有六种状态，具体怎么回事就见名知意了

1, new    2, runnable    3,  blocked   4, waiting   5, time_waiting   6, terminal

2、操作系统中的线程状态应该分为5种，如下图：

值得强调的是：Runnable状态是一个就绪的状态，并不是正在竞争锁，而是目前没有调度到该线程

进入Terminated状态有三种可能：1、正常结束2、程序异常3、JVM异常关闭。

Volatile和sychronized的比较：

a. volatile的本质是在告诉JVM当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主内存中读取；synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

b. volatile只能用在变量级别；synchronized可以使用在变量、方法和类级别。

c. volatile只能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性。

d. volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。

e. volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化。

什么是CAS：

Atomic操作的底层实现利用的是CAS机制，CAS = Compare And Swap，比较并交换

CAS 机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B

Synchronized与CAS；悲观锁与乐观锁、自旋锁：

Synchronized是悲观锁，这种线程一旦得到锁，其他需要锁的线程就挂起的情况就是悲观锁。

CAS操作的就是乐观锁，每次不加锁而是假设没有冲突去完成某项操作，如果因为冲突而失败就重试，知道成功为止。因为失败时线程会不断循环重试，所以又称为自旋锁。

Synchronized缺点：

    Synchronized 关键字会让没有得到锁资源的线程进入BLOCKED状态，而后在争夺到锁资源后恢复为RUNNABLE状态，这个过程中涉及到的操作系统用户模式和内核模式的转换，代价比较高。

CAS 的缺点：

CPU 开销较大：并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给 CPU 带来很大的压力。不能保证代码块的原子性：CAS 机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用 Synchronized 了。

Wait 与 Notify ：

a. Wait 与 notify 提供对同一个锁对象的线程之间更精细的同步操作。

b. 使用wait(), notify() 时首先需要对调用对象加锁。

c. 调用 wait() 方法后，线程状态会从RUNNING 变为 WAITING ，并将当前线程加入到 lock 对象的等待队列中。

d. 其他某个锁住同一对象的线程，在调用 notify() 后，会将等待队列中的一个线程移到 lock 对象的同步队列，被移动的线程状态由BLOCKED 变为 RUNNABLE

e. 被移动到同步队列中的线程，必须要等到 notify() 的调用者将锁释放，才有机会从同步队列返回。这里只是有机会，因为锁释放后，等待线程会出现竞争，只有竞争到该锁的线程才会从 wait() 方法返回，其他的线程只能继续等待。

（注：针对初学者，对 d、e两条的附加解释： 

      假如一个线程a0调用了notifyAll（），然后会发生的事情是       blocked中所有锁对象相同的线程全部进入同步队列，他们的状态也变成了runnable      然后等到a0释放了锁资源后，同步队列中要竞争这个锁对象的线程开始竞争       最后在同步队列中没竞争到锁的，就从runnable挂起到blocked了。竞争到的就进入running ）

wait()与sleep()的区别：

        sleep是线程类(Thread)的方法,导致此线程暂停执行指定时间,给执行机会给其他线程,但是监控状态依然保持,到时后会自动恢复。调用sleep不会释放对象锁。         wait是0bject类的方法,对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象发出notify方法(或notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。