【并发编程 | 第一篇】线程相关基础知识
1.并发和并行有什么区别
并发是指多核CPU上的多任务处理，多个任务在同一时刻真正同时执行。
并行是指单核CPU上的多任务处理，多个任务在同一时间段内交替执行，通过时间片轮转实现交替执行，用于解决IO密集型瓶颈。
如何理解线程安全呢？
如果一段代码块或者一个方法被多个线程同时并发执行，其中的共享内容还能够有序正确的执行，就说明是线程安全的。
线程安全满足三个要素：
原子性：一个操作如果执行要么成功，要么失败，不会只执行一部分。
可以通过同步关键字 synchronized 或原⼦操作，如 AtomicInteger 来保证原子性。
可见性：当一个线程修改共享变量后，其他变量可以及时看到。
可以通过 volatile 关键字来保证可⻅性。
有序性：确保线程不会因为死锁、饥饿、活锁等问题导致无法继续执行。
2.线程和进程的区别
进程：进程简单点说就是我们的电脑上启动的一个个应用，它是操作系统分配资源的最小单位。
线程：线程是进程中的独立执行单元。多个线程可以共享一个进程的资源，如内存，每个线程都有自己独立的栈和寄存器。
线程间是如何进行通信的？
原则上可以通过消息传递和共享内存两种⽅法来实现。
Java 采用的是共享内存的并发模型。 这个模型被称为 Java 内存模型，简写为 JMM，它决定了⼀个线程对共享变量的写入，何时对另外⼀个线程可见。 当然了，本地内存是 JMM 的⼀个抽象概念，并不真实存在。
用一句话来概括就是：共享变量存储在主内存中，每个线程的私有本地内存，存储的是这个共享变量的副本。
线程A和线程B之间要通信，有两个步骤：
1、线程A把本地内存A中的共享变量副本刷新到主内存中。
2、线程 B 到主内存中读取线程 A 刷新过的共享变量，再同步到⾃⼰的共享变量副本中。
3.线程有几种创建方式？
有三种，继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口。
第一种需要重写父类的run（）方法，并调用start（）方法启动线程。
class ThreadTask extends Thread {
public void run() {
System.out.println("我是继承Thread类创建多线程");
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTask task = new ThreadTask();
task.start();
}
}
这种继承Thread类创建线程的方法缺点是，如果该类已经继承其他类，就不能继承Thread类了，因为Java是不支持多重继承的。
第二种实现Runnable接口并重写run（）方法， 并且将实现类的对象作为参数传递给Thread类的构造方法，最后调用start（）方法开启线程。
class RunnableTask implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("我是通过实现Runnable接口创建多线程");
}
public static void main(String[] args) {
RunnableTask task = new RunnableTask();
Thread thread = new Thread(task);
thread.start();
}
}
这种方法的优点是避免了Java的单继承的限制，且更加符合面向对象的编程思想，因为Runnable接口将任务代码和线程控制的代码解耦了。
第三种实现Callable接口并重写call（）方法，创建FutureTask对象，参数为实现Callable接口的示例对象，然后创建Thread对象，参数为FutureTask对象，最后调用start（）方法启动线程。
class CallableTask implements Callable {
public String call() {
return "我是通过实现Callable接口来创建多线程";
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CallableTask task = new CallableTask();
FutureTask futureTask = new FutureTask<>(task);
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();
System.out.println(futureTask.get());
}
}
这种⽅法的优点是可以获取线程的执⾏结果。
启动一个Java程序，你能说说里面有哪些线程吗？
首先是main线程，这是程序执行的入口
垃圾回收线程，它是一个后台线程，负责回收不再使用的对象
编译器线程，如JIT，负责把一部分热点代码编译后放到codeCache
调用start（）方法可以执行run（）方法，为什么不直接调用run（）方法？
当调用start()方法时，会创建一个新的线程，并异步执行run（）方法。
如果直接调用run（）方法，就是一个普通方法的调用，不会创建新的线程，会在当前线程下直接执行，也就无法达到多线程的目的了。
也就是说，调用start() ⽅法会通知 JVM，去调⽤底层的线程调度机制来启动新线程。
调用start（）方法后，线程处于就绪状态，等待底层操作系统调度，一旦调度执行，就会执行run（）方法中的内容。
4.线程中有哪些常用的调度方法？
如start（）启用线程等待操作系统调度执行，sleep()让线程休眠一段时间，wait（）会让当前线程进入等待，notify（）会唤醒一个正在等待的线程。
讲讲wait和notify方法
当线程 A 调⽤共享对象的 wait() ⽅法时，线程 A 会被阻塞挂起，直到线程 B 调用了共享对象的 notify() 方法或者 notifyAll() 方法；
其他线程调用线程A的interrupt() ⽅法，导致线程 A 抛出 InterruptedException 异常。
线程 A 调用共享对象的 wait(timeout) ⽅法后，没有在指定的 timeout 时间内被其它线程唤醒，那么这个方法会 因为超时而返回。
当线程 A 调⽤共享对象的 notify() ⽅法后，会唤醒⼀个在这个共享对象上调用wait 系列方法被挂起的线程。
共享对象上可能会有多个线程在等待，具体唤醒哪个线程是随机的。
讲讲sleep方法
当线程A调用了Thread的sleep方法后，线程A会暂时让出指定时间的执行权。
指定的睡眠时间到了之后，线程A会继续参与执行权的争夺。
讲讲yield方法
yield方法是让当前线程让出CPU的使用权，回到就绪状态。但是线程调度器可能会忽略。
讲讲Interrupt方法
interrupt() 方法用于通知线程停⽌，但不会直接终⽌线程，需要线程自行处理中断标志。 常与 isInterrupted() 或 Thread.interrupted() 配合使用。
5.线程有几种状态？
一般6种，new代表线程创建并未启动，runnable代表线程处于就绪或正在运行的状态，由操作系统调度，blocked代表线程被阻塞，可能是获取锁失败，waiting代表等待线程的通知timed_waiting
代表线程等待一段时间，超时会自动恢复，terminated 代表线程执⾏完毕，生命周期结束。
也就是说，线程的周期可以分为五个阶段：新建，就绪，运行，阻塞，终止。线程运行时会根据状态的变化来随时变化。
通过一个表格对线程状态的总结：
| 状态 | 说明 |
| NEW | 当线程被创建后，如通过new Thread()，它处于新建状态。此时，线程已经被分配了必要的资源，但还没有开始执⾏ |
| RUNNABLE | 当调⽤线程的start()⽅法后，线程进⼊可运⾏状态。在这个状态下，线程可能正在运 ⾏也可能正在等待获取 CPU 时间⽚，具体取决于线程调度器的调度策略。 |
| BLOCKED | 线程在试图获取⼀个锁以进⼊同步块/⽅法时，如果锁被其他线程持有，线程将进⼊阻塞 状态，直到它获取到锁 |
| WAITING | 线程进⼊等待状态是因为调⽤了如下⽅法之⼀：Object.wait()或 LockSupport.park()。在等待状态下，线程需要其他线程显式地唤醒，否则不会⾃动 执⾏ |
| TIME_WAITING | 当线程调⽤带有超时参数的⽅法时，如Thread.sleep(long millis)、 Object.wait(long timeout) 或LockSupport.parkNanos()，它将进⼊超时等待状 态。线程在指定的等待时间过后会⾃动返回可运⾏状态。 |
| TERMINATED | 当线程的run()⽅法执⾏完毕后，或者因为⼀个未捕获的异常终⽌了执⾏，线程进⼊终止状态。⼀旦线程终⽌，它的⽣命周期结束，不能再被重新启动。 |