线程安全问题（多方面考虑）

概念：

       线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。

       线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。

什么时候考虑到线程安全：

     一个对象是否需要线程安全，取决于该对象是否被多线程访问。这指的是程序中访问对象的方式，而不是对象要实现的功能。要使得对象是线程安全的，要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。Java常用的同步机制是Synchronized，还包括 volatile类型的变量，显示锁以及原子变量。在多个线程中，当它们同时访问同个类时，每次执行的结果和单线程结果一致，且变量值跟预期一致，这个类则是线程安全的。

ArrayList跟Vector分别是否为线程安全：

    首先这两个类都实现了List接口，都是有序集合。

    ArrayList是线程不安全的，举例说明：

　　　　比如一个 ArrayList 类，在添加一个元素的时候，它可能会有两步来完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。在单线程运行的情况下，如果 Size = 0，添加一个元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1；而如果是在多线程情况下，比如有两个线程，线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停，线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素，因为此时 Size 仍然等于 0 （注意哦，我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦，而线程A仅仅完成了步骤1），所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行，都增加 Size 的值。那好，我们来看看 ArrayList 的情况，元素实际上只有一个，存放在位置 0，而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。

    Vector是线程安全的，理由：

             Vector的所有操作方法都被同步了，既然被同步了，多个线程就不可能同时访问vector中的数据，只能一个一个地访问，所以不会出现数据混乱的情况，所以是线程安全的。也就是：同一个vector，A线程访问的时候，B线程不能访问而挂起(等待状态)，等A释放对vector的锁以后B才能访问。

锁的特性
锁机制的两种特性：
互斥性：即同一时间只允许一个线程持有某个对象的锁，通过这种特性来实现多线程中的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需同步的代码块（复合操作）进行访问。互斥性我们也往往称为操作的原子性。
可见性：必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的，否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作从而引起不一致。

 

挂起、休眠、阻塞和非阻塞
挂起：当线程被挂起时，其会失去CPU的使用时间，直到被其他线程（用户线程或调试线程）唤醒。
休眠：同样是会失去CPU的使用时间，但是在过了指定的休眠时间之后，它会自动激活，无需唤醒(整个唤醒表面看是自动的，但实际上也得有守护线程去唤醒，只是不需编程者手动干预)。
阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程被挂起，直到满足可操作的条件。
非阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程不是被挂起等待，而是继续执行其余事情，等待条件满足了后，收到了通知（同样是守护线程去做）再执行。

挂起和休眠是独立的操作系统概念，而阻塞和非阻塞则是在资源不能得到时的两种处理方式。

在Java中显式的挂起原先是通过Thread的suspend方法来体现，现在此概念已经消失，原因是suspend/resume方法已经被废弃，它们容易产生死锁。
当suspend的线程持有某个对象锁，而resume它的线程又正好需要使用此锁的时候，死锁就产生了。
所以在现在的JDK版本中，挂起是JVM的系统行为，程序员无需干涉。休眠的过程中也不会释放锁，但它一定会在某个时间后被唤醒，所以不会死锁。现在我们所说的挂起，往往并非指编写者的程序里主动挂起，而是由操作系统的线程调度器去控制。

wait/notify，这两个方法同样是等待/通知，但它们的前提是已经获得了锁，且在wait(等待)期间会释放锁，并等待唤醒。当被其他线程唤醒后，并没有马上重新获取锁，而只是获得了重新获取锁的机会。

操作系统中睡眠、阻塞、挂起的区别形象解释：
     首先这些术语都是对于线程来说的。
　　　对线程的控制就好比你控制了一个雇工为你干活。你对雇工的控制是通过编程来实现的。
     挂起线程的意思就是你对主动对雇工说：“你睡觉去吧，用着你的时候我主动去叫你，然后接着干活”。
     使线程睡眠的意思就是你主动对雇工说：“你睡觉去吧，某时某刻过来报到，然后接着干活”。
     线程阻塞的意思就是，你突然发现，你的雇工不知道在什么时候没经过你允许，自己睡觉呢，但是你不能怪雇工，肯定你这个雇主没注意，本来你让雇工扫地，结果扫帚被偷了或被邻居家借去了，你又没让雇工继续干别的活，他就只好睡觉了。
至于扫帚回来后，雇工会不会知道，会不会继续干活，你不用担心，雇工一旦发现扫帚回来了，他就会自己去干活的。因为雇工受过良好的培训。这个培训机构就是操作系统。

　　

自旋锁和阻塞锁
 自旋锁：自旋锁只是将当前线程不停地执行循环体，不进行线程状态的改变，所以响应速度更快。但当线程数不停的增加时，性能下降明显，因为每个线程都要执行，占用CPU时间。如果线程竞争不激烈，适合使用自旋锁。
 阻塞锁：阻塞锁改变了线程的运行状态，让线程进入阻塞状态进行等待，当获得相应的信号（唤醒或者时间）时，才可以进入线程的准备就绪状态，转为就绪状态的所有线程，通过竞争，进入运行状态。
 
偏向锁、轻量锁和重量锁
 可参考文章地址：http://blog.csdn.net/lanxiangru/article/details/78355718

 

线程池

一、线程池是什么？

       线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。如果某个线程在托管代码中空闲（如正在等待某个事件），则线程池将插入另一个辅助线程来使所有处理器保持繁忙。如果所有线程池线程都始终保持繁忙，但队列中包含挂起的工作，则线程池将在一段时间后创建另一个辅助线程但线程的数目永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队，但他们要等到其他线程完成后才启动。
二、为什么要使用线程池？
       单个线程完成任务的时间主要分为：线程的创建时间、线程内任务的执行时间、线程的销毁时间。如果线程的创建和销毁时间占用整个流程的比重比较大，可以通过线程池来改善。线程池会把线程的创建、销毁尽量安排在程序的启动和结束以及一些空闲时间。在线程池中，线程数一般是固定的，所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目。
三、线程池组成：
1、线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；
2、工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；
3、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；
4、任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。