多线程相关基础知识
进程与线程区别：
1、进程的创建与销毁大于线程；
2、进程是操作系统分配资源的基本单位，线程是操作系统调度的基本单位；
3、一个进程内可以有多个线程，一条线程只能存于一个进程内；
4、进程之间资源分配是独立的，线程之间共享进程中的资源；
概念：
临界区：各个线程共享的资源，但每次只能有一条线程使用；
死锁：线程之间互相等待对方的占用的资源，以至于无法进行下一步工作(线程状态不变)；
活锁：线程之间互相谦让，以至于无法进行下一步工作(线程状态会变)；
饥饿：线程无法获得所需的资源；
并发级别：
阻塞：在某线程释放资源之前，其它线程无法继续执行；(悲观策略，认为冲突一定会产生)
无饥饿：各条线程都有机会执行，先来后到、公平锁；
无障碍：不会阻塞，但共享数据发生了冲突，则会把相关线程所做修改回滚；（乐观策略，认为冲突不一定会产生）
无锁：所有线程都可以对临界区访问，会有一个无穷循环，线程会一直访问临界区，直到没有冲突，修改成功；
无等待：不会被锁定，有限步完成，比如先读数据，在适时的时候写回；
达到线程安全的三条性质：
原子性：一个操作是不可中断的，要么全部执行成功要么全部执行失败，有着“同生共死”的感觉；
可见性：指当一个线程修改了共享变量后，其他线程能够立即得知这个修改；
有序性：为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令进行重排序，但在单线程里最终执行结果不变；
两个核心：
JMM；
Happen-Before规则：Java虚拟机和执行系统会对指令重排序，但也是有一定规则不能违背的；
线程实现：
1、继承Thread；
2、实现Runnable接口；
3、用Future、Callable，带返回值地创建；
4、使用线程池创建；
线程生命周期：
新建、就绪、运行、阻塞、死亡；（其中就绪、运行、阻塞可以相互转化）
终止线程和线程中断：
终止：线程对象.stop() 直接停止线程；
中断：线程对象.interrupt() 标记中断，
当前线程.isInterrupted() 判断线程是否有中断标记，
当前线程.interrupted() 判断线程是否有中断标记，有则清除标记；
关键字：
Object中的：
等待和通知：wait(交出锁)、notify/notifyAll；
Thread中的：
join(等待该线程结束)、yield(当前线程让出CPU，重新去竞争)、sleep(暂停，不交出锁)；
线程其它相关：
1、线程组：对线程组操作，相当于对线程组里的所有线程操作；
2、守护线程：用户线程结束后，守护线程就会结束；
3、线程优先级：高优先级有更大的概率获取资源；
锁：
1、synchronized：Java的原生锁，可以用在类、方法、代码块、变量、对象上；
2、重入锁(ReentrantLock)：可以多次获得同一把锁，但同时也需要同样多次释放锁；
重入锁可以有中断响应、锁等待时限、设置公平锁；
公平锁：即线程按先来后到的顺序获取资源；
使用Condition，类似wait、notify；
3、读写锁(ReadWriteLock)：线程间允许同时读(非阻塞)，但多线程间(读、写)，(写、写)操作是阻塞的;
4、信号量：允许指定多条线程进入临界区；
5、计数器(CountDownLatch)：即指定多条线程完成某样工作，当前线程才继续执行(执行完一条线程，计数器就-1，不可复用)；
6、循环栅栏(CyclicBarrier)：即指定多条线程完成某样工作，这些线程就会暂停，等待再次唤醒执行(可复用)；
计数器与循环栅栏对比：
0、可复用和不可复用；
1、计数器 指定的线程运行到了计算器处，计数器就-1，该线程还是会执行后序操作；
2、循环栅栏 等待所有指定线程运行到循环栅栏处，这些线程就会挂起；
线程池：
1、固定线程池内线程数；newFixedThreadPool
2、单一线程的线程池；newSingleThreadExecutor
3、不确定条数线程的线程池；newCacheThreadPool
4、自定义核心线程数和最大线程数的线程池；ThreadPoolExecutor
5、定时任务，可以指定每条线程执行任务的间隔(scheduleAtFixeRate、scheduleWithFixedDelay);
scheduleAtFixeRate间隔为指定间隔；
scheduleWithFixedDelay间隔为指定间隔+任务执行时间;
6、以上其中1、2、3的底层都是由4实现的
ThreadPoolExecutor构造函数有以下参数：
corePoolSize：表示核心线程数(一直存活的)；
maximumPoolSize:表示线程池里最大线程数(当核心线程数不够用时)；
keepAliveTime：表示除了核心线程之外的其它线程，可以存活多久；
unit：keepAliveTime的时间单位;
workQueue：任务队列，在等待执行的任务；
threadFactory：线程工厂，用来创建线程；
handler：拒绝策略(线程池已经达到最大数量、任务队列也满了时，所做的操作)；
7、线程增强：
线程池可以为每条线程编写线程执行前置方法(beforeExecure)、结束方法(afterExecute)、线程池结束方法(terminated)；
8、使用线程池，开启线程的方法：
线程池实例.submit 、 线程池实例.execute()
二者不同：
submit有返回值，会把返回结果封装到Future<?>中，其中异常信息也会包含在Future<?>中；
execute无返回值，有异常会直接抛出；
9、Fork/Join
可以把一个大任务，用线程分成若干个小任务(Fork)，最后再把结果合并(Join)；
Java虚拟机中的锁优化：
1、偏向锁：线程ID记录在对象头中(Mark Word)，每次只需检查ID相符就可以直接进入代码块，若ID不同则说明有竞争，偏向锁 失效；
2、轻量锁：在栈帧中起一个锁记录，记录对象头；
每次线程获取锁需要去更新对象头中指向栈帧中的记录，若成功则进入同步代码块；
若失败，则判断对象头部是否已经指向了当前线程所在的栈当中，是则继续执行；
若否则说明有多条线程竞争，膨胀为重量锁；
偏向锁只适用于在只有一个线程执行同步代码块的情况；
轻量级锁的“轻”在于当没有多线程竞争的情况下，只利用简单的CAS操作来代替操作系统互斥量在减少开销，所以要轻；
3、自旋锁：挂起再唤醒需要更多的消耗，让当前线程做几个空循环，可能过一会它就获得了锁；
4、锁消除：去除不能存在共享资源竞争的锁；
线程局部变量(ThreadLocal)：
1、适用于线程间不用共享的，但每个线程都需要用到的资源；若使用一个普通全局变量，容易在多线程下被写乱；
2、ThreadLocal内部类似一个Map，键为线程本身，值为对应的资源，所以不同线程访问到是不同的资源；
无锁：
1、使用CAS(比较替换)达到无锁；
2、即需要三个参数，‘这个变量现在应该是怎么样的(预期值)’、‘这个值(当前值)’、‘需要赋予的新值(新值)’；
3、即比较预期值和当前值，若相等，则把当前值更新为新值；不相等，则说明被其它线程修改过了，得重新获取；
4、使用JDK并发包中的atomic包来进行CAS操作；
等待队列SynchronousQueue：
1、该队列容量为0，在线程中使用该队列，放入一个资源，该线程就会阻塞，直到该资源被另一线程取走；
2、容量为0不是指不能放数据或只能放一个数据，而是指配对通信机制；
单例模式：
1、单线程下的：私有构造函数，私有对象字段，静态的get，判断对象有无实例化，有则直接返回，无则实例后返回；
2、多线程1：私有构造函数，静态的对象并实例化，静态的get，(因为在JVM中，静态变量会在类加载时实例)；
3、多线程2：私有构造函数，双重判断（先判断是否实例，无则加锁，在判断一次是否实例）；
4、多线程3：私有构造函数，2会过早实例化，3太麻烦效率不高；使用一个内部类，需要返回的对象写内部类里，并静态修饰；
生产者-消费者模式：
1、即部分线程负责提交资源和数据，部分线程负责处理；
2、两部分线程可能并不同步(一个快一些，一个慢一些)，所以需要一个中间的缓冲区来存储数据，以供生产者存入数据，消费者 取数据；
3、使用阻塞队列BlockigQueue作为中间缓冲区；
4、使用无锁的缓存框架Disruptor；
Future模式：
1、当数据提交给线程之后，线程会直接返回一个虚拟数据；
2、如果去获取这个虚拟数据的话，线程就会阻塞，直到真实数据准备好；
3、这样做的好处是，提交了数据之后，当前线程可以先执行其它任务，不必一直等待当前任务；
4、整个过程就像网购下单付款后，立刻收到的只是一个订单，快递得过几天才到，但这期间我们可以干其它事；
5、JDK中的Future模式(Callable<>接口，Future<>获取结果)
并行流水线：
1、适用于各条线程之间有很强的联系关系，该例子是要计算（B+C）*B/2，但数据在不同线程；
2、将算式分解为：thread1:A=B+C thread2:D=A*B thread3:D=D/2
3、流程:B、C数据进入线程1处理，线程1把A数据传递给线程2处理，线程2把D数据传递给线程3处理;
4、在此期间，当A数据到达线程2时，线程1又可以处理一个新的数据......
