多线程并发

为什么需要多线程？

1. 为了合理利用CPU的高性能，平衡CPU，内存，IO设备的差异。

线程不安全的示例

1. 多个线程对同一个共享数据进行访问而不采取同步操作，那么操作的结果是不一致的。

并发的三要素

1. 可见性：一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到
2. 有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后来执行。
3. 原子性：即一个操作或者多个操作要么全部执行，要么都不执行。

JAVA怎么解决并发问题的：JMM java内存模型

1. JMM本质上可以理解为，java内存模型规范了JVM如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。具体来说这些方法包括了volatile，sychronized和final 三个关键字，happens-befor规则
2. 可见性，有序性，原子性
3. 原子性：在java中对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子操作，即这些操作时不可被中断的，要么执行，要么不执行。如果要实现更大范围的原子性操作，可以通过sychronized和lock来实现。由于sychronized和lock能够保证任何一时刻只有一个线程执行该代码，从而保证了原子性
4. 可见性：java提供了volatile关键字来保证可见性。当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立刻被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。普通的共享变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改后，什么时候写入主存中是不确定的，当其他线程去读取的时候，此时主存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。
5. 有序性：JMM是通过happens-befor规则来保证有序性的。

synchronized详解

1. 一把锁只能同时被一个线程获取，没有获得锁的线程只能等待。每个实例都有自己的锁(this)。sychronized修饰的方法正常执行或者抛出异常都会释放锁。
2. 对象锁，方法锁，类锁
3. synchronzied原理分析，加锁和释放锁的原理。Monitorenter和Monitorexit指令，会让对象在执行时 使其锁计数器加1或者减1。每一个对象只与一个锁相关联，而一个锁同时只能被一个线程获取。一个对象在尝试获得与这个对象相关联的锁时，Monitorenter指令会发生如下3钟情况：a.monitor计数器为0，意味着目前还没有被获取，那么这个线程就会立刻获得锁然后锁计数器+1，别的线程想获得锁就要等待。b.如果这个monitor已经拿到锁了，又重入了这把锁，那么锁计数器就会累加，并且随着重入的次数一直累加。c.这把锁已经被别的线程获取了，等待锁释放。
4. Monitorexit指令：释放对monitor的所有权，释放过程就是将monitor减1，如果减完以后，计数器不是0，代表是重入进来的，当前线程还继续持有这把锁，如果计数器变成0了，则释放锁。
5. 可重入原理：synchronized先天具有重入性，每个对象拥有一个计数器，当线程获取该对象时，计数器加1，释放锁后计数器减1
6. happens-befor规则：如果A happens-bofore B，则A的执行结果对B可见，并且A的执行顺序先于B。

线程状态

1. 新建，运行，阻塞，等待，死亡
2. 线程使用方式，实现Runable接口，Callable接口，继承Thread
3. 线程中断，通过调用线程的interrupt()方法来中断线程，interrupt()方法会设置线程中断标记，可以调用interrupted()方法判断线程是否处于中断状态

ReentrantLock

1. 锁的实现，synchronized是JVM实现的，而ReentrantLock是JDK实现的
2. 性能，新版本对synchronized进行了很多优化，例如自旋锁等。
3. 等待可中断，当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待。ReentrantLock可中断，synchronized不行。
4. 公平锁，synchronized是非公平的，ReentrantLock默认是非公平的，也可以是公平的。
5. 使用选择：除非需要使用ReentrantLock的高级功能，否则优先使用synchronized，因为它是JVM实现的一种锁机制，原生地支持，并且不用担心没有释放锁而导致死锁问题。

线程之间的协作

1. join()，在线程中调用另一个线程的join()方法，会将当前线程挂起，而不是忙等待，直到目标线程结束。