Java多线程总结
1、线程和线程池分别都有哪些状态？
线程的状态：
new 尚未启动
runnable RUNNABLE 正在执行中
blocked 阻塞的（被同步锁或者IO锁阻塞）
waiting 永久等待状态
timed_waitng 等待指定的时间重新被唤醒的状态
terminated 执行完成
线程池的状态：
RUNNING：这是正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。
SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。
STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。
TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会 执行钩子方法 terminated()。
TERMINATED：terminated()方法结束后，线程池的状态就会变成这个。
2、线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？
execute()：只能执行 Runnable 类型的任务。
submit()：可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务。
Callable 类型的任务可以获取执行的返回值，而 Runnable 执行无返回值。
3、在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
使用安全类，比如 Java. util. concurrent 下的类。
使用自动锁 synchronized。
使用手动锁 Lock。
4、创建线程池有哪几种方式？
newSingleThreadExecutor()：它的特点在于工作线程数目被限制为 1，操作一个无界的工作队 列，所以它保证了所有任务的都是被顺序执行，多会有一个任务处于活动状态，并且不允许使用 者改动线程池实例，因此可以避免其改变线程数目；
newCachedThreadPool()：它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有几个鲜明特 点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的工作线程；如果线程闲置的时 间超过 60 秒，则被终止并移出缓存；长时间闲置时，这种线程池，不会消耗什么资源。其内部使 用 SynchronousQueue 作为工作队列；
newFixedThreadPool(int nThreads)：重用指定数目（nThreads）的线程，其背后使用的是无界 的工作队列，任何时候多有 nThreads 个工作线程是活动的。这意味着，如果任务数量超过了活 动队列数目，将在工作队列中等待空闲线程出现；如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创 建，以补足指定的数目 nThreads； newSingleThreadScheduledExecutor()：创建单线程池，返回 ScheduledExecutorService，可 以进行定时或周期性的工作调度；
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：和newSingleThreadScheduledExecutor()类似， 创建的是个 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作 线程还是多个工作线程；
newWorkStealingPool(int parallelism)：这是一个经常被人忽略的线程池，Java 8 才加入这个创 建方法，其内部会构建ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，并行地处理任务，不保证处理顺 序；
ThreadPoolExecutor()：是原始的线程池创建，上面1-3创建方式都是对ThreadPoolExecutor的 封装。
5、4种常用线程池的使用方式和场景
newCachedThreadPool ()：
缓存线程池；适用于执行大量（并发）短期异步的任务；注意，任务量的负载要轻；
比如同时给很多人发送从磁盘读取的消息通知。
newFixedThreadPool()：
定长线程池；适用于执行负载重，cpu使用频率高的任务；这个主要是为了防止太多线程进行大量的线程频繁切换，得不偿失；
比如同时很多人进行商品秒杀。
newSingleThreadExecutor()：
单线程线程池； 这个一般用来执行需要按照指定顺序的任务。
newScheduledThreadPool()：
周期定长线程池； 一般是周期性的任务，不过这个可以使用其他的替代；
6、线程池是什么？什么情况下使用线程池？使用线程的好处是什么？
线程池：是一种多线程处理形式，处理线程时将任务添加到队列里，等创建好线程再执行队列里任务。线程池的线程都是后台线程。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。
什么情况下使用线程池？
1、单个任务处理时间比较短
2、处理任务数量大
使用线程的好处?
1、避免重复创建线程，减少在创建和销毁线程时所花时间，及系统的整体开销
2、避免系统创建大量线程而消耗系统资源
3、用户提交的数据能够及时得到处理，响应速度快
4、能够更好的监控和管理线程
7、sleep() 和 wait() 有什么区别
类的不同：sleep() 来自 Thread，wait() 来自 Object。
释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁。
用法不同：sleep() 时间到会自动恢复；wait() 可以使用 notify()/notifyAll()直接唤醒。
8、synchronized 和 volatile 的区别是什么
volatile 是变量修饰符；synchronized 是修饰类、方法、代码段。
volatile 仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而 synchronized 则可以保证变量的修改 可见性和原子性。
volatile 不会造成线程的阻塞；synchronized 可能会造成线程的阻塞。
9、synchronized 和 Lock 有什么区别ReentrantLock？
synchronized 可以给类、方法、代码块加锁；而 lock 只能给代码块加锁。
synchronized 不需要手动获取锁和释放锁，使用简单，发生异常会自动释放锁，不会造成死锁； 而 lock 需要自己加锁和释放锁，如果使用不当没有 unLock()去释放锁就会造成死锁。 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。
synchronized 早期的实现比较低效，对比 ReentrantLock，大多数场景性能都相差较大，但是在 Java 6 中对 synchronized 进行了非常多的改进。
主要区别如下：
ReentrantLock 使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的配合动作； ReentrantLock 必须手动获取与释放锁，而 synchronized 不需要手动释放和开启锁； ReentrantLock 只适用于代码块锁，而 synchronized 可用于修饰方法、代码块等。 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。
10、死锁
当线程 A 持有独占锁a，并尝试去获取独占锁 b 的同时，线程 B 持有独占锁 b，并尝试获取独占锁 a 的 情况下，就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。
怎么防止死锁？
尽量使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方法(ReentrantLock、 ReentrantReadWriteLock)，设置超时时间，超时可以退出防止死锁。
尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。
尽量降低锁的使用粒度，尽量不要几个功能用同一把锁。
尽量减少同步的代码块。
11、多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么？
synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第一次访问的时候 threadid 为空，jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量 级锁，通过自旋循环一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象，此 时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升级。
锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方 式，使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式，从而减低了锁带来的性能消耗。
12、说一下 synchronized 底层实现原理
synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的，monitor 对象是同步的基本实现单 元。在 Java 6 之前，monitor 的实现完全是依靠操作系统内部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态 的切换，所以同步操作是一个无差别的重量级操作，性能也很低。但在 Java 6 的时候，Java 虚拟机 对 此进行了大刀阔斧地改进，提供了三种不同的 monitor 实现，也就是常说的三种不同的锁：偏向锁 （Biased Locking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。
13、死锁的四个必要条件是什么？如何避免？
死锁的四个必要条件
1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
2.请求和保持条件：一个进程因为请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3.不剥夺条件：进程已经获得的资源在没有使用完之前，不能强行剥夺。
4.循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
解决死锁的基本方法：
1.预防死锁：通过设置一些限制条件，去破坏产生死锁的必要条件
2.避免死锁：在资源分配过程中，使用某种方法避免系统进入不安全的状态，从而避免发生死锁
3.检测死锁：允许死锁的发生，但是通过系统的检测之后，采取一些措施，将死锁清除掉
4.解除死锁：当检测出死锁后，便采取适当措施将进程从死锁状态中解脱出来，该方法与检测死锁配合使用
死锁相关参考：
