Java基础复习-线程与并发

这方面接触的不多，希望不会出错误

1.线程、进程和协程的区别

进程是操作系统在内存中分配的一个应用程序，进程之间互相独立，有独立的内存空间。

一条进程可以包括多条线程，线程是执行任务的主要单位，同进程内的所有线程共享该进程的数据，可以并发执行，需要同步机制避免线程对数据操作的冲突。

线程不共享的资源包括：栈、寄存器、线程局部存储、线程信息等

一条线程可以拥有多条协程，协程调度由程序（用户）来执行，而进程线程都由内核调度。Java没有实现协程（Kilim框架模拟实现了协程），Python中通过yield/send或async/await实现协程。

2.线程的6个状态

在java中，一个线程共有六种状态，状态之间可以切换

• 1.new 线程刚被创建，没有开始运行的状态
• 2.runnable （与running状态合并）调用start()方法后进入就绪/运行状态，注意start()方法会用一个新的线程去调用run()方法
• 3.blocked 线程阻塞状态，释放CPU（如试图获取锁时被其他线程占用）
• 4.waiting 等待状态，无限等待，通过wait(),join()等方法实现，需要被其他线程唤醒或者中断
• 5.time_waiting 超时等待，为等待状态增加限时，sleep()或者带参数的wait()方法均可以实现
• 6.terminated 线程执行完毕

3.创建线程的4个方法

• 1.继承Thread类并重写run()方法创建线程
• 2.实现Runnable接口并实现run()方法创建线程
• 3.实现Callable接口并实现call()方法创建线程
• 4.通过框架如Executor创建

4.线程间的通信

通过Object类提供的wait()、notify()、notifyAll()可以实现进程间的通信，wait()方法会释放锁，notify()不会，这两个方法需要配合synchronized关键词的修饰。

5.Runnable和Callable的区别是什么

• 1.接口方法不同，一个是run()方法，另一个是call()方法
• 2.call()方法存在返回值,run()不存在返回值
• 3.Callable允许抛出异常，Runnable无法继续向上抛异常

6.volatile关键词是什么

可以用于修饰变量，用于保证该变量对于所有线程可见（线程对变量的修改可以立刻被其他线程发现），同时禁止了jvm内部的指令重排（防止指令执行顺序发生混乱）

volatile不具备原子性，仍然可能会导致多个线程对数据操作的冲突（例如线程刚读取完数据，在写入之前发生阻塞）

7.synchronized

synchronized是一个同步关键词，可以修饰类、变量、普通方法、静态方法和代码块。具有原子性、可见性和有序性，实质上是一种悲观锁和非公平锁，会导致阻塞。

1.修饰普通方法： 对于当前对象的实例，一个线程需要获得锁才能够进入这部分同步代码，完成这部分代码后线程会自动释放锁

2.修饰代码块：与修饰方法类似，主要是作用范围不同，当一个线程访问这部分代码块时会拥有锁，其他进程试图访问该对象的这部分代码时会被阻塞，不影响访问其他非同步代码块

 public  void run() {
       synchronized (this){
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

3.修饰类：一个线程访问这个类时，这个类的所有对象都会被锁定，即这个类的所有方法会共享同一把锁

4.修饰静态方法：与修饰类的情况相似，对于这个静态方法，这个类的所有实例化对象占用同一把锁

5.注意同一个对象的所有synchronized方法是共享锁的

8.乐观锁与悲观锁

都是并发情况下锁的设计思想

乐观锁

• 默认其余人不会同时修改数据，不对数据加锁。
• 在执行更新时判断数据是否被修改，若已经被修改则拒绝操作。
• 自旋CAS算法实现，包括三个操作数，待读写内存位置V，比较预期值A，准备写入的新值B，若V=A，则将A更新为B，否则自旋保持重试直到成功
• 版本号机制实现，在数据中增加一个version版本数据，数据被修改时版本+1，更新数据时需要判断当前版本号与读取版本号是否一致
• 乐观锁本身不加锁，仅仅只是进行判断。适用场景限制较高，适用于竞争不激烈的情况

悲观锁

默认别人会同时修改数据，操作数据时对数据加锁，直到完成后才释放锁。 适用于竞争激烈的场合，加锁和释放锁需要消耗额外资源，并且锁的存在影响并发性能

9.进程间的通信方式有哪些

• 1.管道：数据单向流动，亲缘进程之间的通信
• 2.命名管道：与管道类似，管道具有名称，可在文件系统中访问，对亲缘关系无要求
• 3.信号：异步通信方式，处理异步事件
• 4.共享内存：允许进程共享同一块物理内存，速度快，需要考虑并发和同步
• 5.信号量：控制进程对资源的访问，常用于同步和互斥，保护共享内存数据
• 6.消息队列MQ：进程之间传递结构化的数据
• 7.套接字Socket：允许不同主机间访问，实现分布式系统和网络通信

10.创建多线程的方式

• 直接创建多个单线程，见前面创建线程方式
• 通过线程池创建，可以提高响应速度，降低资源损耗，便于线程管理

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor)executorService;
        //设置线程池的属性
        threadPoolExecutor.setCorePoolSize(12);
        threadPoolExecutor.setMaximumPoolSize(10);
        /**
         * executorService.execute(Runnable commd);
         * executorService.submit(Callable commd)：可用FutureTask获取结果;
         */
        executorService.submit(new ThreadTest());
        executorService.submit(new ThreadTest());

线程池包括如下参数：

线程池参数	解释
corePoolSize	核心线程数，维护最小线程数量
maximumPoolSize	最大线程数，池内允许最大线程数量
keepAliveTime	空闲线程的存活时长
unit	指定keepAliveTime时间的单位
workQueue	指定线程工作队列类型
threadFactory	指定线程工厂
handler	指定超出线程和工作队列时的处理策略