多线程基础概念

1、进程与线程

操作系统划分的功能单元，拥有自己的私有虚拟空间。线程是包含在进程中的执行单元。

线程的状态：新建状态，就绪状态(执行了start方法)，运行状态，阻塞状态(执行wait方法等待阻塞，获取同步锁，sleep，join，IO请求)，死亡状态(执行完毕或者异常退出run方法)。

2、java线程栈与java实例

java线程工作时是从主内存中拷贝的变量副本，当线程操作完这个变量时再写回主内存，线程是不能直接使用主内存变量的。当多线程共享一个实例的时候，就会出现线程安全的问题，要保证java实例的原子性和可见性，就要使用锁的机制。

3、生产者与消费者问题，哲学家进餐问题。

面向作业流的，在生产者和消费者之间建立缓冲区作为管道消息交互，异步处理业务。

实现方法一：利用Object的wait()和notify()方法

不满足条件object.wait()等待，执行完之后object.notifyAll()通知其他线程

实现方法二：await() signal()方法 比wait notify具有更大的灵活性，通过在Lock对象上调用newCondition()方法将条件变量和锁对象绑定控制并发访问。

// 锁

final Lock lock = new ReentrantLock()

// 条件变量1

final Condition cond1 = lock.newCondition();

// 条件变量2

final COndition cond2 = lock.newCondition();

// 生产方法

product(){

// 获取锁

lock.lock();

// if条件不满足

cond1.await();

// if条件满足

XXX 业务代码

// 执行完成

cond1.signalAll();

cond2.signalAll();

// 释放锁

lock.unlock();

}

// 消费方法

consume(){

// 原理同上，条件换成cond2

cond2.await()

}

方法三：BlockingQueue阻塞队列，队列内部实现了同步，实现方式就是方法二

put()方法，生产者线程，当容量满时，自动阻塞

take()方法，消费者线程，容量为0时，自动阻塞

4、线程安全

线程锁，synchronize ReentrantLock volatitle

java线程安全的目的是要控制多个线程对某个资源的有序访问和修改。这个涉及java内存模型和java的同步机制。

主内存和线程工作内存的关系：当我们new一个对象的时候是在主内存中的，线程保存的是对象的副本，线程之间是不能直接通信的，主内存是多个线程共享的，

当线程要操作某个对象的时候顺序是这样的：

（1）从主内存复制变量到线程工作内存read and load

（2）执行代码，改变值。use and assign

（3）用工作内存数据刷新主内存

那么，什么是有序性呢 ？线程在引用变量时不能直接从主内存中引用,如果线程工作内存中没有该变量,则会从主内存中拷贝一个副本到工作内存中,这个过程为read-load,完成后线程会引用该副本。当同一线程再度引用该字段时,有可能重新从主存中获取变量副本(read-load-use),也有可能直接引用原来的副本 (use),也就是说 read,load,use顺序可以由JVM实现系统决定。

        线程不能直接为主存中中字段赋值，它会将值指定给工作内存中的变量副本(assign),完成后这个变量副本会同步到主存储区(store- write)，至于何时同步过去，根据JVM实现系统决定.有该字段,则会从主内存中将该字段赋值到工作内存中,这个过程为read-load,完成后线程会引用该变量副本，当同一线程多次重复对字段赋值时,比如：

Java代码  

1. for(int i=0;i<10;i++)   
2.  a++;  

 for(int i=0;i<10;i++)

  a++;

 

线程有可能只对工作内存中的副本进行赋值,只到最后一次赋值后才同步到主存储区，所以assign,store,weite顺序可以由JVM实现系统决定。假设有一个共享变量x，线程a执行x=x+1。从上面的描述中可以知道x=x+1并不是一个原子操作，它的执行过程如下：

1 从主存中读取变量x副本到工作内存

2 给x加1

3 将x加1后的值写回主 存

如果另外一个线程b执行x=x-1，执行过程如下：

1 从主存中读取变量x副本到工作内存

2 给x减1

3 将x减1后的值写回主存 

那么显然，最终的x的值是不可靠的。假设x现在为10，线程a加1，线程b减1，从表面上看，似乎最终x还是为10，但是多线程情况下会有这种情况发生：

1：线程a从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10

2：线程b从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10

3：线程a将工作内存中x加1，工作内存中x值为11

4：线程a将x提交主存中，主存中x为11

5：线程b将工作内存中x值减1，工作内存中x值为9

6：线程b将x提交到中主存中，主存中x为9 

同样，x有可能为11，如果x是一个银行账户，线程a存款，线程b扣款，显然这样是有严重问题的，要解决这个问题，必须保证线程a和线程b是有序执行的，并且每个线程执行的加1或减1是一个原子操作。

synchronized(锁){   

临界区代码   

}  

一个线程执行临界区代码过程如下：

1 获得同步锁

2 清空工作内存

3 从主存拷贝变量副本到工作内存

4 对这些变量计算

5 将变量从工作内存写回到主存

6 释放锁

可见，synchronized既保证了多线程的并发有序性，又保证了多线程的内存可见性。

5、四种线程池

// newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

// newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

// newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

// newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

6、java并发包详细介绍