進程與線程的區(qū)別

• 進程：是系統(tǒng)進行分配和管理資源的基本單位
• 線程：進程的一個執(zhí)行單元，是進程內(nèi)調(diào)度的實體、是CPU調(diào)度和分派的基本單位，是比進程更小的獨立運行的基本單位。線程也被稱為輕量級進程,線程是程序執(zhí)行的最小單位。
• 一個程序至少一個進程，一個進程至少一個線程。
• 進程有自己的獨立地址空間，每啟動一個進程，系統(tǒng)就會為它分配地址空間，建立數(shù)據(jù)表來維護代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這種操作非常昂貴。 而線程是共享進程中的數(shù)據(jù)的，使用相同的地址空間，因此CPU切換一個線程的花費遠比進程要小很多，同時創(chuàng)建一個線程的開銷也比進程要小很多。 線程之間的通信更方便，同一進程下的線程共享全局變量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，而進程之間的通信需要以通信的方式進行。 如何處理好同步與互斥是編寫多線程程序的難點。 多進程程序更健壯，進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產(chǎn)生影響， 而線程只是一個進程中的不同執(zhí)行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，所以可能一個線程出現(xiàn)問題，進而導(dǎo)致整個程序出現(xiàn)問題

線程的狀態(tài)及其相互轉(zhuǎn)換

初始(NEW)：新創(chuàng)建了一個線程對象，但還沒有調(diào)用start()方法。
運行(RUNNABLE):處于可運行狀態(tài)的線程正在JVM中執(zhí)行，但它可能正在等待來自操作系統(tǒng)的其他資源，例如處理器。
阻塞(BLOCKED)：線程阻塞于synchronized鎖，等待獲取synchronized鎖的狀態(tài)。
等待(WAITING)：Object.wait()、join()、 LockSupport.park(),進入該狀態(tài)的線程需要等待其他線程做出一些特定動作（通知或中斷）。
超時等待(TIME_WAITING)：Object.wait(long)、Thread.join()、LockSupport.parkNanos()、LockSupport.parkUntil，該狀態(tài)不同于WAITING，它可以在指定的時間內(nèi)自行返回。
終止(TERMINATED)：表示該線程已經(jīng)執(zhí)行完畢自己結(jié)束，或者產(chǎn)生了異常而結(jié)束。

創(chuàng)建線程的方式

• 繼承Thread，并重寫父類的run方法
• 實現(xiàn)Runable接口，并實現(xiàn)run方法
• 使用匿名內(nèi)部類
• Lambda表達式
• 線程池

什么是線程安全性

當(dāng)多個線程訪問某個類,不管運行時環(huán)境采用何種調(diào)度方式或者這些線程如何交替執(zhí)行,并且在主調(diào)代碼中不需要任何額外的同步或協(xié)同,這個類都能表現(xiàn)出正確的行為,那么就稱這個類為線程安全的。----《并發(fā)編程實戰(zhàn)》

• 什么是線程不安全？
  多線程并發(fā)訪問時，得不到正確的結(jié)果。

原子性操作

一個操作或者多個操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程不會被任何因素打斷，要么就都不執(zhí)行。
volatile關(guān)鍵字僅僅保證可見性，并不保證原子性 ? synchronize關(guān)機字，使得操作具有原子性。

synchronized關(guān)鍵字

• 內(nèi)置鎖

每個java對象都可以用做一個實現(xiàn)同步的鎖，這些鎖稱為內(nèi)置鎖。線程進入同步代碼塊或方法的時候會自動獲得該鎖，在退出同步代碼塊或方法時會釋放該鎖。獲得內(nèi)置鎖的唯一途徑就是進入這個鎖的保護的同步代碼塊或方法。

• 互斥鎖

內(nèi)置鎖是一個互斥鎖，這就是意味著最多只有一個線程能夠獲得該鎖，當(dāng)線程A嘗試去獲得線程B持有的內(nèi)置鎖時，線程A必須等待或者阻塞，直到線程B釋放這個鎖，如果B線程不釋放這個鎖，那么A線程將永遠等待下去。

• 修飾普通方法：鎖住對象的實例
• 修飾代碼塊： 鎖住一個對象 synchronized (lock) 即synchronized后面括號里的內(nèi)容
• 修飾Class： 鎖住整個類
• 修飾靜態(tài)方法：鎖住整個類
  當(dāng)作用于靜態(tài)方法時，鎖住的是Class實例，又因為Class的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在永久帶PermGen（jdk1.8則是metaspace），永久帶是全局共享的，因此靜態(tài)方法鎖相當(dāng)于類的一個全局鎖，會鎖所有調(diào)用該方法的線程；

//放在方法 鎖得是對象 和 synchronized(this)是一樣的
    public synchronized void lockMethod(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lockMethod");
    }
    
    public void lockMethod_CodeBlockByThis() {
        //代碼塊 this鎖的是對象
        synchronized(this) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lockMethod_CodeBlockByThis");
        }
    }

    //類鎖
    public void lockMethod_CodeBlockByClass() {
        //代碼塊 Class鎖的是類，無論任何地方，任何類只要是鎖的是同一個class，并發(fā)時都會等待
        synchronized(ThreadDemo.class) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"lockMethod_CodeBlockByClass");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //放在靜態(tài)方法上，鎖的是當(dāng)前的class，此處的鎖和synchronized(ClassA.class)是同樣的
    public synchronized static void lockStaticMethod() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" lockStaticMethod");

    }

volatile關(guān)鍵字及其使用場景

指令重排：CPU和編譯器為了提升程序執(zhí)行的效率，會按照一定的規(guī)則允許進行指令優(yōu)化，在某些情況下，這種優(yōu)化會帶來一些執(zhí)行的邏輯問題，主要的原因是代碼邏輯之間是存在一定的先后順序，在并發(fā)執(zhí)行情況下，會發(fā)生二義性，即按照不同的執(zhí)行邏輯，會得到不同的結(jié)果信息。

• 能且僅能修飾變量
• 保證該變量的可見性，volatile關(guān)鍵字僅僅保證可見性，并不保證原子性
• 禁止指令重排序
• A、B兩個線程同時讀取volatile關(guān)鍵字修飾的對象，A讀取之后，修改了變量的值,修改后的值，對B線程來說，是可見
• 使用場景 1：作為線程開關(guān) 2：單例，修飾對象實例，禁止指令重排序

單例與線程安全

• 餓漢式--本身線程安全
  在類加載的時候，就已經(jīng)進行實例化，無論之后用不用到。如果該類比較占內(nèi)存，之后又沒用到，就白白浪費了資源。

public class HungerSingleton {

    private static HungerSingleton ourInstance = new HungerSingleton();

    public static HungerSingleton getInstance() {
        return ourInstance;
    }

    private HungerSingleton() {
    }

}

• 懶漢式 -- 最簡單的寫法是非線程安全的
  在需要的時候再實例化

public class LazySingleton {

    private static volatile LazySingleton ourInstance = null;

    public static LazySingleton getInstance() {
        if(null == ourInstance){
            synchronized (ourInstance){
                if(ourInstance == null){
                    ourInstance = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return ourInstance;
    }

    private LazySingleton() {
    }
}

如何保證單例？
private私有的空參構(gòu)造器
static的對象和方法getInstance

如何避免線程安全性問題

• 線程安全性問題成因

   多線程環(huán)境
   多個線程操作同一共享資源
   對該共享資源進行了非原子性操作
  

  • 如何避免

  打破成因中三點任意一點
  1：多線程環(huán)境--將多線程改單線程（必要的代碼，加鎖訪問）
  2：多個線程操作同一共享資源--不共享資源（ThreadLocal、不共享、操作無狀態(tài)化、不可變）
  3：對該共享資源進行了非原子性操作-- 將非原子性操作改成原子性操作（加鎖、使用JDK自帶的原子性操作
  的類、JUC提供的相應(yīng)的并發(fā)工具類）