主題一：Queue：

Java并發(fā)（10）- 簡單聊聊JDK中的七大阻塞隊(duì)列
解讀 Java 并發(fā)隊(duì)列 BlockingQueue
Java多線程總結(jié)之線程安全隊(duì)列Queue
并發(fā)隊(duì)列ConcurrentLinkedQueue和阻塞隊(duì)列LinkedBlockingQueue用法
Java多線程總結(jié)之聊一聊Queue ---- 棒棒的!
Core Java 并發(fā)：理解并發(fā)概念

• 并行和并發(fā)區(qū)別：

1、并行是指兩者同時(shí)執(zhí)行一件事，比如賽跑，兩個(gè)人都在不停的往前跑；
2、并發(fā)是指資源有限的情況下，兩者交替輪流使用資源，比如一段路(單核CPU資源)同時(shí)只能過一個(gè)人，A走一段后，讓給B，B用完繼續(xù)給A ，交替使用，目的是提高效率

在Java多線程應(yīng)用中，隊(duì)列的使用率很高，多數(shù)生產(chǎn)消費(fèi)模型的首選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是隊(duì)列(先進(jìn)先出)。
Java提供的線程安全的Queue可以分為阻塞隊(duì)列和非阻塞隊(duì)列。

阻塞隊(duì)列（同步隊(duì)列）--典型BlockingQueue： -- 線程安全

• 1. ArrayBlockQueue：
  一個(gè)由數(shù)組支持的有界阻塞隊(duì)列。此隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）原則對元素進(jìn)行排序。創(chuàng)建其對象必須明確大小，像數(shù)組一樣。

• 2、LinkedBlockingQueue：
  由于LinkedBlockingQueue實(shí)現(xiàn)是線程安全的，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)先出等特性，是作為生產(chǎn)者消費(fèi)者的首選，LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的話，默認(rèn)最大是Integer.MAX_VALUE，其中主要用到put和take方法，put方法在隊(duì)列滿的時(shí)候會阻塞直到有隊(duì)列成員被消費(fèi)，take方法在隊(duì)列空的時(shí)候會阻塞，直到有隊(duì)列成員被放進(jìn)來。
  LinkedBlockingQueue是一個(gè)線程安全的阻塞隊(duì)列，它實(shí)現(xiàn)了BlockingQueue接口，BlockingQueue接口繼承自java.util.Queue接口，并在這個(gè)接口的基礎(chǔ)上增加了take和put方法，這兩個(gè)方法正是隊(duì)列操作的阻塞版本。

• 3. PriorityBlockingQueue：
  類似于LinkedBlockingQueue，但其所含對象的排序不是FIFO，而是依據(jù)對象的自然排序順序或者是構(gòu)造函數(shù)所帶的Comparator決定的順序。

• 4. SynchronousQueue：
  同步隊(duì)列。同步隊(duì)列沒有任何容量，每個(gè)插入必須等待另一個(gè)線程移除，反之亦然。

非阻塞隊(duì)列（并發(fā)隊(duì)列）--典型ConcurrentLinkedQueue： -- 線程安全

• 1、ConcurrentLinkedQueue：
  ConcurrentLinkedQueue，它是一個(gè)無鎖的并發(fā)線程安全的隊(duì)列，是Queue的一個(gè)安全實(shí)現(xiàn)．Queue中元素按FIFO原則進(jìn)行排序．采用CAS操作，來保證元素的一致性。

主題二：線程：

實(shí)現(xiàn)Runnable接口比繼承Thread類所具有的優(yōu)勢：

• 適合多個(gè)相同的程序代碼的線程去處理同一個(gè)資源
• 可以避免java中的單繼承的限制
• 增加程序的健壯性，代碼可以被多個(gè)線程共享，代碼和數(shù)據(jù)獨(dú)立
  【Java并發(fā)編程】之六：Runnable和Thread實(shí)現(xiàn)多線程的區(qū)別（含代碼）

線程里存在兩個(gè)隊(duì)列：

• 阻塞隊(duì)列：wait、sleep、join
• 就緒隊(duì)列：notify喚醒、wait時(shí)間過了、

線程的不安全體現(xiàn)：

• 內(nèi)存可見性
• 操作原子性

Java并發(fā)編程：Thread類的使用
Synchronized 關(guān)鍵字使用、底層原理、JDK1.6 之后的底層優(yōu)化以及 和ReenTrantLock 的對比
一份針對于新手的多線程實(shí)踐
Java并發(fā)編程：同步容器
深入理解線程通信
java自帶線程池和隊(duì)列詳細(xì)講解

interrupt（線程中斷）：

調(diào)用Thread的interrupt結(jié)束線程:

其實(shí)調(diào)用Thread對象的interrupt函數(shù)并不是立即中斷線程，只是將線程中斷狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為true，當(dāng)線程運(yùn)行中有調(diào)用其阻塞的函數(shù)（Thread.sleep，Object.wait，Thread.join等）時(shí)，阻塞函數(shù)調(diào)用之后，會不斷地輪詢檢測中斷狀態(tài)標(biāo)志是否為true，如果為true，則停止阻塞并拋出InterruptedException異常，同時(shí)還會重置中斷狀態(tài)標(biāo)志；如果為false，則繼續(xù)阻塞，直到阻塞正常結(jié)束。

interrupt()方法有兩個(gè)作用：

• 一個(gè)是將線程的中斷狀態(tài)置位(中斷狀態(tài)由false變成true)；
• 另一個(gè)則是讓被中斷的線程拋出InterruptedException異常。

這是很重要的。這樣，對于那些阻塞方法(比如 wait() 和 sleep())而言，當(dāng)另一個(gè)線程調(diào)用interrupt()中斷該線程時(shí)，該線程會從阻塞狀態(tài)退出并且拋出中斷異常。這樣，我們就可以捕捉到中斷異常，并根據(jù)實(shí)際情況對該線程從阻塞方法中異常退出而進(jìn)行一些處理。

比如說：線程A獲得了鎖進(jìn)入了同步代碼塊中，但由于條件不足調(diào)用 wait() 方法阻塞了。這個(gè)時(shí)候，線程B執(zhí)行 threadA.interrupt()請求中斷線程A，此時(shí)線程A就會拋出InterruptedException，我們就可以在catch中捕獲到這個(gè)異常并進(jìn)行相應(yīng)處理(比如進(jìn)一步往上拋出)

關(guān)于Thread的靜態(tài)函數(shù)interrupted與Thread的對象函數(shù)isInterrupted:

• 2函數(shù)都是調(diào)用了Native函數(shù)private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
• 前者調(diào)用傳的參數(shù)為true，所以，調(diào)用interrupted函數(shù)，會在檢測線程中斷狀態(tài)標(biāo)志是否為true后，還會將中斷狀態(tài)標(biāo)志重置為false。
• 而isInterrupted函數(shù)只是檢測線程中斷狀態(tài)標(biāo)志。

如果線程在調(diào)用 Object 類的 wait()、wait(long) 或 wait(long, int) 方法，或者該類的 join()、join(long)、join(long, int)、sleep(long) 或 sleep(long, int) 方法過程中受阻，則其中斷狀態(tài)將被清除，它還將收到一個(gè) InterruptedException。 我們可以捕獲該異常，并且做一些處理。
另外，Thread.interrupted()方法是一個(gè)靜態(tài)方法，它是判斷當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)，需要注意的是，線程的中斷狀態(tài)會由該方法清除。換句話說，如果連續(xù)兩次調(diào)用該方法，則第二次調(diào)用將返回 false（在第一次調(diào)用已清除了其中斷狀態(tài)之后，且第二次調(diào)用檢驗(yàn)完中斷狀態(tài)前，當(dāng)前線程再次中斷的情況除外）。

JAVA多線程之中斷機(jī)制(如何處理中斷？)

Sleep（線程睡眠）：

Wait：

Join（線程合并）：

線程合并是優(yōu)先執(zhí)行調(diào)用該方法的線程，再執(zhí)行當(dāng)前線程
所謂合并，就是等待其它線程執(zhí)行完，再執(zhí)行當(dāng)前線程，執(zhí)行起來的效果就好像把其它線程合并到當(dāng)前線程執(zhí)行一樣。

Yield（線程讓步）：

線程讓步用于正在執(zhí)行的線程，在某些情況下讓出CPU資源，讓給其它線程執(zhí)行，來看一個(gè)小例子：

主題三：多線程：

Future、Callable、FutureTask：

Java并發(fā)編程：Callable、Future和FutureTask

• Callable和Future，它倆很有意思的，一個(gè)產(chǎn)生結(jié)果，一個(gè)拿到結(jié)果。
• Callable接口類似于Runnable，從名字就可以看出來了，但是Runnable不會返回結(jié)果，并且無法拋出返回結(jié)果的異常，
• 而Callable功能更強(qiáng)大一些，被線程執(zhí)行后，可以返回值，這個(gè)返回值可以被Future拿到，也就是說，F(xiàn)uture可以拿到異步執(zhí)行任務(wù)的返回值
• FutureTask實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)接口，Runnable和Future，所以它既可以作為Runnable被線程執(zhí)行，又可以作為Future得到Callable的返回值，那么這個(gè)組合的使用有什么好處呢？假設(shè)有一個(gè)很耗時(shí)的返回值需要計(jì)算，并且這個(gè)返回值不是立刻需要的話，那么就可以使用這個(gè)組合，用另一個(gè)線程去計(jì)算返回值，而當(dāng)前線程在使用這個(gè)返回值之前可以做其它的操作，等到需要這個(gè)返回值時(shí)，再通過Future得到。

Java進(jìn)階之FutureTask的用法及解析

Synchronized：

既保證了多線程的并發(fā)有序性，又保證了多線程的內(nèi)存可見性

• synchronized底層的原理是跟jvm指令和monitor有關(guān)系的。

• synchronized一般是對對象加鎖，對類加鎖也就是對類對象加鎖。如果使用了synchronized關(guān)鍵字，在底層編譯后的jvm指令中，會有monitorenter和monitorexit兩個(gè)指令。線程進(jìn)入synchronized代碼片段，執(zhí)行monitorenter指令對monitor計(jì)數(shù)器加1，這樣其他線程發(fā)現(xiàn)monitor的計(jì)數(shù)器不為0，就阻塞等待：

  
  

• 線程出synchronized代碼片段，執(zhí)行monitorexit指令就是對monitor計(jì)數(shù)器減1，這樣其他線程發(fā)現(xiàn)monitor的計(jì)數(shù)器為0，就可以拿到鎖，給monitor的計(jì)數(shù)器加1，然后執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯了：

  
  

• 上面的是針對synchronized對對象、類加鎖的底層原理。方法加鎖不是通過monitor指令，而是通過ACC_SYNCHORNIZED關(guān)鍵字，判斷方法是否同步。

Synchronized和Lock比較：

synchronized四種鎖狀態(tài)的升級

• 鎖可以升級但不能降級：無鎖狀態(tài)->偏向鎖狀態(tài)->輕量級鎖狀態(tài)->重量級鎖狀態(tài)
• 偏向鎖通過對比 Mark Word 解決加鎖問題，避免執(zhí)行CAS操作。
• 輕量級鎖是通過用 CAS 操作和自旋來解決加鎖問題，避免線程阻塞和喚醒而影響性能。
• 重量級鎖是將除了擁有鎖的線程以外的線程都阻塞。

synchronized四種鎖狀態(tài)的升級

synchronized 關(guān)鍵字原理
Java并發(fā)編程：synchronized

atomic（原子類包）：

java.util.concurrent.atomic，該包是對Java部分?jǐn)?shù)據(jù)類型的原子封裝，在原有> 數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)上，提供了原子性的操作方法，保證了線程安全
雖然使用CAS可以實(shí)現(xiàn)非阻塞式的原子性操作，但是會產(chǎn)生ABA問題

• Compare and Swap, 翻譯成比較并交換。
• CAS有3個(gè)操作數(shù)，內(nèi)存值V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。
• java應(yīng)用：
  java.util.concurrent包中借助CAS實(shí)現(xiàn)了區(qū)別于synchronouse同步鎖的一種樂觀鎖。
  java.util.concurrent包完全建立在CAS之上的，沒有CAS就不會有此包。可見CAS的重要性。
• ABA問題解決：
  JDK的atomic包里提供了一個(gè)類AtomicStampedReference來解決ABA問題。如果當(dāng)前引用 == 預(yù)期引用，并且當(dāng)前標(biāo)志等于預(yù)期標(biāo)志，則以原子方式將該引用和該標(biāo)志的值設(shè)置為給定的更新值。

自旋鎖存在的問題：

• 如果某個(gè)線程持有鎖的時(shí)間過長，就會導(dǎo)致其它等待獲取鎖的線程進(jìn)入循環(huán)等待，消耗CPU。使用不當(dāng)會造成CPU使用率極高。
• 上面Java實(shí)現(xiàn)的自旋鎖不是公平的，即無法滿足等待時(shí)間最長的線程優(yōu)先獲取鎖。不公平的鎖就會存在“線程饑餓”問題。

自旋鎖的優(yōu)點(diǎn)：

• 自旋鎖不會使線程狀態(tài)發(fā)生切換，一直處于用戶態(tài)，即線程一直都是active的；不會使線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，減少了不必要的上下文切換，執(zhí)行速度快
• 非自旋鎖在獲取不到鎖的時(shí)候會進(jìn)入阻塞狀態(tài)，從而進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，當(dāng)獲取到鎖的時(shí)候需要從內(nèi)核態(tài)恢復(fù)，需要線程上下文切換。 （線程被阻塞后便進(jìn)入內(nèi)核（Linux）調(diào)度狀態(tài)，這個(gè)會導(dǎo)致系統(tǒng)在用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間來回切換，嚴(yán)重影響鎖的性能）

自旋鎖與互斥鎖：

• 自旋鎖與互斥鎖都是為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)資源共享的機(jī)制。
• 無論是自旋鎖還是互斥鎖，在任意時(shí)刻，都最多只能有一個(gè)保持者。
• 獲取互斥鎖的線程，如果鎖已經(jīng)被占用，則該線程將進(jìn)入睡眠狀態(tài)；獲取自旋鎖的線程則不會睡眠，而是一直循環(huán)等待鎖釋放。

CAS原理分析
java的atomic包使用

Volatile：

• volatile可以保證內(nèi)存可見性，不能保證并發(fā)有序性，既保證不了執(zhí)行的原子性
• 防止指令重排

你應(yīng)該知道的 volatile 關(guān)鍵字
Java并發(fā)編程：volatile關(guān)鍵字解析

相比于synchroinized來說，volatile要輕量很多，執(zhí)行的成本會更低。原因是volatile不會引起線程上下文的切換和調(diào)度，但是它與synchronized的意義其實(shí)是有區(qū)別的。synchronized關(guān)鍵字主要體現(xiàn)的是互斥性。

ReentrantLock、Condition：

• 線程互斥： 實(shí)現(xiàn)提供了比使用synchronized 方法和語句可獲得的更廣泛的鎖定操作，它能以更優(yōu)雅的方式處理線程同步問題。
• 線程通信：

• Condition將 Object 監(jiān)視器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的對象，以便通過將這些對象與任意 Lock 實(shí)現(xiàn)組合使用，為每個(gè)對象提供多個(gè)等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用，Condition 替代了 Object 監(jiān)視器方法的使用
• Condition是被綁定到Lock上的，要創(chuàng)建一個(gè)Lock的Condition必須用newCondition()方法。
• Condition的強(qiáng)大之處在于它可以為多個(gè)線程間建立不同的Condition

ReentrantLock 實(shí)現(xiàn)原理
Java并發(fā)編程：Lock
Java線程(篇外篇)：線程和鎖

• AbstractQueuedSynchronized（AQS）：抽象的隊(duì)列式的同步器

ThreadLocal：

Java并發(fā)編程：深入剖析ThreadLocal
ThreadLocal就是這么簡單

ThreadLocal內(nèi)存泄漏的根源是：

• 由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長，如果沒有手動刪除對應(yīng)key就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，而不是因?yàn)槿跻谩?/p>

• 想要避免內(nèi)存泄露就要手動remove()掉！

線程池：

• FixedThreadPool：
  創(chuàng)建一個(gè)可重用固定線程集合的線程池，以共享的無界隊(duì)列方式來運(yùn)行這些線程。
  在FixedThreadPool中，有一個(gè)固定大小的池，如果當(dāng)前需要執(zhí)行的任務(wù)超過了池大小，那么多于的任務(wù)等待狀態(tài)，直到有空閑下來的線程執(zhí)行任務(wù)，而當(dāng)執(zhí)行的任務(wù)小于池大小，空閑的線程也不會去銷毀。
  ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);// 創(chuàng)建可以容納3個(gè)線程的線程池
• CachedThreadPool：
  創(chuàng)建一個(gè)可根據(jù)需要創(chuàng)建新線程的線程池，但是在以前構(gòu)造的線程可用時(shí)將重用它們。
  CachedThreadPool會創(chuàng)建一個(gè)緩存區(qū)，將初始化的線程緩存起來，如果線程有可用的，就使用之前創(chuàng)建好的線程，如果沒有可用的，就新創(chuàng)建線程，終止并且從緩存中移除已有60秒未被使用的線程。
  ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();// 線程池的大小會根據(jù)執(zhí)行的任務(wù)數(shù)動態(tài)分配
• SingleThreadExecutor：
  創(chuàng)建一個(gè)使用單個(gè) worker 線程的 Executor，以無界隊(duì)列方式來運(yùn)行該線程。
  SingleThreadExecutor得到的是一個(gè)單個(gè)的線程，這個(gè)線程會保證你的任務(wù)執(zhí)行完成，如果當(dāng)前線程意外終止，會創(chuàng)建一個(gè)新線程繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，這和我們直接創(chuàng)建線程不同，也和newFixedThreadPool(1)不同。
  ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 創(chuàng)建單個(gè)線程的線程池，如果當(dāng)前線程在執(zhí)行任務(wù)時(shí)突然中斷，則會創(chuàng)建一個(gè)新的線程替代它繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)
• ScheduledThreadPool：
  創(chuàng)建一個(gè)可安排在給定延遲后運(yùn)行命令或者定期地執(zhí)行的線程池。
  ScheduledExecutorService threadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);// 效果類似于Timer定時(shí)器

CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

Java并發(fā)編程：CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

1、CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠?qū)崿F(xiàn)線程之間的等待，只不過它們側(cè)重點(diǎn)不同：
　　1）、CountDownLatch一般用于某個(gè)線程A等待若干個(gè)其他線程執(zhí)行完任務(wù)之后，它才執(zhí)行；
　　2）、而CyclicBarrier一般用于一組線程互相等待至某個(gè)狀態(tài)，然后這一組線程再同時(shí)往下執(zhí)行；
　　另外，CountDownLatch是不能夠重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。
2、Semaphore其實(shí)和鎖有點(diǎn)類似，它一般用于控制對某組資源的訪問權(quán)限。