嗨吖呀

1. 線程的5種狀態(tài)

1. java.lang.Object的常用方法

• getClass() 獲取類結(jié)構(gòu)信息
• toString() 把對(duì)象轉(zhuǎn)變成字符串
• hashCode() 獲取哈希碼
• equals(Object) 默認(rèn)比較對(duì)象的地址值是否相等，子類可以重寫比較規(guī)則
• notify() 多線程中喚醒功能
• notifyAll() 多線程中喚醒所有等待線程的功能
• wait() 讓持有對(duì)象鎖的線程進(jìn)入等待
• wait(long timeout) 讓持有對(duì)象鎖的線程進(jìn)入等待，設(shè)置超時(shí)毫秒數(shù)時(shí)間
• wait(long timeout，int nanos) 讓持有對(duì)象鎖的線程進(jìn)入等待，設(shè)置超時(shí)納秒數(shù)時(shí)間

1. 為什么Java把wait與notify放在Object中？

• 功能角度

1. wait與notify的原始目的，是多線程場(chǎng)景下，某條件觸發(fā)另一邏輯，該條件對(duì)應(yīng)的直接關(guān)系為某種對(duì)象，進(jìn)而對(duì)應(yīng)為Object，其對(duì)應(yīng)為內(nèi)存資源。
2. Thread對(duì)應(yīng)為CPU，與具體條件不是直接關(guān)系，Thread是對(duì)象的執(zhí)行依附者。

• 內(nèi)存角度

1. 線程的同步需要Monitor的管理，其與實(shí)際操作系統(tǒng)的重型資源（鎖）相關(guān)。
2. 只有涉及多線程的場(chǎng)景，才需要線程同步，如果wait與notify放在Thread，則每個(gè)Thread都需要分配Monitor，浪費(fèi)資源。
3. 如果放在Object，單線程場(chǎng)景不分配Monitor，只在多線程分配。分配Monitor的方法為檢測(cè)threadId的不同。

1. sleep、yield、wait、join的區(qū)別

2. sleep：Thread類的方法，必須帶一個(gè)時(shí)間參數(shù)。會(huì)讓當(dāng)前線程休眠進(jìn)入阻塞狀態(tài)并釋放CPU，提供其他線程運(yùn)行的機(jī)會(huì)且不考慮優(yōu)先級(jí)，但如果有同步鎖，則sleep不會(huì)釋放鎖即其他線程無(wú)法獲得同步鎖，可通過調(diào)用interrupt()方法來喚醒休眠線程。針對(duì)一個(gè)線程
3. wait：Object類的方法，只能在同步環(huán)境中被調(diào)用，必須放在循環(huán)體和同步代碼塊中，執(zhí)行該方法的線程會(huì)釋放鎖，進(jìn)入線程等待池中等待被再次喚醒(notify隨機(jī)喚醒，notifyAll全部喚醒，線程結(jié)束自動(dòng)喚醒)，喚醒后放入鎖池中競(jìng)爭(zhēng)同步鎖
4. yield：讓出CPU調(diào)度，Thread類的方法，類似sleep只是不能由用戶指定暫停多長(zhǎng)時(shí)間，并且yield()方法只能讓同優(yōu)先級(jí)的線程有執(zhí)行的機(jī)會(huì)。 yield()只是使當(dāng)前線程重新回到可執(zhí)行狀態(tài)，所以執(zhí)行yield()的線程有可能在進(jìn)入到可執(zhí)行狀態(tài)后馬上又被執(zhí)行。調(diào)用yield方法只是一個(gè)建議，告訴線程調(diào)度器我的工作已經(jīng)做的差不多了，可以讓別的相同優(yōu)先級(jí)的線程使用CPU了，沒有任何機(jī)制保證采納。
5. join：一種特殊的wait，當(dāng)前運(yùn)行線程調(diào)用另一個(gè)線程的join方法，當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)直到另一個(gè)線程運(yùn)行結(jié)束等待該線程終止。注意該方法也需要捕捉異常。等待調(diào)用join方法的線程結(jié)束，再繼續(xù)執(zhí)行。如：t.join()；//主要用于等待t線程運(yùn)行結(jié)束，若無(wú)此句，main則會(huì)執(zhí)行完畢，導(dǎo)致結(jié)果不可預(yù)測(cè)。

1. 為何不推薦使用stop()和suspend()方法?

• stop()方法不安全。它會(huì)解除由線程獲取的所有鎖定，而且如果對(duì)象處于一種不連貫狀態(tài)，那么其他線程能在那種狀態(tài)下檢查和修改它們。結(jié)果很難檢查出真正的問題所在。
• suspend()方法容易發(fā)生死鎖。調(diào)用suspend()的時(shí)候，目標(biāo)線程會(huì)停下來，但卻仍然持有在這之前獲得的鎖定。此時(shí)，其他任何線程都不能訪問鎖定的資源，除非被"掛起"的線程恢復(fù)運(yùn)行。對(duì)任何線程來說，如果它們想恢復(fù)目標(biāo)線程，同時(shí)又試圖使用任何一個(gè)鎖定的資源，就會(huì)造成死鎖。所以不應(yīng)該使用suspend()，而應(yīng)在自己的Thread類中置入一個(gè)標(biāo)志，指出線程應(yīng)該活動(dòng)還是掛起。若標(biāo)志指出線程應(yīng)該掛起，便用 wait()命其進(jìn)入等待狀態(tài)。若標(biāo)志指出線程應(yīng)當(dāng)恢復(fù)，則用一個(gè)notify()重新啟動(dòng)線程。

1. 8種線程同步方法

線程安全：同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程訪問共享變量。

1. synchronized同步方法
2. synchronized同步代碼塊
3. Lock
4. Volatile
5. wait與notify
6. Threadlocal
7. 阻塞隊(duì)列
8. 使用原子變量

1. Synchronized在靜態(tài)方法和非靜態(tài)方法的區(qū)別

synchronized 的用法可以從兩個(gè)維度上面分類：

• 根據(jù)修飾對(duì)象分類
  • 修飾代碼塊
    • synchronized(this|object) {}
    • synchronized(類.class) {}
  • 修飾方法
    • 修飾非靜態(tài)方法（對(duì)象鎖）
    • 修飾靜態(tài)方法（類鎖）
• 根據(jù)獲取的鎖分類
  • 獲取對(duì)象鎖：線程同時(shí)開始，同時(shí)結(jié)束
    • synchronized(this|object) {}
    • 修飾非靜態(tài)方法
  • 獲取類鎖：采用類鎖一次只能通過一個(gè)。
    • synchronized(類.class) {}
    • 修飾靜態(tài)方法，非靜態(tài)方法
• 使用

1. 對(duì)于靜態(tài)方法，由于此時(shí)對(duì)象還未生成，所以只能采用類鎖。
2. 只要采用類鎖，就會(huì)攔截所有線程，只能讓一個(gè)線程訪問。
3. 對(duì)于對(duì)象鎖（this），如果是同一個(gè)實(shí)例，就會(huì)按順序訪問，但是如果是不同實(shí)例，就可以同時(shí)訪問。
4. 如果對(duì)象鎖跟訪問的對(duì)象沒有關(guān)系，那么就會(huì)都同時(shí)訪問。

1. 線程的創(chuàng)建方式

啟動(dòng)線程有如下三種方式：

• 繼承Thread類創(chuàng)建線程類

（1）定義Thread類的子類，并重寫該類的run方法，該run方法的方法體就代表了線程要完成的任務(wù)。因此把run()方法稱為執(zhí)行體。

（2）創(chuàng)建Thread子類的實(shí)例，即創(chuàng)建了線程對(duì)象。

（3）調(diào)用線程對(duì)象的start()方法來啟動(dòng)該線程。

上述代碼中Thread.currentThread()方法返回當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對(duì)象。

• 通過Runnable接口創(chuàng)建線程類：使用實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式創(chuàng)建的線程可以處理同一資源，從而實(shí)現(xiàn)資源的共享.
  • 適合多個(gè)相同程序代碼的線程去處理同一個(gè)資源（多線程內(nèi)的數(shù)據(jù)共享）
  • 增加程序健壯性，數(shù)據(jù)被共享時(shí)，仍然可以保持代碼和數(shù)據(jù)的分離和獨(dú)立
  • 避免java特性中的單繼承限制
  • 更能體現(xiàn)java面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）定義runnable接口的實(shí)現(xiàn)類，并重寫該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執(zhí)行體。

（2）創(chuàng)建 Runnable實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例，并以此實(shí)例作為Thread的target來創(chuàng)建Thread對(duì)象，該Thread對(duì)象才是真正的線程對(duì)象。

（3）調(diào)用線程對(duì)象的start()方法來啟動(dòng)該線程。

• 通過Callable和Future創(chuàng)建線程

（1）創(chuàng)建Callable接口的實(shí)現(xiàn)類，并實(shí)現(xiàn)call()方法，該call()方法將作為線程執(zhí)行體，并且有返回值。

（2）創(chuàng)建Callable實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例，使用FutureTask類來包裝Callable對(duì)象，該FutureTask對(duì)象封裝了該Callable對(duì)象的call()方法的返回值。

（3）使用FutureTask對(duì)象作為Thread對(duì)象的target創(chuàng)建并啟動(dòng)新線程。

（4）調(diào)用FutureTask對(duì)象的get()方法來獲得子線程執(zhí)行結(jié)束后的返回值

1. Java中提供的線程池

Executors類提供了4種不同的線程池：newCachedThreadPool， newFixedThreadPool， newSingleThreadExecutor， newScheduledThreadPool

1. newCachedThreadPool：用來創(chuàng)建一個(gè)可以無(wú)限擴(kuò)大的線程池，適用于負(fù)載較輕的場(chǎng)景，執(zhí)行短期異步任務(wù)。（可以使得任務(wù)快速得到執(zhí)行，因?yàn)槿蝿?wù)時(shí)間執(zhí)行短，可以很快結(jié)束，也不會(huì)造成cpu過度切換）
2. newFixedThreadPool：創(chuàng)建一個(gè)固定大小的線程池，因?yàn)椴捎脽o(wú)界的阻塞隊(duì)列，所以實(shí)際線程數(shù)量永遠(yuǎn)不會(huì)變化，適用于負(fù)載較重的場(chǎng)景，對(duì)當(dāng)前線程數(shù)量進(jìn)行限制。（保證線程數(shù)可控，不會(huì)造成線程過多，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載更為嚴(yán)重）
3. newSingleThreadExecutor：創(chuàng)建一個(gè)單線程的線程池，適用于需要保證順序執(zhí)行各個(gè)任務(wù)。容易OOM。
4. newScheduledThreadPool：適用于執(zhí)行延時(shí)或者周期性任務(wù)。

1. 自定義線程池（ThreadPoolExector）

• 七大參數(shù)：

1. corePoolSize（常駐核心線程數(shù)）：當(dāng)向線程池提交一個(gè)任務(wù)時(shí)，若線程池已創(chuàng)建的線程數(shù)小于corePoolSize，即便此時(shí)存在空閑線程，也會(huì)通過創(chuàng)建一個(gè)新線程來執(zhí)行該任務(wù)，直到已創(chuàng)建的線程數(shù)大于或等于corePoolSize時(shí)，（除了利用提交新任務(wù)來創(chuàng)建和啟動(dòng)線程（按需構(gòu)造），也可以通過 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads() 方法來提前啟動(dòng)線程池中的基本線程。）
2. maximumPoolSize（線程池最大線程數(shù)）：線程池所允許的最大線程個(gè)數(shù)。當(dāng)隊(duì)列滿了，且已創(chuàng)建的線程數(shù)小于maximumPoolSize，則線程池會(huì)創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務(wù)。另外，對(duì)于無(wú)界隊(duì)列，可忽略該參數(shù)。
3. keepAliveTime（線程存活保持時(shí)間）：當(dāng)線程池中線程數(shù)大于核心線程數(shù)時(shí)，線程的空閑時(shí)間如果超過線程存活時(shí)間，那么這個(gè)線程就會(huì)被銷毀，直到線程池中的線程數(shù)小于等于核心線程數(shù)。
4. unit(時(shí)間單位)
5. workQueue（任務(wù)隊(duì)列）：用于傳輸和保存等待執(zhí)行任務(wù)的阻塞隊(duì)列。
6. threadFactory（線程工廠）：用于創(chuàng)建新線程。threadFactory創(chuàng)建的線程也是采用new Thread()方式，threadFactory創(chuàng)建的線程名都具有統(tǒng)一的風(fēng)格：pool-m-thread-n（m為線程池的編號(hào)，n為線程池內(nèi)的線程編號(hào)）。
7. handler（線程飽和策略）：當(dāng)線程池和隊(duì)列都滿了，再加入線程會(huì)執(zhí)行此策略。

• 四種拒絕策略：

1. ThreadPoolExecutor.AbortPolicy(默認(rèn))：丟棄任務(wù)并拋出RejectedExecutionException異常。
2. ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：丟棄任務(wù)，但是不拋出異常。
3. ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列最前面的任務(wù)，然后重新提交被拒絕的任務(wù)
4. ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由調(diào)用線程（提交任務(wù)的線程）處理該任務(wù)

• 配置線程池

1. CPU密集型任務(wù)：盡量使用較小的線程池，一般為CPU核心數(shù)+1。 因?yàn)?/span>CPU密集型任務(wù)使得CPU使用率很高，若開過多的線程數(shù)，會(huì)造成CPU過度切換。
2. IO密集型任務(wù)：可以使用稍大的線程池，一般為2*CPU核心數(shù)。IO密集型任務(wù)CPU使用率并不高，因此可以讓CPU在等待IO的時(shí)候有其他線程去處理別的任務(wù)，充分利用CPU時(shí)間。CPU核心線程數(shù)/1-阻塞系數(shù)（0.8~0.9）
3. 混合型任務(wù)：可以將任務(wù)分成IO密集型和CPU密集型任務(wù)，然后分別用不同的線程池去處理。

1. 線程池的狀態(tài)

• RUNNING：這是最正常的狀態(tài)，接受新的任務(wù)，處理等待隊(duì)列中的任務(wù)。線程池的初始化狀態(tài)是RUNNING。線程池被一旦被創(chuàng)建，就處于RUNNING狀態(tài)，并且線程池中的任務(wù)數(shù)為0。
• SHUTDOWN：不接受新的任務(wù)提交，但是會(huì)繼續(xù)處理等待隊(duì)列中的任務(wù)。調(diào)用線程池的shutdown()方法時(shí)，線程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
• STOP：不接受新的任務(wù)提交，不再處理等待隊(duì)列中的任務(wù)，中斷正在執(zhí)行任務(wù)的線程。調(diào)用線程池的shutdownNow()方法時(shí)，線程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。
• TIDYING（整理狀態(tài)）：所有的任務(wù)都銷毀了，workCount 為 0，線程池的狀態(tài)在轉(zhuǎn)換為 TIDYING 狀態(tài)時(shí)，會(huì)執(zhí)行鉤子方法 terminated()。因?yàn)?/span>terminated()在ThreadPoolExecutor類中是空的，所以用戶想在線程池變?yōu)?/span>TIDYING時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理；可以通過重載terminated()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 
• TERMINATED：線程池處在TIDYING狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行完terminated()之后，就會(huì)由 TIDYING -> TERMINATED。

1. 線程池中shutdown()和shutdownNow()方法的區(qū)別

shutdown只是將線程池的狀態(tài)設(shè)置為SHUTWDOWN狀態(tài)，正在執(zhí)行的任務(wù)會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下去，沒有被執(zhí)行的則中斷。而shutdownNow則是將線程池的狀態(tài)設(shè)置為STOP，正在執(zhí)行的任務(wù)則被停止，沒被執(zhí)行任務(wù)的則返回。

1. 線程池中 submit() 和 execute() 方法的區(qū)別

• execute()：只能執(zhí)行 Runnable 類型的任務(wù)。
• submit()：可以執(zhí)行 Runnable 和 Callable 類型的任務(wù)。
• submit()能獲取返回值（異步）以及處理Exception。

1. java線程池與tomcat線程池策略算法上的異同

• java線程池

1. 如果當(dāng)前運(yùn)行的線程，少于corePoolSize，則創(chuàng)建一個(gè)新的線程來執(zhí)行任務(wù)。
2. 如果運(yùn)行的線程等于或多于 corePoolSize，將任務(wù)加入 BlockingQueue。
3. 如果 BlockingQueue 內(nèi)的任務(wù)超過上限，則創(chuàng)建新的線程來處理任務(wù)。
4. 如果創(chuàng)建的線程超出 maximumPoolSize，任務(wù)將被拒絕策略拒絕。

• tomcat線程池

1. 如果當(dāng)前運(yùn)行的線程，少于corePoolSize，則創(chuàng)建一個(gè)新的線程來執(zhí)行任務(wù)。
2. 如果線程數(shù)大于 corePoolSize了，Tomcat 的線程不會(huì)直接把線程加入到無(wú)界的阻塞隊(duì)列中，而是去判斷submitedCount（已經(jīng)提交線程數(shù)）是否等于 maximumPoolSize。
   1. 如果等于，表示線程池已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行，不能再創(chuàng)建線程了，直接把線程提交到隊(duì)列，
   2. 如果不等于，則需要判斷，是否有空閑線程可以消費(fèi)。
      1. 如果有空閑線程則加入到阻塞隊(duì)列中，等待空閑線程消費(fèi)。
      2. 如果沒有空閑線程，嘗試創(chuàng)建新的線程。（這一步保證了使用無(wú)界隊(duì)列，仍然可以利用線程的 maximumPoolSize）。
   3. 如果總線程數(shù)達(dá)到 maximumPoolSize，則繼續(xù)嘗試把線程加入 BlockingQueue 中。
3. 如果 BlockingQueue 達(dá)到上限（假如設(shè)置了上限），被默認(rèn)線程池啟動(dòng)拒絕策略，tomcat 線程池會(huì) catch 住拒絕策略拋出的異常，再次把嘗試任務(wù)加入中 BlockingQueue 中。
4. 再次加入失敗，啟動(dòng)拒絕策略。

• 源碼分析

Tomcat源碼中，為擴(kuò)展線程池，主要修改了：

1. 自定義ThreadPoolExecutor，直接繼承JDK的ThreadPoolExecutor，重寫部分邏輯，線程池核心方法execute()，Tomcat簡(jiǎn)單做了修改，還是將工作任務(wù)交給父類，也就是Java原生線程池處理，但增加了一個(gè)重試策略。如果原生線程池執(zhí)行拒絕策略的情況，拋出 RejectedExecutionException 異常。這里將會(huì)捕獲，然后重新再次嘗試將任務(wù)加入到 TaskQueue ，盡最大可能執(zhí)行任務(wù)。

1. 實(shí)現(xiàn)TaskQueue，直接繼承LinkedBlockingQueue ，重寫 offer 方法。

1. ThreadLocal

https：//segmentfault.com/a/1190000037728236?utm_source=tag-newest

ThreadLocal提供了線程內(nèi)存儲(chǔ)變量的能力，這些變量不同之處在于每一個(gè)線程讀取的變量是對(duì)應(yīng)的互相獨(dú)立的。通過get和set方法就可以得到當(dāng)前線程對(duì)應(yīng)的值。

• ThreadLocal和Synchronized都是為了解決多線程中相同變量的訪問沖突問題，不同的點(diǎn)是：
  • Synchronized是通過線程等待，犧牲時(shí)間來解決訪問沖突
  • ThreadLocal是通過每個(gè)線程單獨(dú)一份存儲(chǔ)空間，犧牲空間來解決沖突，并且相比于Synchronized，ThreadLocal具有線程隔離的效果，只有在線程內(nèi)才能獲取到對(duì)應(yīng)的值，線程外則不能訪問到想要的值。
• 應(yīng)用場(chǎng)景
  • 數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的實(shí)現(xiàn)：獲取connection
  • 提升性能和安全，如SimpleDateFormat
• 底層實(shí)現(xiàn)

1. ThreadLocal僅僅是個(gè)變量訪問的入口；
2. 每一個(gè)Thread對(duì)象都有一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象，這個(gè)ThreadLocalMap持有對(duì)象的引用；
3. ThreadLocalMap以當(dāng)前的threadLocal對(duì)象為key，以真正的存儲(chǔ)對(duì)象為value。get()方法時(shí)通過threadLocal實(shí)例就可以找到綁定在當(dāng)前線程上的副本對(duì)象。

• 每個(gè)線程都有一個(gè)屬于自己的ThreadLocalMap類，用于關(guān)聯(lián)多個(gè)以ThreadLocal對(duì)象為key，以要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為value的Entry對(duì)象。線程內(nèi)部無(wú)法進(jìn)行GC，其內(nèi)部存儲(chǔ)實(shí)體結(jié)構(gòu)Entry<ThreadLocal, T>繼承自java.lan.ref.WeakReference，且該Entry對(duì)象的key是一個(gè)弱引用對(duì)象，當(dāng)jvm發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不足時(shí)，會(huì)自動(dòng)回收弱引用指向的實(shí)例內(nèi)存，只回收ThreadLocal對(duì)象，而非整個(gè)Entry，所以線程變量中的T對(duì)象還是在內(nèi)存中存在的，所以內(nèi)存泄漏的問題還沒有完全解決。在ThreadLocal的get()，set()，remove()的時(shí)候都會(huì)清除線程ThreadLocalMap里所有key為null的value。

• 復(fù)用線程Threadlocal變量的解決方法：
  • 保證每次都用新的值覆蓋線程變量；
  • 保證在每個(gè)請(qǐng)求結(jié)束后清空線程變量。
• 使用ThreadLocal時(shí)遵守以下兩個(gè)原則：

    ①ThreadLocal申明為private static final。

         Private與final 盡可能不讓他人修改變更引用，Static 表示為類屬性，只有在程序結(jié)束才會(huì)被回收。

    ②ThreadLocal使用后務(wù)必調(diào)用remove方法。

        最簡(jiǎn)單有效的方法是使用后將其移除。

1. Synchornized底層實(shí)現(xiàn)

在理解鎖實(shí)現(xiàn)原理之前，先了解一下Java的對(duì)象頭和Monitor，在JVM中，對(duì)象是分成三部分存在的：對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)、對(duì)齊填充。

• 實(shí)例數(shù)據(jù)存放類的屬性數(shù)據(jù)信息，包括父類的屬性信息，如果是數(shù)組的實(shí)例部分還包括數(shù)組的長(zhǎng)度，這部分內(nèi)存按4字節(jié)對(duì)齊；
• 對(duì)其填充不是必須部分，由于虛擬機(jī)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，對(duì)齊填充僅僅是為了使字節(jié)對(duì)齊。
• 對(duì)象頭是synchronized實(shí)現(xiàn)鎖的基礎(chǔ)，因?yàn)?/span>synchronized申請(qǐng)鎖、上鎖、釋放鎖都與對(duì)象頭有關(guān)。對(duì)象頭主要結(jié)構(gòu)是由Mark Word 和 Class Metadata Address組成，其中Mark Word存儲(chǔ)對(duì)象的hashCode、鎖信息或分代年齡或GC標(biāo)志等信息，Class Metadata Address是類型指針指向?qū)ο蟮念惖脑獢?shù)據(jù)，JVM通過該指針確定該對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例。

鎖的類型和狀態(tài)（四種）在對(duì)象頭Mark Word中都有記錄，在申請(qǐng)鎖、鎖升級(jí)等過程中JVM都需要讀取對(duì)象的Mark Word數(shù)據(jù)。每一個(gè)鎖都對(duì)應(yīng)一個(gè)monitor對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都存在著一個(gè)monitor與之關(guān)聯(lián)，對(duì)象與其monitor之間的關(guān)系有存在多種實(shí)現(xiàn)方式，如monitor可以與對(duì)象一起創(chuàng)建銷毀或當(dāng)線程試圖獲取對(duì)象鎖時(shí)自動(dòng)生成，但當(dāng)一個(gè)monitor被某個(gè)線程持有后，它便處于鎖定狀態(tài)。

1. 監(jiān)視器(Monitor)內(nèi)部如何線程同步？

監(jiān)視器和鎖在Java虛擬機(jī)中是一塊使用的。監(jiān)視器監(jiān)視一塊同步代碼塊，確保一次只有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼塊。每一個(gè)監(jiān)視器都和一個(gè)對(duì)象引用相關(guān)聯(lián)。線程在獲取鎖之前不允許執(zhí)行同步代碼。

1. synchronized可重入的實(shí)現(xiàn)

每個(gè)鎖關(guān)聯(lián)一個(gè)線程持有者和一個(gè)計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)表示該鎖沒有被任何線程持有，那么任何線程都可能獲得該鎖而調(diào)用相應(yīng)方法。當(dāng)一個(gè)線程請(qǐng)求成功后，JVM會(huì)記下持有鎖的線程，并將計(jì)數(shù)器計(jì)為1。此時(shí)其他線程請(qǐng)求該鎖，則必須等待。而該持有鎖的線程如果再次請(qǐng)求這個(gè)鎖，就可以再次拿到這個(gè)鎖，同時(shí)計(jì)數(shù)器會(huì)遞增。當(dāng)線程退出一個(gè)synchronized方法/塊時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)遞減，如果計(jì)數(shù)器為0則釋放該鎖。

1. 鎖的優(yōu)化

• 鎖升級(jí)：鎖的4種狀態(tài)：無(wú)鎖狀態(tài)、偏向鎖狀態(tài)、輕量級(jí)鎖狀態(tài)、重量級(jí)鎖狀態(tài)（級(jí)別從低到高），鎖可以升級(jí)不可以降級(jí)，但是偏向鎖狀態(tài)可以被重置為無(wú)鎖狀態(tài)。目的是為了提高獲得鎖和釋放鎖的效率。

• 鎖粗化：將多個(gè)連續(xù)的加鎖、解鎖操作連接在一起，擴(kuò)展成一個(gè)范圍更大的鎖，避免頻繁的加鎖解鎖操作。
• 鎖消除：Java虛擬機(jī)在JIT編譯時(shí)(可以簡(jiǎn)單理解為當(dāng)某段代碼即將第一次被執(zhí)行時(shí)進(jìn)行編譯，又稱即時(shí)編譯)，通過對(duì)運(yùn)行上下文的掃描，經(jīng)過逃逸分析，去除不可能存在共享資源競(jìng)爭(zhēng)的鎖，通過這種方式消除沒有必要的鎖，可以節(jié)省毫無(wú)意義的請(qǐng)求鎖時(shí)間

1. Synchronized和Lock

2. 實(shí)現(xiàn)層面不一樣。synchronized 是Java關(guān)鍵字，JVM層面實(shí)現(xiàn)加鎖和釋放鎖；Lock 是一個(gè)接口，在代碼層面實(shí)現(xiàn)加鎖和釋放鎖
3. 是否自動(dòng)釋放鎖。synchronized 在線程代碼執(zhí)行完或出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)釋放鎖；Lock 不會(huì)自動(dòng)釋放鎖，需要再 finally{}代碼塊顯式地中釋放鎖
4. 是否一直等待。synchronized 會(huì)導(dǎo)致線程拿不到鎖一直等待；Lock 可以設(shè)置嘗試獲取鎖或者獲取鎖失敗一定時(shí)間超時(shí)
5. 獲取鎖成功是否可知。synchronized 無(wú)法得知是否獲取鎖成功；Lock 可以通過 tryLock 獲得加鎖是否成功
6. 功能復(fù)雜性。synchronized 加鎖可重入、不可中斷、非公平；Lock 可重入、可中斷、可公平和不公平、細(xì)分讀寫鎖提高效率

1. 鎖綁定多個(gè)條件，一個(gè)ReentrantLock對(duì)象可以同時(shí)綁定多個(gè)對(duì)象。ReenTrantLock提供了一個(gè)Condition類，用來實(shí)現(xiàn)分組喚醒需要喚醒的線程，而不是像synchronized要么隨機(jī)喚醒一個(gè)線程要么喚醒全部線程。

1. Volatile

• 使用volatile必須具備以下2個(gè)條件：
  • 對(duì)變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
  • 該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
• 實(shí)現(xiàn)方式
  • 當(dāng)被volatile關(guān)鍵字修飾的資源有變化的時(shí)候，計(jì)算機(jī)會(huì)把CPU中的緩存資源重新刷新一遍，達(dá)到變量可見性一致的效果。
  • 當(dāng)前計(jì)算機(jī)基本為多核多線程，在CPU中有一個(gè)緩存一致性的協(xié)議，由于這個(gè)協(xié)議使得CPU緩存資源刷新，最終達(dá)到變量可見性一致的效果。
  • JVM對(duì)其禁止指令重排序在硬件層面的實(shí)現(xiàn)就是通過在volatile修飾的變量前后插入內(nèi)存屏障。
    • lock：解鎖時(shí)，jvm會(huì)強(qiáng)制刷新cpu緩存，導(dǎo)致當(dāng)前線程更改，對(duì)其他線程可見。
    • volatile：標(biāo)記volatile的字段，在寫操作時(shí)，會(huì)強(qiáng)制刷新cpu緩存，標(biāo)記volatile的字段，每次讀取都是直接讀內(nèi)存。
    • final：即時(shí)編譯器在final寫操作后，會(huì)插入內(nèi)存屏障，來禁止重排序，保證可見性
• 使用場(chǎng)景
  • 狀態(tài)標(biāo)記量
  • Double check

1. Synchronized和Volatile

2. synchronized 可以作用于變量、方法、對(duì)象，volatile 只能作用于變量。
3. synchronized 可以保證線程間的有序性（無(wú)法保證線程內(nèi)的有序性，線程內(nèi)的代碼可能被 CPU 指令重排序）、原子性和可見性，volatile 只保證可見性和有序性，無(wú)法保證原子性。
4. synchronized 線程阻塞，volatile 線程不阻塞。
5. volatile 本質(zhì)是告訴jvm當(dāng)前變量在寄存器中的值是不安全的需要從內(nèi)存中讀??；sychronized 則是鎖定當(dāng)前變量，只有當(dāng)前線程可以訪問到，請(qǐng)求該變量的其他線程被阻塞。
6. volatile 標(biāo)記的變量不會(huì)被編譯器優(yōu)化；synchronized 標(biāo)記的變量可以被編譯器優(yōu)化。

1. copyonwrite

• 實(shí)現(xiàn)就是寫時(shí)復(fù)制，在往集合中添加數(shù)據(jù)的時(shí)候，先拷貝存儲(chǔ)的數(shù)組，然后添加元素到拷貝好的數(shù)組中，然后用現(xiàn)在的數(shù)組去替換成員變量的數(shù)組（就是get等讀取操作讀取的數(shù)組）。這個(gè)機(jī)制和讀寫鎖是一樣的，但是比讀寫鎖有改進(jìn)的地方，那就是讀取的時(shí)候可以寫入的 ，這樣省去了讀寫之間的競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)寫入的時(shí)候怎么辦呢，當(dāng)然果斷還是加鎖。
• 適用場(chǎng)景：copyonwrite的機(jī)制雖然是線程安全的，但是在add操作的時(shí)候不停地拷貝是一件很費(fèi)時(shí)的操作，所以使用到這個(gè)集合的時(shí)候盡量不要出現(xiàn)頻繁的添加操作，而且在迭代的時(shí)候數(shù)據(jù)更新也是不及時(shí)的，數(shù)據(jù)太多的時(shí)候，實(shí)時(shí)性可能就差距很大。在多讀取，少添加的時(shí)候，效果還是不錯(cuò)的。

1. Java的鎖

2. 公平鎖/非公平鎖

   公平鎖：線程申請(qǐng)鎖的順序來獲取鎖；非公平鎖：允許加塞，有可能會(huì)造成優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)或者饑餓現(xiàn)象。

   1. 優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)：是指一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)持有一個(gè)被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)所需要的共享資源。高優(yōu)先任務(wù)由于因資源缺乏而處于受阻狀態(tài)，一直等到低優(yōu)先級(jí)任務(wù)釋放資源為止。而低優(yōu)先級(jí)獲得的CPU時(shí)間少，如果此時(shí)有優(yōu)先級(jí)處于兩者之間的任務(wù)，并且不需要那個(gè)共享資源，則該中優(yōu)先級(jí)的任務(wù)反而超過這兩個(gè)任務(wù)而獲得CPU時(shí)間。如果高優(yōu)先級(jí)等待資源時(shí)不是阻塞等待，而是忙循環(huán)，則可能永遠(yuǎn)無(wú)法獲得資源，因?yàn)榇藭r(shí)低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程無(wú)法與高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程爭(zhēng)奪CPU時(shí)間，從而無(wú)法執(zhí)行，進(jìn)而無(wú)法釋放資源，造成的后果就是高優(yōu)先級(jí)任務(wù)無(wú)法獲得資源而繼續(xù)推進(jìn)。

• 解決方案：

（1）設(shè)置優(yōu)先級(jí)上限，給臨界區(qū)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)，進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程都將獲得這個(gè)高優(yōu)先級(jí)，如果其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)都低于這個(gè)高優(yōu)先級(jí)，那么優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)就不會(huì)發(fā)生。

（2）優(yōu)先級(jí)繼承，當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程等待一個(gè)低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程持有的資源時(shí)，低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程將暫時(shí)獲得高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)別，在釋放共享資源后，低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程回到原來的優(yōu)先級(jí)別。嵌入式系統(tǒng)VxWorks就是采用這種策略。

（3）使用中斷禁止，通過禁止中斷來保護(hù)臨界區(qū)，采用此種策略的系統(tǒng)只有兩種優(yōu)先級(jí)：可搶占優(yōu)先級(jí)和中斷禁止優(yōu)先級(jí)。前者為一般進(jìn)程運(yùn)行時(shí)的優(yōu)先級(jí)，后者為運(yùn)行于臨界區(qū)的優(yōu)先級(jí)。

1. 線程饑餓：是指如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2又請(qǐng)求封鎖R，于是T2等待。T3也請(qǐng)求封鎖R，當(dāng)T1釋放了R上的封鎖后，系統(tǒng)首先批準(zhǔn)了T3的請(qǐng)求，T2仍然等待。然后T4又請(qǐng)求封鎖R，當(dāng)T3釋放了R上的封鎖之后，系統(tǒng)又批準(zhǔn)了T4的請(qǐng)求......T2可能永遠(yuǎn)等待，這就是饑餓。

1. 獨(dú)占鎖/共享鎖

   獨(dú)占鎖：寫鎖，ReentrantLock；共享鎖：讀鎖，ReadWriteLock

2. 互斥鎖/讀寫鎖

   獨(dú)享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實(shí)現(xiàn)。

3. 可重入鎖（遞歸鎖）

   是指在同一個(gè)線程在外層方法獲取鎖的時(shí)候，在進(jìn)入內(nèi)層方法會(huì)自動(dòng)獲取鎖。ReentrantLock、Synchronized

4. 自旋鎖

   在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會(huì)立即阻塞，而是采用循環(huán)的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點(diǎn)是循環(huán)會(huì)消耗CPU。如CAS

5. 樂觀鎖/悲觀鎖
6. 分段鎖

   分段鎖的設(shè)計(jì)目的是細(xì)化鎖的粒度，當(dāng)操作不需要更新整個(gè)數(shù)組的時(shí)候，就僅僅針對(duì)數(shù)組中的一項(xiàng)進(jìn)行加鎖操作。

7. 偏向鎖/輕量級(jí)鎖/重量級(jí)鎖

1. 非公平鎖和公平鎖在reetrantlock里的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于非公平鎖，只要CAS設(shè)置同步狀態(tài)成功，則表示當(dāng)前線程獲取了鎖，而公平鎖還需要判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)，如果有，則表示有線程比當(dāng)前線程更早請(qǐng)求獲取鎖，因此需要等待前驅(qū)線程獲取并釋放鎖之后才能繼續(xù)獲取鎖。

1. 死鎖

• 定義：兩個(gè)線程或兩個(gè)以上線程因爭(zhēng)奪資源而出現(xiàn)線程互相等待的現(xiàn)象。
• 原因：

1. 循環(huán)等待條件：若干資源形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。
2. 互斥條件：一個(gè)資源一次只能被一個(gè)進(jìn)程訪問。
3. 請(qǐng)求保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放。進(jìn)程至少已經(jīng)占有一個(gè)資源，但又申請(qǐng)新的資源；由于該資源已被另外進(jìn)程占有，此時(shí)該進(jìn)程阻塞；但是，它在等待新資源之時(shí)，仍繼續(xù)占用已占有的資源。
4. 不剝奪條件：進(jìn)程已經(jīng)獲得的資源，在未使用完之前不能強(qiáng)行剝奪，而只能由該資源的占有者進(jìn)程自行釋放。

• 解決方法：
  • 銀行家算法，操作系統(tǒng)按照銀行家制定的規(guī)則為進(jìn)程分配資源，當(dāng)進(jìn)程首次申請(qǐng)資源時(shí)，要測(cè)試該進(jìn)程對(duì)資源的最大需求量，如果系統(tǒng)現(xiàn)存的資源可以滿足它的最大需求量則按當(dāng)前的申請(qǐng)量分配資源，否則就推遲分配。當(dāng)進(jìn)程在執(zhí)行中繼續(xù)申請(qǐng)資源時(shí)，先測(cè)試該進(jìn)程本次申請(qǐng)的資源數(shù)是否超過了該資源所剩余的總量。若超過則拒絕分配資源，若能滿足則按當(dāng)前的申請(qǐng)量分配資源，否則也要推遲分配。
  • 指定獲取鎖的順序，并強(qiáng)制線程按照指定的順序獲取鎖。因此，如果所有的線程都是以同樣的順序加鎖和釋放鎖，就不會(huì)出現(xiàn)死鎖了。
• 問題：CPU達(dá)到100%
• 排查：（Linux）

1. top -c查看CPU資源使用情況，定位進(jìn)程
2. ps –mp 進(jìn)程號(hào) –o THREAD，tid，time定位線程
3. printf "%x\n" 12785將線程ID轉(zhuǎn)為16進(jìn)制格式（英文小寫）
4. jstack 進(jìn)程號(hào) | grep 線程ID –A60定位具體出錯(cuò)代碼行

1. ReentrantLock（可重入鎖）和Synchornized區(qū)別

• ReentrantLock主要利用CAS+AQS來實(shí)現(xiàn)。ReentrantLock的基本實(shí)現(xiàn)可以概括為：先通過CAS嘗試獲取鎖，如果此時(shí)已經(jīng)有線程占據(jù)了鎖，那就加入CLH同步隊(duì)列并且被掛起。當(dāng)鎖被釋放之后，排在CLH同步隊(duì)列隊(duì)首的線程會(huì)被喚醒，然后CAS再次嘗試獲取鎖。
• 相同點(diǎn)：都可以做到同一線程，同一把鎖，可重入代碼塊。
• 不同點(diǎn)

1. Synchornized為非公平鎖。ReentrantLock可以實(shí)現(xiàn)公平鎖和非公平鎖，默認(rèn)非公平鎖?？芍厝腈i又稱遞歸鎖，線程可以進(jìn)入任何一個(gè)已經(jīng)擁有的鎖同步著的代碼塊，可以避免死鎖。
2. synchronized 是 JVM 層面實(shí)現(xiàn)的；ReentrantLock 是 JDK 代碼層面實(shí)現(xiàn)
3. Synchornized競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)會(huì)一直等待；reentrantLock可以嘗試獲取鎖，并得到獲取結(jié)果或者超時(shí)
4. synchronized 在加鎖代碼塊執(zhí)行完或者出現(xiàn)異常，自動(dòng)釋放鎖；ReentrantLock 不會(huì)自動(dòng)釋放鎖，需要在 finally{} 代碼塊顯示釋放
5. synchronized 控制等待和喚醒需要結(jié)合加鎖對(duì)象的 wait() 和 notify()、notifyAll()；ReentrantLock 控制等待和喚醒需要結(jié)合 Condition 的 await() 和 signal()、signalAll() 方法

1. JUC框架圖

1. CAS(compare and swap)

• 定義：Compare and Swap，比較并交換。CAS有3個(gè)操作數(shù)：內(nèi)存值V、預(yù)期值A、要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A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。該操作是一個(gè)原子操作，被廣泛的應(yīng)用在Java的底層實(shí)現(xiàn)中。在Java中，CAS主要是由sun.misc.Unsafe這個(gè)類通過JNI調(diào)用CPU底層指令實(shí)現(xiàn)。
• 缺點(diǎn)：

1. 循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，循環(huán)消耗CPU
2. 只能保證一個(gè)共享變量的原子操作
3. ABA問題：（貍貓換太子）A->B->A，解決方法：時(shí)間戳原子引用（版本控制）AutomicStampedReference類

• Java8優(yōu)化：

  由于采用這種CAS機(jī)制是沒有對(duì)方法進(jìn)行加鎖的，所以，所有的線程都可以進(jìn)入increment()這個(gè)方法，假如進(jìn)入這個(gè)方法的線程太多，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題：每次有線程要執(zhí)行第三個(gè)步驟的時(shí)候，i的值老是被修改了，所以線程又到回到第一步繼續(xù)重頭再來。而這就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問題：由于線程太密集了，太多人想要修改i的值了，進(jìn)而大部分人都會(huì)修改不成功，白白著在那里循環(huán)消耗資源。

  為了解決這個(gè)問題，Java8引入了一個(gè)cell[]數(shù)組，它的工作機(jī)制是這樣的：假如有5個(gè)線程要對(duì)i進(jìn)行自增操作，由于5個(gè)線程不是很多，起沖突的幾率較小，那就讓他們按照以往正常的那樣，采用CAS自增。但是，如果有100個(gè)線程要對(duì)i進(jìn)行自增操作，沖突就會(huì)大大增加，系統(tǒng)就會(huì)把這些線程分配到不同的cell數(shù)組元素去，假如cell[10]有10個(gè)元素，且元素的初始化值為0，那么系統(tǒng)就會(huì)把100個(gè)線程分成10組，每一組對(duì)cell數(shù)組其中的一個(gè)元素做自增操作，這樣到最后，cell數(shù)組10個(gè)元素的值都為10，系統(tǒng)再把這10個(gè)元素的值進(jìn)行匯總，進(jìn)而得到100，就等價(jià)于100個(gè)線程對(duì)i進(jìn)行了100次自增操作。

1. Lock實(shí)現(xiàn)類

所有的實(shí)現(xiàn)類：AQS(AbstractQueuedSynchronizer)、ReentrantLock、ReadWriteLock、CountDownLatch、Semphore。

• Semaphore類是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量，必須由獲取它的線程釋放，通常用于限制可以訪問某些資源（物理或邏輯的）線程數(shù)目。也是采用的AQS的state技術(shù)，通過state來控制線程數(shù)量，state表示線程操作的數(shù)量。
• ReadWriteLock類

1. AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

• AQS的本質(zhì)上是一個(gè)同步器/阻塞鎖的基礎(chǔ)框架，其作用主要是提供加鎖、釋放鎖，并在內(nèi)部維護(hù)一個(gè)FIFO等待隊(duì)列，用于存儲(chǔ)由于鎖競(jìng)爭(zhēng)而阻塞的線程。
• 定義：是一個(gè)用于構(gòu)建鎖和同步容器的框架。它能降低構(gòu)建鎖和同步器的工作量，還可以避免處理多個(gè)位置上發(fā)生的競(jìng)爭(zhēng)問題。在基于AQS構(gòu)建的同步器中，只可能在一個(gè)時(shí)刻發(fā)生阻塞，從而降低上下文切換的開銷，并提高吞吐量。AQS支持獨(dú)占鎖（exclusive）和共享鎖(share)兩種模式。無(wú)論是獨(dú)占鎖還是共享鎖，本質(zhì)上都是對(duì)AQS內(nèi)部的一個(gè)變量state的獲取。state是一個(gè)原子的int變量，用來表示鎖狀態(tài)、資源數(shù)等。
  • 獨(dú)占鎖：只能被一個(gè)線程獲取到(Reentrantlock)
  • 共享鎖：可以被多個(gè)線程同時(shí)獲取(CountDownLatch，ReadWriteLock)
• AQS內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與原理

AQS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)隊(duì)列，一個(gè)同步隊(duì)列，一個(gè)條件隊(duì)列。

同步隊(duì)列的作用是：當(dāng)線程獲取資源失敗之后，就進(jìn)入同步隊(duì)列的尾部保持自旋等待，不斷判斷自己是否是鏈表的頭節(jié)點(diǎn)，如果是頭節(jié)點(diǎn)，就不斷嘗試獲取資源，獲取成功后則退出同步隊(duì)列。

條件隊(duì)列是為L(zhǎng)ock實(shí)現(xiàn)的一個(gè)基礎(chǔ)同步器，并且一個(gè)線程可能會(huì)有多個(gè)條件隊(duì)列，只有在使用了Condition（控制哪些線程會(huì)被喚醒）才會(huì)存在條件隊(duì)列。是需要與Lock配合使用的，提供多個(gè)等待集合，更精確的控制(底層是park/unpark機(jī)制)

• AQS同步隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)

• 自定義同步器實(shí)現(xiàn)時(shí)主要實(shí)現(xiàn)以下幾種方法：

1. isHeldExclusively()：該線程是否正在獨(dú)占資源，只有用到condition才需要去實(shí)現(xiàn)它。
2. tryAcquire(int)：獨(dú)占方式。嘗試獲取資源，成功則返回true，失敗則返回false。
3. tryRelease(int)：獨(dú)占方式。嘗試釋放資源，成功則返回true，失敗則返回false。
4. tryAcquireShared(int)：共享方式。嘗試獲取資源。負(fù)數(shù)表示失敗；0表示成功，但沒有剩余可用資源；正數(shù)表示成功，且有剩余資源。
5. tryReleaseShared(int)：共享方式。嘗試釋放資源，如果釋放后允許喚醒后續(xù)等待結(jié)點(diǎn)返回true，否則返回false。

以ReentrantLock為例，state初始化為0，表示未鎖定狀態(tài)。A線程lock()時(shí)，會(huì)調(diào)用tryAcquire()獨(dú)占該鎖并將state+1。此后，其他線程再tryAcquire()時(shí)就會(huì)失敗，直到A線程unlock()到state=0（即釋放鎖）為止，其它線程才有機(jī)會(huì)獲取該鎖。當(dāng)然，釋放鎖之前，A線程自己是可以重復(fù)獲取此鎖的（state會(huì)累加），這就是可重入的概念。但要注意，獲取多少次就要釋放多么次，這樣才能保證state是能回到零的。

再以CountDownLatch以例，任務(wù)分為N個(gè)子線程去執(zhí)行，state也初始化為N（注意N要與線程個(gè)數(shù)一致）。這N個(gè)子線程是并行執(zhí)行的，每個(gè)子線程執(zhí)行完后countDown()一次，state會(huì)CAS減1。等到所有子線程都執(zhí)行完后(即state=0)，會(huì)unpark()主調(diào)用線程，然后主調(diào)用線程就會(huì)從await()函數(shù)返回，繼續(xù)后余動(dòng)作。

1. cyclicbarrier和countdownlatch的區(qū)別

• CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠?qū)崿F(xiàn)線程之間的等待
  • CountDownLatch一般用于某個(gè)線程A或多個(gè)線程，等待若干個(gè)其他線程執(zhí)行完任務(wù)之后，它才執(zhí)行；CountDownLatch是通過一個(gè)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)數(shù)器的初始值為線程的數(shù)量；調(diào)用await()方法的線程會(huì)被阻塞，直到計(jì)數(shù)器減到 0 的時(shí)候，才能繼續(xù)往下執(zhí)行；調(diào)用了await()進(jìn)行阻塞等待的線程，它們阻塞在Latch門閂/柵欄上；只有當(dāng)條件滿足的時(shí)候（countDown() N次，將計(jì)數(shù)減為0），它們才能同時(shí)通過這個(gè)柵欄；以此能夠?qū)崿F(xiàn)，讓所有的線程站在一個(gè)起跑線上。
  • 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)執(zhí)行；
  • CountDownLatch是減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)減為0后不能重用；而CyclicBarrier是加計(jì)數(shù)，可置0后復(fù)用。

1. 五種IO模型

網(wǎng)絡(luò)模型可以分為阻塞IO、非阻塞IO、IO復(fù)用、信號(hào)驅(qū)動(dòng)IO和異步IO。網(wǎng)絡(luò)IO操作(read/write系統(tǒng)調(diào)用)其實(shí)分成了兩個(gè)步驟：第一：發(fā)起IO請(qǐng)求 ；第二：實(shí)際的IO讀寫(內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)的數(shù)據(jù)拷貝)。

阻塞與非阻塞IO的區(qū)別在于第一步，發(fā)起IO請(qǐng)求的進(jìn)程是否會(huì)被阻塞，如果阻塞直到IO操作完成才返回那么就是傳統(tǒng)的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO；

同步IO和異步IO的區(qū)別在于第二步，實(shí)際的IO讀寫(內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)的數(shù)據(jù)拷貝)是否需要進(jìn)程參與，如果需要進(jìn)程參與則是同步IO，如果不需要進(jìn)程參與就是異步IO；如果實(shí)際的IO讀寫需要請(qǐng)求進(jìn)程參與，那么就是同步IO。因此阻塞IO、非阻塞IO、IO復(fù)用、信號(hào)驅(qū)動(dòng)IO都是同步IO

• BIO：同步阻塞I/O模式，數(shù)據(jù)的讀取寫入必須阻塞在一個(gè)線程內(nèi)等待其完成。

• NIO：NIO是一種同步非阻塞的I/O模型，NIO中的所有IO都是從 Channel（通道）開始的。

1. 從通道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取 ：創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，然后請(qǐng)求通道讀取數(shù)據(jù)。
2. 從通道進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入 ：創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，填充數(shù)據(jù)，并要求通道寫入數(shù)據(jù)。

• 復(fù)用IO：基本思路就是通過slect或poll、epoll 來監(jiān)控多fd（文件描述符），來達(dá)到不必為每個(gè)fd創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控線程，從而減少線程資源創(chuàng)建的目的。

• 信號(hào)驅(qū)動(dòng)IO：信號(hào)驅(qū)動(dòng)IO不是用循環(huán)請(qǐng)求詢問的方式去監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)就緒狀態(tài)，而是在調(diào)用sigaction時(shí)候建立一個(gè)SIGIO的信號(hào)聯(lián)系，當(dāng)內(nèi)核數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后再通過SIGIO信號(hào)通知線程數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后的可讀狀態(tài)，當(dāng)線程收到可讀狀態(tài)的信號(hào)后，此時(shí)再向內(nèi)核發(fā)起recvfrom讀取數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，因?yàn)樾盘?hào)驅(qū)動(dòng)IO的模型下應(yīng)用線程在發(fā)出信號(hào)監(jiān)控后即可返回，不會(huì)阻塞，所以這樣的方式下，一個(gè)應(yīng)用線程也可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)fd。

• AIO：異步非阻塞的IO模型。異步 IO 是基于事件和回調(diào)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，也就是應(yīng)用操作之后會(huì)直接返回，不會(huì)堵塞在那里，當(dāng)后臺(tái)處理完成，操作系統(tǒng)（內(nèi)核）會(huì)通知相應(yīng)的線程進(jìn)行后續(xù)的操作。

• 總結(jié)：對(duì)于低負(fù)載、低并發(fā)的應(yīng)用程序，可以使用同步阻塞I/O來提升開發(fā)速率和更好的維護(hù)性；對(duì)于高負(fù)載、高并發(fā)的（網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)用，應(yīng)使用 NIO 的非阻塞模式來開發(fā)。

https：//blog.csdn.net/weixin_43809223/article/details/100529810

1. 系統(tǒng)如何提高并發(fā)性？

• 提高CPU并發(fā)計(jì)算能力

1. 多進(jìn)程&多線程
2. 減少進(jìn)程切換，使用線程，考慮進(jìn)程綁定CPU
3. 減少使用不必要的鎖，考慮無(wú)鎖編程
4. 考慮進(jìn)程優(yōu)先級(jí)
5. 關(guān)注系統(tǒng)負(fù)載

• 改進(jìn)I/O模型

1. DMA技術(shù)
2. 異步I/O
3. 改進(jìn)多路I/O就緒通知策略，epoll
4. Sendfile
5. 內(nèi)存映射
6. 直接I/O