Java 线程原理

对线程安全的理解

线程安全指的是，我们写的某段代码，在多个线程同时执⾏这段代码时，不会产⽣混乱，依然能够得到 正常的结果，⽐如i++，i初始化值为0，那么两个线程来同时执⾏这⾏代码，如果代码是线程安全的，那 么最终的结果应该就是⼀个线程的结果为1，⼀个线程的结果为2，如果出现了两个线程的结果都为1，则 表示这段代码是线程不安全的。 所以线程安全，主要指的是⼀段代码在多个线程同时执⾏的情况下，能否得到正确的结果。

对守护线程的理解

线程分为⽤户线程和守护线程，⽤户线程就是普通线程，守护线程就是JVM的后台线程，⽐如垃圾回收 线程就是⼀个守护线程，守护线程会在其他普通线程都停⽌运⾏之后⾃动关闭。我们可以通过设置 thread.setDaemon(true)来把⼀个线程设置为守护线程。

ThreadLocal的底层原理

1. ThreadLocal是Java中所提供的线程本地存储机制，可以利⽤该机制将数据缓存在某个线程内部， 该线程可以在任意时刻、任意⽅法中获取缓存的数据
2. ThreadLocal底层是通过ThreadLocalMap来实现的，每个Thread对象（注意不是ThreadLocal对 象）中都存在⼀个ThreadLocalMap，Map的key为ThreadLocal对象，Map的value为需要缓存的 值
3. 如果在线程池中使⽤ThreadLocal会造成内存泄漏，因为当ThreadLocal对象使⽤完之后，应该要把 设置的key，value，也就是Entry对象进⾏回收，但线程池中的线程不会回收，⽽线程对象是通过强 引⽤指向ThreadLocalMap，ThreadLocalMap也是通过强引⽤指向Entry对象，线程不被回收， Entry对象也就不会被回收，从⽽出现内存泄漏，解决办法是，在使⽤了ThreadLocal对象之后，⼿ 动调⽤ThreadLocal的remove⽅法，⼿动清楚Entry对象
4. ThreadLocal经典的应⽤场景就是连接管理（⼀个线程持有⼀个连接，该连接对象可以在不同的⽅ 法之间进⾏传递，线程之间不共享同⼀个连接）

并发、并⾏、串⾏之间的区别

1. 串⾏：⼀个任务执⾏完，才能执⾏下⼀个任务
2. 并⾏(Parallelism)：两个任务同时执⾏
3. 并发(Concurrency)：两个任务整体看上去是同时执⾏，在底层，两个任务被拆成了很多份，然后 ⼀个⼀个执⾏，站在更⾼的⻆度看来两个任务是同时在执⾏的

Java死锁如何避免？

造成死锁的⼏个原因：

1. ⼀个资源每次只能被⼀个线程使⽤
2. ⼀个线程在阻塞等待某个资源时，不释放已占有资源
3. ⼀个线程已经获得的资源，在未使⽤完之前，不能被强⾏剥夺
4. 若⼲线程形成头尾相接的循环等待资源关系 这是造成死锁必须要达到的4个条件，如果要避免死锁，只需要不满⾜其中某⼀个条件即可。⽽其中前3 个条件是作为锁要符合的条件，所以要避免死锁就需要打破第4个条件，不出现循环等待锁的关系。 在开发过程中：
5. 要注意加锁顺序，保证每个线程按同样的顺序进⾏加锁
6. 要注意加锁时限，可以针对所设置⼀个超时时间
7. 要注意死锁检查，这是⼀种预防机制，确保在第⼀时间发现死锁并进⾏解决

线程池的底层⼯作原理

线程池内部是通过队列+线程实现的，当我们利⽤线程池执⾏任务时：

1. 如果此时线程池中的线程数量⼩于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建 新的线程来处理被添加的任务。
2. 如果此时线程池中的线程数量等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满，那么任务被放⼊ 缓冲队列。
3. 如果此时线程池中的线程数量⼤于等于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数 量⼩于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
4. 如果此时线程池中的线程数量⼤于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等 于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。
5. 当线程池中的线程数量⼤于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被 终⽌。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数

线程池为什么是先添加列队⽽不是先创建最⼤线程？

当线程池中的核⼼线程都在忙时，如果继续往线程池中添加任务，那么任务会先放⼊队列，队列满了之 后，才会新开线程。这就相当于，⼀个公司本来有10个程序员，本来这10个程序员能正常的处理各种需 求，但是随着公司的发展，需求在慢慢的增加，但是⼀开始这些需求只会增加在待开发列表中，然后这 10个程序员加班加点的从待开发列表中获取需求并进⾏处理，但是某⼀天待开发列表满了，公司发现现 有的10个程序员是真的处理不过来了，所以就开始新招员⼯了。

ReentrantLock中的公平锁和⾮公平锁的底层实现

⾸先不管是公平锁和⾮公平锁，它们的底层实现都会使⽤AQS来进⾏排队，它们的区别在于：线程在使 ⽤lock()⽅法加锁时，如果是公平锁，会先检查AQS队列中是否存在线程在排队，如果有线程在排队， 则当前线程也进⾏排队，如果是⾮公平锁，则不会去检查是否有线程在排队，⽽是直接竞争锁。 不管是公平锁还是⾮公平锁，⼀旦没竞争到锁，都会进⾏排队，当锁释放时，都是唤醒排在最前⾯的线 程，所以⾮公平锁只是体现在了线程加锁阶段，⽽没有体现在线程被唤醒阶段。 另外，ReentrantLock是可重⼊锁，不管是公平锁还是⾮公平锁都是可重⼊的

ReentrantLock中tryLock()和lock()⽅法的区别

1. tryLock()表示尝试加锁，可能加到，也可能加不到，该⽅法不会阻塞线程，如果加到锁则返回 true，没有加到则返回false
2. lock()表示阻塞加锁，线程会阻塞直到加到锁，⽅法也没有返回值

CountDownLatch和Semaphore的区别和底层原理

CountDownLatch表示计数器，可以给CountDownLatch设置⼀个数字，⼀个线程调⽤ CountDownLatch的await()将会阻塞，其他线程可以调⽤CountDownLatch的countDown()⽅法来对 CountDownLatch中的数字减⼀，当数字被减成0后，所有await的线程都将被唤醒。 对应的底层原理就是，调⽤await()⽅法的线程会利⽤AQS排队，⼀旦数字被减为0，则会将AQS中 排队的线程依次唤醒。 Semaphore表示信号量，可以设置许可的个数，表示同时允许最多多少个线程使⽤该信号量，通 过acquire()来获取许可，如果没有许可可⽤则线程阻塞，并通过AQS来排队，可以通过release()⽅法来释放许可，当某个线程释放了某个许可后，会从AQS中正在排队的第⼀个线程开始依次唤 醒，直到没有空闲许可。

Sychronized的偏向锁、轻量级锁、重量级锁

1. 偏向锁：在锁对象的对象头中记录⼀下当前获取到该锁的线程ID，该线程下次如果⼜来获取该锁就 可以直接获取到了
2. 轻量级锁：由偏向锁升级⽽来，当⼀个线程获取到锁后，此时这把锁是偏向锁，此时如果有第⼆个 线程来竞争锁，偏向锁就会升级为轻量级锁，之所以叫轻量级锁，是为了和重量级锁区分开来，轻 量级锁底层是通过⾃旋来实现的，并不会阻塞线程
3. 如果⾃旋次数过多仍然没有获取到锁，则会升级为重量级锁，重量级锁会导致线程阻塞
4. ⾃旋锁：⾃旋锁就是线程在获取锁的过程中，不会去阻塞线程，也就⽆所谓唤醒线程，阻塞和唤醒 这两个步骤都是需要操作系统去进⾏的，⽐较消耗时间，⾃旋锁是线程通过CAS获取预期的⼀个标 记，如果没有获取到，则继续循环获取，如果获取到了则表示获取到了锁，这个过程线程⼀直在运 ⾏中，相对⽽⾔没有使⽤太多的操作系统资源，⽐较轻量。

Sychronized和ReentrantLock的区别

1. sychronized是⼀个关键字，ReentrantLock是⼀个类
2. sychronized会⾃动的加锁与释放锁，ReentrantLock需要程序员⼿动加锁与释放锁
3. sychronized的底层是JVM层⾯的锁，ReentrantLock是API层⾯的锁
4. sychronized是⾮公平锁，ReentrantLock可以选择公平锁或⾮公平锁
5. sychronized锁的是对象，锁信息保存在对象头中，ReentrantLock通过代码中int类型的state标识 来标识锁的状态
6. sychronized底层有⼀个锁升级的过程

谈谈你对AQS的理解，AQS如何实现可重⼊锁？

1. AQS是⼀个JAVA线程同步的框架。是JDK中很多锁⼯具的核⼼实现框架。
2. 在AQS中，维护了⼀个信号量state和⼀个线程组成的双向链表队列。其中，这个线程队列，就是⽤ 来给线程排队的，⽽state就像是⼀个红绿灯，⽤来控制线程排队或者放⾏的。 在不同的场景下， 有不⽤的意义。
3. 在可重⼊锁这个场景下，state就⽤来表示加锁的次数。0标识⽆锁，每加⼀次锁，state就加1。释 放锁state就减1。