java面试资料—多线程
（1）关于java线程池
预先启动一些线程，线程无限循环从任务队列中获取一个任务进行执行，直到线程池被关闭。如果某个线程因为执行某个任务发生异常而终止，那么重新创建一个新的线程而已。如此反复。
流程：
a.一个任务提交，如果线程池大小没达到corePoolSize（最小线程数量），则每次都启动一个worker也就是一个线程来立即执行
b.如果来不及执行，则把多余的线程放到workQueue，等待已启动的worker来循环执行
c.如果队列workQueue都放满了还没有执行，则在maximumPoolSize（最大线程数量）下面启动新的worker来循环执行workQueue
d.如果启动到maximumPoolSize还有任务进来，线程池已达到满负载，此时就执行任务返回RejectedExecutionHandler
使用场景：单个任务处理时间短，需要处理的任务数量巨大的情况（并且多个任务的规模相似，如果有的规模很大有的规模很小，可能会导致拥塞或者死锁）。减少了线程对象的创建、消亡开销；还可以有效控制并发的线程数，避免过多资源竞争。
Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。
四种线程池：
newCachedThreadPool:调用 execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此，长时间保持空闲的线程池不会使用任何资源。
newFixedThreadPool:创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。
newScheduledThreadPool:创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
newSingleThreadExecutor:线程池中只有单个线程
线程池调优：必须分析计算环境、资源预算和任务的特性，正确的设置线程池的大小。
对于计算密集型的任务，在拥有NCPU个处理器的系统上，当线程池的大小为 NCPU +1 时，通常能够实现最优的利用率。对于包含I/O操作的或者其他阻塞操作的任务，通常应该设置的更大一点。
通常来说，使用Lock会比synchronized要高效许多，而且synchronized的开销看起来变化范围太大，而Lock相对来说比较一致。但是，Lock所需要的代码量较多且可读性不高，因此只有在性能调优的时候才使用Lock对象。
像vector和hashtable这种老式容器，中间包含很多synchronized方法，虽然线程安全，但是影响了性能，应该使用新版本Java中提供的免锁容器。
这些免锁容器背后的通用策略是：对容器的修改可以与读取操作同时发生，只要读取者只能看到完成修改的结果即可。修改时在容器数据结构的某个部分的一个单独副本（有时是完整的数据结构的副本）上执行的，并且这个副本在修改过程是不可视的。只有当修改完成后，被修改的结构才会自动的与主数据结构进行交换，之后读取者就可以看到这个修改了。
ConcurrenthashMap和ConcurrentLinkedQueue使用了类似的技术，允许并发的读取和写入，但是容器中只有部分内容而不是整个容器可以被复制和修改。然而，任何修改在完成之前，读取者仍然不能看到他们。ConcurrentHashMap不会抛出ConcurrentModificationException异常。
（2）并发容器：
JDK5新提供的，util.concurrent中容器在迭代时，可以不封装在synchronized中，可以保证不抛异常，但是未必每次看到的都是"最新的、当前的"数据。
ConcurrentHashMap代替同步的Map（Collections.synchronized（new HashMap()）），众所周知，HashMap是根据散列值分段存储的，同步Map在同步的时候锁住了所有的段，而ConcurrentHashMap把HashMap分成若干个Segmenet，加锁的时候根据散列值锁住了散列值锁对应的那段，因此提高了并发性能（其实就是降低了锁的粒度）。ConcurrentHashMap也增加了对常用复合操作的支持，比如"若没有则添加"：putIfAbsent()，替换：replace()。这2个操作都是原子操作。
CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet分别代替List和Set，主要是在遍历操作为主的情况下来代替同步的List和同步的Set，这也就是上面所述的思路：迭代过程要保证不出错，除了加锁，另外一种方法就是"克隆"容器对象。
写时加锁，当添加一个元素的时候，将原来的容器进行copy，复制出一个新的容器，然后在新的容器里面写，写完之后再将原容器的引用指向新的容器，而读的时候是读旧容器的数据，所以可以进行并发的读，但这是一种弱一致性的策略。
使用场景：CopyOnWriteArrayList适合使用在读操作远远大于写操作的场景里，比如缓存。
（3） ThreadLocal(线程变量副本)
当使用ThreadLocal维护变量时，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是Java中一种较为特殊的线程绑定机制，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本，在线程消失之后，其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）。
Synchronized可以实现数据共享
（4）CAS（Compare And Swap） 无锁算法：
CAS是乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，它假设最坏的情况，并且只有在确保其它线程不会造成干扰的情况下执行，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。
LinkedBlockingQueue-会阻塞（BlockingQueue为接口，还有一些其他种类）
由于LinkedBlockingQueue实现是线程安全的，实现了先进先出等特性，是作为生产者消费者的首选，LinkedBlockingQueue 可以指定容量，也可以不指定，不指定的话，默认最大是Integer.MAX_VALUE，其中主要用到put和take方法，put方法在队列满的时候会阻塞直到有队列成员被消费，take方法在队列空的时候会阻塞，直到有队列成员被放进来。
ConcurrentLinkedQueue
ConcurrentLinkedQueue是Queue的一个安全实现．Queue中元素按FIFO原则进行排序．采用CAS操作（也就是不会阻塞），来保证元素的一致性。
（6）Volatile变量
与锁相比，volatile变量是一和更轻量级的同步机制，因为在使用这些变量时不会发生上下文切换和线程调度等操作，但是volatile变量也存在一些局限：不能用于构建原子的复合操作，因此当一个变量依赖旧值时就不能使用volatile变量。
java内存模型中规定了所有变量都存贮到主内存（如虚拟机物理内存中的一部分）中。每一个线程都有一个自己的工作内存(如cpu中的高速缓存)。线程中的工作内存保存了该线程使用到的变量的主内存的副本拷贝。线程对变量的所有操作（读取、赋值等）必须在该线程的工作内存中进行。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中变量。线程间变量的值传递均需要通过主内存来完成。
一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：
1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。(可见性只能保证每次读取的是最新的值，但是volatile没办法保证对变量的操作的原子性)
2）禁止进行指令重排序。
当写一个volatile变量时，JMM会把线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存;
当读一个volatile变量时，JMM会把线程对应的本地内存置为无效，线程接下来将从主内存中读取共享变量;
关于threadlocal、volatile、synchronized区别
（7）线程的阻塞状态
阻塞(block)：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了cpu 使用权，也即让出了cpu timeslice，暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种：
(一). 等待阻塞：运行(running)的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。
(二). 同步阻塞：运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。
(三). 其他阻塞：运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态。
wait（用于线程之间的通信）和sleep区别
对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。
sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。（要指定时间）
而当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备。（不指定时间，等待某一条件触发notify）
（8）NIO（no-blocking IO）
Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。
Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。