Java多线程基础知识整理

基础知识

进程：系统进行资源调配的一个计量单位。拥有自己被分配到的独立系统资源，这些资源足以完成工作。
线程：CPU调配的一个计量单位。隶属于某个进程之下，有自己的独立资源，但需要共享所属进程的资源才能完成工作
做个类比：
施工队（进程）接手造房子的项目（各类程序的运行），获得材料款，搅拌器，（公共资源），但是整个团队一个一个任务的完成，工作太慢，劳动力（计算能力）也会闲置，需要分成小的团队，一个人也可以是一个团队（线程），各个团队都有自己的工作计划，薪水（独立资源，东西一样，但是归自己用，共用一份工作计划那就会产生冲突，重复工作而且工作会产生错误），但是要完成整个项目的工作，必须共享包工头材料款买来的钢筋，水泥，搅拌机（进程分配的公共资源）。

多线程的目的是不让资源闲置，最核心的是CPU闲置，从而提高性能，工作效率。主要处理的问题是进程下产生了多个线程，每个线程工作时，使用公共资源或者进程调配时不产生冲突，不产生错误的数据。

容易混淆的概念：

串行：一个CPU，执行一整段逻辑，一个线程。
并行：X个CPU，各自独立执行整段逻辑中的一小段，每个CPU一个线程，共N*X个线程，但是各个线程独享各自CPU，不存在共享另外CPU资源问题。

并发：单个CPU，执行整段逻辑，但是Y个线程，通过调度算法，不停的切换CPU的使用者，由于速度很快，看起来像是同时能使用，但是在CPU层面上并不是同时进行的，Y个线程会共享资源。

线程安全与不安全：将一个大的任务分成小任务之后，每个小任务完成的时间顺序是否会对整个任务的结果有影响，简单来说，线程调度的顺序是否影响任务结果就是线程安全与否，比如多笔转账：账户1原有300元，账户1转出200，更新余额）（账户1-300，更新余额），如果在转出200元后更新余额操作前，CPU进行了切换，完成了300元的转账，并接着记账扣除200元余额为-200元，那么就转出300元也会成功，而预期的结果是第一笔200元转出成功，余额100元，第二笔转出不成功。

线程同步：人为的加上限制，让线程不安全的逻辑变成线程安全。如上面的转账，人为的限制操作操作共享资源（账户余额）必须完成整个逻辑，不会中途终端，这样就变成线程安全了。具体操作是加上@synchronized关键字。

线程状态：
new：新建完成的状态，还没有执行代码。
runnable：
（1）当线程对象调用start()方法即启动了线程，start()方法创建线程运行的系统资源，完成之后线程就处于就绪状态。处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法，要同其他线程竞争CPU的使用权，只有得到了CPU的使用权才运行run（）中的代码。
（2）主动（yield）或者被动（时间片跑完了）的让出CPU的使用权。
running：得到CPU的使用权，调用run（）。
blocked：阻塞状态。可能以下几种情况引起：
（1）调用sleep（），时间结束后进入runnable状态。
（2）需要使用到I/O资源，但正在被别的线程使用，进入阻塞状态，获得I/O的使用权时，进入runnable状态。
（3）试图得到一个锁，但是该锁正在被别的线程持有，则进入阻塞状态，当获取锁之后，进入runnable状态。
（4）等待某个条件的触发，当被触发之后，进入runnable状态。
（5）调用join方法，相当于把自己CPU的时间片让给其他线程使用，使用期间被阻塞，是用完成之后进入runnable状态。
（6）调用wait方法，需要被notify()/notifyAll()方法，才能到达runnable方法，否则会放到等待池。
dead：结束状态。1，运行完run方法正常结束2，遇到未捕获异常被迫退出。

在runnable状态的线程是处于被调度的线程，此时的调度顺序是不一定的。

多线程中的内存：主存heap（共享），线程栈stack（每个线程有只属于自己的）。
线程先从heap中获取需要的数据load到stack，完成之后再save回去。
volatile：主要作用是针对每次对变量的操作都触发一次load and save操作。换个说法就是，多线程每个线程会缓存变量的值，但是操作之后没有立即更新heap中的值，就出现其它线程获取的是这个变量没有改变后前的值，实际上是需要获取操作后更新的值，而volatile就强制要求不缓存，也就不会存在不一致的问题。同时也可以看出，线程安全的情况下，volatile关键字会牺牲性能。

线程的三种创建方法：
1.extends Thread，重写run方法，启动的时候调用start方法。
2.实现runnable接口，重写run方法。然后作为Thread的参数，新建线程。
3.线程池的使用。

JAVA多线程API，java.until.concurrent的学习整理
BlockingQueue：
ArrayBlockingQueue：
由Array做底层实现，所以有界，并且无法改变。
内部采用FIFO策略，头肯定是存储时间最久的，同理，尾是时间最短的。
DelayQueue：
对元素的持有一个特定的时间，注入的元素必须实现java.util.concurrent.Delayed接口
LinkedBlockingQueue：
底层以链式结构实现，没有上线，或则可以制定上限，同样是FIFO策略。
PriorityBlockingQueue：
所有插入的元素必须实现comparable接口，意味这些元素本身有能比较的属性，也就决定了优先级。
SynchronousBlockingQueue：
内部职最多只能存放一个元素，如果再存放另外的元素则则会阻塞直到之前的元素被取出，如果为空时去取出元素，也阻塞直到有元素被放入。
BlcokingDeque：
阻塞双端队列，Deque是Double Ended Queue的缩写，因此，双端队列是一个你可以从任意一端插入或者抽取元素的队列。
LinkedVBlockingDeque：
链式结构实现的BlockingDeque。会涉及到两端的操作，也就是在Queue的基础上指明了是first还是last。
ConcurrentHashMap：
 在你向其中写入对象的时候，ConcurrentHashMap 也不会锁住整个 Map。它的内部只是把 Map 中正在被写入的部分进行锁定。CountDownLatch： 以一个给定的初始量进行初始化，他允许一个或者多个线程等待一系列的操作完成。