【Java】Java核心要点总结：59

1. 线程的run()和start()有什么区别，为什么不直接调用run()

Java中通过继承 Thread 或实现 Runnable 接口来创建线程，线程是通过 start() 方法启动的，而不是直接调用 run() 方法。下面是它们之间的区别：

start() 和 run() 的区别
调用 start() 方法会启动一个新线程并执行其中的 run() 方法，而直接调用 run() 方法将在当前线程中执行 run() 方法，并不会创建新的线程。

为什么不直接调用 run()
如果直接调用 run() 方法，则该方法就会在当前线程中执行，而不会创建新的线程，这样就失去了多线程的优势。由于 Java 是单继承机制，如果某个类已经继承自其他类，则无法再继承自 Thread 类。因此，通常情况下我们更倾向于实现 Runnable 接口来创建线程，这样可以避免单继承带来的限制。

同时，在使用多线程编程时，我们需要控制线程之间的共享资源，保证线程安全。如果我们直接调用 run() 方法，那么所有线程都是在同一个主线程上运行，共享同一个堆空间和栈空间，容易出现数据竞争和线程安全问题，降低系统的稳定性。

因此，我们应该始终使用 start() 方法来启动一个新线程，而不是直接调用 run() 方法。

2. synchronized是什么，以及原理

synchronized 是 Java 中的一种同步机制，它可以保证在多线程并发执行时共享数据的安全性。

synchronized 关键字可以用于方法或者代码块上，如果使用在代码块上，需要指定一个对象作为锁，该对象可以是任意的 Object 对象。当某个线程要执行 synchronized 方法或者代码块时，必须先获得该锁才能执行，如果其他线程已经获取了锁，那么当前线程就只能等待锁的释放。在方法或者代码块执行完成后，当前线程会自动释放锁。

synchronized 的原理是基于监视器锁（monitor），每个对象内部都存在一个监视器锁（也称为管程），通过这个锁来实现对对象的互斥访问。当线程进入 synchronized 代码块时，线程会尝试获取对象的监视器锁，如果获取到了锁，则说明其他线程没有占用对象资源，当前线程就可以进入临界区然后执行代码；如果无法获取到锁，那么线程就会被阻塞，直到持有锁的线程释放了锁。此外，Java 中的 synchronized 还具有可见性和禁止指令重排序的特性，保证了 volatile 变量的安全性。

synchronized 是通过加锁的方式来实现线程之间的同步，保证了共享变量的可见性、原子性和有序性，避免了多个线程对共享数据产生竞争的问题，保证了多线程程序的正确性。

3. Java中如何实现多线程的通讯和协作

在 Java 中，多线程通信和协作可以使用以下几种方式：

wait()、notify() 和 notifyAll() 方法
这三个方法是在 Object 类中定义的，wait() 是让当前线程等待，直到其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法才能唤醒，notify() 则是随机选择其中一个等待线程进行通知，notifyAll() 则会通知所有等待线程继续执行。使用这些方法时必须要先获得对象的锁，也就是必须在 synchronized 代码块中使用。

join() 方法
join() 方法让当前线程等待另一个线程执行完后再继续执行，其实现原理也是调用了 wait() 方法。join() 方法通常用于让主线程等待子线程执行完成后再执行，或者等待一组线程全部执行完毕再进行下一步操作。

sleep() 方法
sleep() 方法让当前线程暂停一段时间，以便其他线程有机会执行，但不释放锁。sleep() 方法常用于模拟耗时操作，例如网络请求和计算密集型任务，避免浪费 CPU 资源。

Lock 和 Condition 接口
Java 5 引入了 Lock 和 Condition 接口，它们提供了一种更灵活的并发编程方案，Lock 接口提供了与 synchronized 同样的功能，Condition 接口则相当于 wait() 和 notify() 方法的组合，可以更精细地控制线程间通信和协作。

在实现多线程通讯和协作时，我们需要根据具体情况选择不同的方式，在不同场景下使用合适的方法可以提高程序的效率和稳定性。

4. Volatile有什么特点，为什么能够保证变量的可见性

Volatile 是一个 Java 关键字，用于修饰变量，具有以下特点：

可见性：在一个线程中对 volatile 变量的修改会立即刷新到主内存中，并通知其他线程该变量的值已经被修改，其他线程通过读取该变量时可以获取最新的值。

禁止指令重排序：使用 volatile 修饰的变量赋值后不能保证执行顺序，但能够保证前面的操作一定先于后面的操作执行。也就是说，volatile 变量在赋值后，该语句之前的所有读写操作都完成了，该语句之后的所有读写操作还未进行。

不具有原子性： volatile 并不能保证复合操作的原子性，例如 num++，虽然用 volatile 修饰了 num，但是多个线程同时对它进行自增操作时不能保证结果的正确性。

通过上述特点，可以发现 volatile 能够保证变量的可见性是因为它能够禁止 CPU 和编译器对代码重排，将修改后的值立即刷回主内存，而其他线程读取该变量时必须从内存中获取最新的值，从而保证了可见性。

需要注意的是，虽然 volatile 能够保证变量的可见性和禁止指令重排序，但并不能完全解决并发问题，在一些复合操作或者需要原子性保证的操作中，还需要使用其它的同步机制，例如 synchronized、Lock 和 Atomic 类等。

5. 为什么说synchronized是一个悲观锁，乐观锁的实现原理是什么，什么是CAS，它有什么特性

Synchronized 是一种悲观锁，因为它假定代码段中的多线程竞争非常激烈，所以每个线程都会尝试获得锁。然而，在实际运行过程中，并非所有的代码段都会产生高强度竞争，如果使用 synchronized 占用了锁，而实际上还没有其他线程在竞争该资源，这样就会造成效率的浪费。

乐观锁是另外一种锁的思路，其核心思想是假设并发情况下操作不会出现冲突，即先进行操作，在更新前后比较，如果计算机中值没被别的线程修改，则更新成功；如果值已经被其他线程更新，则需要重试。因此，对于使用乐观锁机制的代码，在低并发的情况下性能较好，但是在高并发的情况下重试次数会增加，导致性能下降。

乐观锁的实现原理可以通过 CAS（Compare and Swap）指令来实现。CAS 是一种无锁算法，它利用处理器提供的原子操作指令，保证了操作的原子性和可串行性。CAS 操作将内存中某个位置的值与一个预期值进行比较，如果相等，那么执行操作，否则啥也不干。因为 CAS 靠的是硬件支持，所以它执行非常快，并且很少有竞争失败的情况。在 Java 中，Atomic 类和 AtomicReference 类就是利用了 CAS 的特性来实现乐观锁。

要点总结：

synchronized 是一种悲观锁，乐观锁采用先操作再比较的策略。
乐观锁的性能对并发量和重试次数敏感，适合低竞争代码，不适合高竞争代码。
CAS 是一种无锁算法，保证操作的原子性和可串行性，适用于乐观锁机制的实现。
值得注意的是，在编写并发代码时需要评估功能需求、应用场景和性能等多个方面，选择合适的锁策略和实现机制，进行性能优化和效果提升。