JUC 多线程
JUC 多线程介绍
1、 线程的生命周期
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新建状态（New）：当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread();
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就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；
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运行状态（Running）：当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；
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阻塞状态（Blocked）：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同，阻塞状态又可以分为三种：
1.等待阻塞：运行状态中的线程执行wait()方法，使本线程进入到等待阻塞状态；
2.同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；
3.其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。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，线程重新转入就绪状态。
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死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。
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Java多线程的就绪、运行和死亡状态：
就绪状态转换为运行状态：当此线程得到处理器资源；
运行状态转换为就绪状态：当此线程主动调用yield()方法或在运行过程中失去处理器资源。
运行状态转换为死亡状态：当此线程线程执行体执行完毕或发生了异常。
此处需要特别注意的是：当调用线程的yield()方法时，线程从运行状态转换为就绪状态，但接下来CPU调度就绪状态中的哪个线程具有一定的随机性，因此，可能会出现A线程调用了yield()方法后，接下来CPU仍然调度了A线程的情况
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wait/sleep 的区别：主要是对锁的区别
wait：放开手去睡，放开手里的锁
sleep：握紧手去睡，醒了手里还有锁
wait是Object的方法，sleep是thread的方法
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进程和线程的关系：
进程：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元
**线程：**一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位
2、并行和并发
- 并行：多项工作一起执行，之后再汇总。
- 并发：同一时刻多个线程在访问同一个资源，多个线程对一个点进行操作
3、Synchronized 锁
synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。具体表现为以下3种形式：
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对于普通同步方法，锁是当前实例对象。
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对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。
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对于同步方法块，锁是Synchronized 括号里配置的对象
当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。也就是说：
如果一个实例对象的非静态同步方法获取锁后，该实例对象的其他非静态同步方法必须等待获取锁的方法释放锁后才能获取锁；可是不同实例对象的非静态同步方法因为用的是不同对象的锁，所以毋须等待其他实例对象的非静态同步方法释放锁，就可以获取自己的锁。
所有的静态同步方法用的是同一把锁——类对象本身。不管是不是同一个实例对象，只要是一个类的对象，一旦一个静态同步方法获取锁之后，其他对象的静态同步方法，都必须等待该方法释放锁之后，才能获取锁。
而静态同步方法（Class对象锁）与非静态同步方法（实例对象锁）之间是不会有竞态条件的。
4、JUC包的Lock锁
4.1 ReentrantLock可重入锁：
lock.lock() :上锁，lock.unlock():解锁
可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，再进入该线程的内层方法会自动获取锁。Java中ReentrantLock和synchronized都是可重入锁，可重入锁的一个优点是可一定程度避免死锁。
4.2 公平锁：
锁上等待时间最长的线程将获得锁的使用权。通俗的理解就是谁排队时间最长谁先执行获取锁。
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);//true代表该锁是公平锁
4.3 限时等待：lock.tryLock()
也就是通过我们的tryLock方法来实现，可以选择传入时间参数，表示等待指定的时间，无参则表示立即返回锁申请的结果：true表示获取锁成功，false表示获取锁失败。我们可以将这种方法用来解决死锁问题。
4.4 ReentrantLock和synchronized区别：
（1）synchronized是独占锁，加锁和解锁的过程自动进行，易于操作，但不够灵活。ReentrantLock也是独占锁，加锁和解锁的过程需要手动进行，不易操作，但非常灵活。
（2）synchronized可重入，因为加锁和解锁自动进行，不必担心最后是否释放锁；ReentrantLock也可重入，但加锁和解锁需要手动进行，且次数需一样，否则其他线程无法获得锁。
（3）synchronized不可响应中断，一个线程获取不到锁就一直等着；ReentrantLock可以响应中断。
4.5 ReentrantReadWriteLock 读写锁
- ReentrantReadWriteLock.Read :读锁，上锁后，其他线程只能读，不能写
- ReentrantReadWriteLock.Write :写锁，上锁后，其他线程即不能读，也不能写
5、 线程间的通信
5.1 线程虚假唤醒-未满足唤醒条件就进行了唤醒
中断和虚假唤醒是可能产生的，所以要用loop循环，if只判断一次，while是只要唤醒就要拉回来再判断一次。解决方式：不采用if进行唤醒条件的判断，而是使用while进行条件判断。
5.2 线程通信：使用Condition实现线程通信
await():等待 | single()：唤醒 | singalAll(): 唤醒所有
### 6、 并发容器类
6.1 CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器（简称COW容器）即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。它的本质是：数组
6.2 CopyOnWrite作用
CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如：白名单，黑名单。假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单一定周期才会更新一次。
6.3 CopyOnWrite缺点
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**内存占用问题。**写的时候会创建新对象添加到新容器里，而旧容器的对象还在使用，所以有两份对象内存。通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的内存消耗，比如，如果元素全是10进制的数字，可以考虑把它压缩成36进制或64进制。或者不使用CopyOnWrite容器，而使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。
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**数据实时一致性问题。**CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。
6.4 类对比
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ArrayList =========> CopyOnWriteArrayList
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Set ==============> CopyOnWriteArraySet
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HashMap==========> ConcurrentHashMap
7、JUC 强大的辅助类
7.1 CountDownLatch (倒计数器)
CountDownLatch是一个非常实用的多线程控制工具类，应用非常广泛。
例如：在手机上安装一个应用程序，假如需要5个子进程检查服务授权，那么主进程会维护一个计数器，初始计数就是5。用户每同意一个授权该计数器减1，当计数减为0时，主进程才启动，否则就只有阻塞等待了。
CountDownLatch中count down是倒数的意思，latch则是门闩的含义。整体含义可以理解为倒数的门栓，似乎有一点“三二一，芝麻开门”的感觉。CountDownLatch的作用也是如此。
常用的就下面几个方法：
- new CountDownLatch(int count) //实例化一个倒计数器，count指定初始计数
- countDown() // 每调用一次，计数减一
- await() //等待，当计数减到0时，阻塞线程（可以是一个，也可以是多个）并行执行
面试：CountDownLatch 与 join 方法的区别？
调用一个子线程的 join()方法后，该线程会一直被阻塞直到该线程运行完毕。而 CountDownLatch 则使用计数器允许子线程运行完毕或者运行中时候递减计数，也就是 CountDownLatch 可以在子线程运行任何时候让 await 方法返回而不一定必须等到线程结束；另外使用线程池来管理线程时候一般都是直接添加 Runnable 到线程池这时候就没有办法在调用线程的 join 方法了，countDownLatch 相比 Join 方法让我们对线程同步有更灵活的控制。
7.2 CyclicBarrie (循环栅栏)
从字面上的意思可以知道，这个类的中文意思是“循环栅栏”。大概的意思就是一个可循环利用的屏障。该命令只在每个屏障点运行一次。若在所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作很有用
常用方法：
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CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 创建一个CyclicBarrier实例，parties指定参与相互等待的线程数，barrierAction一个可选的Runnable命令，该命令只在每个屏障点运行一次，可以在执行后续业务之前共享状态。该操作由最后一个进入屏障点的线程执行。
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CyclicBarrier