JAVA面试备战--多线程篇

• ThreadLocal是Java中所提供的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，该线程在任意时刻、任意方法中获取缓存的数据
• 底层是通过ThreadLocalMap来实现的，每个Thread对象中都存在一个ThreadLocalMap，Map的key为ThreadLocal对象，value为需要缓存的值
• 可能会存在内存泄露，因为当ThreadL对象使用完成之后，需要把key和value都回收掉，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的，ThreadLocalMap也是通过强引用指向Entry对象，线程不被回收，Entry对象也不会被回收，从而出现内存泄露，解决方案就是，使用完ThreadLocal对象之后，手动调用ThreadLocal的remove方法，手动清楚Entry对象
• 使用场景大多数是连接管理，一个线程持有一个连接对象，该对象在不同的方法之间进行传递，线程之间不共享同一个连接

• 禁止指令重排
• 保证属性线程之间可见性

volatile关键字来修饰对象的属性，在并发环境下保证属性的可见性，对于加了volatile关键字的属性，在对这个属性进行修改的时候，会直接将CPU缓存中的数据写会到主内存中，对于这个变量的读取也会直接从主内存中读取，从而保证了可见性，底层是通过操作系统的内存屏障来实现的，禁止指令重排，保证有序性。

这些都只是设计或者说概念上的东西，具体到JAVA上面的锁，可能属于其中的一种或者多种，比如synchronize属于可重入锁和非公平锁。

• 公平锁：不直接尝试加锁，直接加入排队队列
• 非公平锁 ：先尝试加锁，失败了再加入排队队列
• 可重入锁：同一个线程，多次尝试加锁，都能加锁成功，或者说在一个方法里面加了锁，调用了另外一个方法，尝试加同样的锁，也能加锁成功
• 自旋锁：循环尝试去加锁，一直自旋…，不会阻塞线程
• 偏向锁：一个线程加了锁后，后续这个线程再次加锁，可以直接获取到

默认非公平，底层实现都是使用AQS来进行排队，属于可重入锁。
公平锁和非公平锁区别：在使用lock()方法加锁时，如果是公平锁，会先检查AQS队列中是否有线程在排队，有的话直接加入到排队队列上，如果是非公平锁，则先去竞争锁，尝试获取锁，获取不到的时候再加入排队队列。
lock()：阻塞加锁，等待加锁完成后，再执行后续代码；
tryLock()：非阻塞加锁，tryLock();方法返回一个布尔值，不用非得等到加锁成功，可以继续执行其他代码，一般用于自旋锁，循环判断tryLock是否成功，然后再去做其他事情

• java关键字，可以修饰方法，变量，类等等。
• 底层是通过CAS【比较并交换】的方式加锁，最底层汇编层面主要是lock cmxchg指令

内部有锁升级机制：
无锁状态====》偏向锁====》轻量级锁====》重量级锁

1. 一开始默认是没有锁状态的
2. 偏向锁：一个线程进来之后加锁，先加偏向锁，这样该线程下次如果再次获取该锁就可以直接获取到了
3. 轻量级锁：一个线程加上偏向锁后，如果此时有第二个线程来竞争所，偏向锁就会升级为轻量级锁，轻量级锁底层是通过锁自旋来实现的，并不会阻塞线程
4. 如果自旋次数过多【默认10次】，则会升级为重量级锁（Mutex Lock），重量级锁会导致线程阻塞，重量级锁的话，对象关联的Monitor对象，加上重量级锁后，该对象头中的MarkWord设置指向Monitor对象的指针。重量级锁属于操作系统级别的锁，涉及到用户态和内核态的切换，成本比较高。

锁的状态是存放在对象头的MarkWord上的；锁的标志位。

1. synchronize是java关键字，ReentrantLock是一个类
2. synchronize会自动加锁和释放锁，ReentrantLock需要手动加解锁
3. synchronize底层是jvm层面的锁，ReentrantLock是API层面的锁
4. synchronize锁的是对象，锁信息保存在对象头上，ReentrantLock是通过代码中int类型的state标识来标识锁的状态
5. 都属于可重入锁，synchronize是非公平锁，ReentrantLock默认非公平，但可以选择公平锁
6. synchronize底层有所升级过程

CountDownLatch表示计数器，一般给CountDownLatch设置一个数字，一个线程调用CountDownLatch的await()方法将会阻塞当前线程，其他线程可以调用CountDownLatch的countDown()方法来对CountDownLatch中的数字减一，当数字被剪成0后，所有await的线程都将被唤醒。底层实现的话，调用await()方法会利用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()方法来获取许可，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，知道没有空闲许可。

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笑愚corePoolSize，即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，兵器线程池中的数量笑愚maxnumPoolSize，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小于maximumPoolSize，那么通过handler所制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，如果某空闲时间超过KeepAliveTime，线程将被终止，这样，线程池可以动态调整池中的线程数。