Java学习总结 2020/4/10 学java课程的心得体会和收获

21.什么是线程，怎么创建一个线程

线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位，一个线程就是一个单一顺序的控制流。

注意与进程的区别：进程是指在系统中正在运行的一个应用程序，一个程序下至少有一个进程，一个进程下也可以有多个线程，每个进程有自己各自的变量，而线程间共享数据。

创建线程方式：

·继承Thread类并重新run方法

·实现Runnable接口，执行方法是run()

·实现Callable接口，执行方法是call()

Runnable和Callable区别:

·是否有返回值：Callable能返回执行结果；而Runnable不能返回结果

·是否会抛出异常：Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛

22.线程的生命周期

新建：创建线程对象

就绪：有执行资格，没有执行权

运行：既有执行资格，又有执行权

阻塞：没有执行资格，没有执行权

死亡：线程对象变成垃圾，等待回收

注意sleep和wait的区别：

·来自的类不同：sleep来自Thread类，而wait来自Object类

·是否释放锁：sleep不释放锁，而wait方法释放了锁。sleep不出让系统资源，使用wait当前线程会进入线程等待池等待，出让系统资源，其他线程可以占用CPU。

·使用范围不同：sleep方法可以在任何地方使用,wait方法只能在同步方法和同步代码块中使用

23.保证多线程运行安全的方法

·尽量使用一些线程安全类和Atomic开头的原子类

·使用final修饰，不可变的对象一定是线程安全的

·使用ThreadLocal让变量在每个线程中都保存一份副本，避免数据在多线程中共享

·使用volatile修饰关键的需要共享的变量

·使用CAS比较比较并交换

·加锁：

·自动锁synchronize关键字

·手动锁ReentrantLock类

public static void main(String[] args) {

Lock myLock = new ReentrantLock();

myLock.lock();

...

myLock.unlock();

}

注意：CAS的缺点

·CAS失败时，会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功，会给CPU带来很大的开销。

·只能保证一个共享变量的原子操作

·ABA问题：如果内存中的V和A相同，就更新V为新的预期值B，但这并不代表内存中V一直没变过。可能V的值曾经被其他线程改变为B，又变回了A，再被比较，CAS就会误认为它从来没有被改变过。Java并发包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类“AtomicStampedReference”，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。

24.synchronized实现原理

synchronized也要分为两个版本分析，在Java6之前，synchronized是重量级锁，对于系统开销太大，Java6对synchronized进行了大幅优化，提供了三种锁机制，大大提高了其性能。

Java 虚拟机中的synchronized是基于进入(monitorenter)和退出管程(monitorexit)实现。但在方法上添加synchronized是特例，JVM是调用在常量池中ACC_SYNCHRONIZED 标志来隐式实现的。

我们先需要了解一下synchronized锁对象的存在：

对象存在堆内存中，主要包括三个部分：对象头，实例变量和填充数据

对象头主要又由两个部分组成：Markword和Classpoint，每个部分储存内容见下表：

Markword中就记录着锁的类型是无锁、偏向锁、轻量级锁还是重量级锁，在Java6之前只有重量级锁。

对于Java6之前的synchronized来说，只有重量级锁，主要通过monitorenter和monitorexit来实现，每个对象在创建时都会同时创建自己的monitor监视器，当一个 monitor 被某个线程持有后，它便处于锁定状态，每个monitor各自维护了一个计数器count，调用monitorenter就是尝试获取这个对象，如果count！=0，就阻塞，等待锁释放；如果count=0，则该线程获取成功，count数加1，如果重复进入，则继续加1，线程退出就执行monitorexit，count数减1。

因为monitor是依赖于底层的操作系统来实现的，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到核心态，时间开销太大，所以Java6之后，对synchronized进行了大幅的优化，下面讲一下synchronized锁升级过程。

25.锁升级过程

锁升级的过程包括无锁、偏向锁、轻量级锁还有重量级锁，其中锁只能升级或者释放为无锁，不会出现锁的降级。

·无锁：没有对资源进行锁定，所有线程都可以访问修改，但只有一个锁能成功

·偏向锁：当锁竞争不强时，通常一个线程会多次获取同一个锁，此时偏向锁可以减少获取锁的代价。

当线程1访问并获取锁时，会在对象头和值栈记录线程1的ThreadID，由于偏向锁不会主动释放锁，又有线程来访问锁时，会比较这个线程的ID和自己对象头里的ThreadID是否一致，如果一致，则不需要加锁解锁，如果不一致，就会先去查看线程1是否存活，如果存活再查找值栈信息，如果线程1还需要持有这个对象，就升级为轻量级锁，不需要就变成无锁

·轻量级锁：线程1升级为轻量级锁后，就会把锁对象的Markword拷贝一份到自己的值栈中，然后CAS 操作把对象头中的内容替换为自己值栈的指针，如果存在竞争激烈，CAS操作失败，就会自旋尝试获取锁

·重量级锁：自旋一定次数后依旧获取不到锁时，就升级为重量级锁