线程: 作为一个进程里面最小的执行单元它就叫一个线程，用简单的话讲一个程序里不同的执行路径就叫做一个线程
一、创建线程的几种方式：
1 | public class MyThread extends Thread{ |
通过Runnable接口创建线程类,创建 Runnable实现类的实例，并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
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13public class MyThread implements Runnable {
public void run(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 写法。");
}
public static void main(String[] args){
Thread t = new Thread(new MyThread(),"implements Runnable");
t.start();
}
}通过Callable和Future创建线程
- 创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。
- 创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
- 使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
- 调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值
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21public class MyCallableThread implements Callable<Integer> {
public Integer call(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 写法。");
return 1;
}
public static void main(String[] args){
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(new MyCallableThread());
new Thread(task,"implements Callable").start();
try {
System.out.println("有返回值：" + task.get());
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
二、线程操作的几个方法
- start: 启动一个新的线程,start方法必须子线程第一个调用的方法，start不能够重复调用，新线程会调用runnable接口提供的run方法
- run: run方法是子线程的执行体，子线程从进入run方法开始直至run方法执行接收意味着子线程的任务执行接收， 在主线程直接调用run方法是不能创建子线程，只是普通方法调用
- sleep: 睡眠，当前线程暂停一段时间让给别的线程去运行。Sleep是怎么复活由睡眠时间而定，等睡眠到规定的时间自动复活.
- Yield: 就是当前线程正在执行的时候停止下来进入等待队列，回到等待队列里在系统的调度算法里头，还是依然有可能把你刚回去的这个线程拿回来继续执行，当然，更大的可能性是把原来等待的那些拿出一个来执行，所以yield的意思是我让出一下CPU，后面你们能不能抢到那我不管
- join: 意思就是在自己当前线程加入你调用Join的线程()，本线程等待。等调用的线程运行完了，自己再去执行。t1和t2两个线程，在t1的某个点上调用了t2.join,它会跑到t2去运行，t1等待t2运行完毕继续t1运行(自己join自己没有意义)
wait() 和 notify() 方法说明几点：
- 调用notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的，我们无法预料哪一个线程将会被选择，所以编程时要特别小心，避免因这种不确定性而产生问题。
- 除了notify()，还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用，唯一的区别在于，调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然，只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。
- wait()法需要释放锁，所以必须在synchronized中使用，否则会抛出异常 IllegalMonitorStateException
- notify()方法也必须在synchronized中使用，并且应该指定对象
- synchronized()、wait()、notify()对象必须一致，一个synchronized()代码块中只能有一个线程调
三、线程六种状态
- 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
- 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。 - 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
- 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
- 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
- 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。
*线程什么状态时候会被挂起?挂起是否也是一个状态?
Running的时候，在一个cpu上会跑很多个线程，cpu会隔一段时间执行这个线程一下，在隔一段时间执行那个线程一下，这个是cpu内部的一个调度，从running扔回去就叫线程被挂起。
四、synchronized
多个线程去访问同一个资源的时候对这个资源上锁
- synchronized 使用方法和特性
- 在同步代码外嵌套synchronized(Object/Class)
- synchronized方法和synchronized(this)执行这段代码它是等值的
- 每次都定义个一个锁的对象Object o 把它new出来，那加锁的时候太麻烦每次都要new一个新的对象出来，所以呢，有一个简单的方式就是 synchronized(this)锁定当前对象就行
- 静态方法static是没有this对象的，你不需要new出一个对象来就能执行这个方法，但如果这个这个上面加一个synchronized的话就代表synchronized(T.class)。这里这个synchronized(T.class)锁的就是T类的对象
- 类锁和对象锁互不干扰，只有当监视的是同一个class（Class对象）的锁或同一个对象实例的锁才发生互斥
- 可重入，一个同步方法可以调用另外一个同步方法，一个线程已经拥有某个对象的锁，再次申请的时候仍然会得到该对象的锁
- 程序在执行过程中，如果出现异常，默认情况锁会被释放所以，在并发处理的过程中，有异常要多加小心，不然可能会发生不一致的情况。比如，在一个web app处理过程中，多个servlet线程共同访问同一个资源，这时如果异常处理不合适， * 在第一个线程中抛出异常，其他线程就会进入同步代码区，有可能会访问到异常产生时的数据。因此要非常小心的处理同步业务逻辑中的异常
- 如果锁的是new出来的对象，在某一种特定的不小心的情况下你把o变成了别的对象了，这个时候线程的并发就会出问题。锁是在对象的头上两位来作为代表的，你这线程本来大家都去访问这两位了，结果突然把 这把锁变成别的对象，去访问别的对象的两位了，这俩之间就没有任何关系了。因此，以对象作为锁的 时候不让它发生改变，加final。
五、锁升级的概念
原来要去找操作系统，要找内核去申请这把锁，到后期做了对 synchronized的一些改进，他的效率比原来要改变了不少，改进的地方。当我们使用synchronized的 时候HotSpot的实现是这样的:
上来之后第一个去访问某把锁的线程 比如sync (Object) ，来了之后先在 这个Object的头上面markword记录这个线程。(如果只有第一个线程访问的时候实际上是没有给这个 Object加锁的，在内部实现的时候，只是记录这个线程的ID(偏向锁))。
偏向锁如果有线程争用的话，就升级为自旋锁，概念就是(有一个哥们儿在蹲马桶 ，另外来了一个哥 们，他就在旁边儿等着，他不会跑到cpu的就绪队列里去，而就在这等着占用cpu，用一个while的循环 在这儿转圈玩儿， 很多圈之后不行的话就再一次进行升级)。
自旋锁转圈十次之后，升级为重量级锁，重量级锁就是去操作系统那里去申请资源。这是一个锁升级的过程。
六、volatile
使一个变量在多个线程中可见，保证线程的可见性，同时防止指令重排序。线程可见性在CPU的级别是用缓存一直性来保 证的;禁止指令重排序CPU级别是你禁止不了的，那是人家内部运行的过程，提高效率的。但是在 虚拟机级别你家volatile之后呢，这个指令重排序就可以禁止。严格来讲，还要去深究它的内部的 话，它是加了读屏障和写屏障，这个是CPU的一个原语。
A B线程都用到一个变量，java默认是A线程中保留一份copy,这样如果B线程修改了该变量，则A线程未必知道，使用volatile关键字，会让所有线程都会读到变量的修改值
并不能保证多个线程共同修改running变量时所带来的不一致问题，也就是说volatile不能替代synchronized
七、CAS 比较和交换（Conmpare And Swap)
它将内存位置的内容与给定值进行比较，只有在相同的情况下，将该内存位置的内容修改为新的给定值。 这是作为单个原子操作完成的。 原子性保证新值基于最新信息计算; 如果该值在同一时间被另一个线程更新，则写入将失败。
凡是以Atomic开头的都是用CAS这种操作来保证线程安全的这么一些个类。AtomicInteger的意思就是里面包了一个Int类型，这个int类型的自增 count++ 是线程安全的，还有拿值等等是线程安全的，由于我们在工作开发中经常性的有那种需求，一个值所有的线程共同访问它往 上递增 ，所以jdk专门提供了这样的一些类。
它的内部调用，就会跑到Unsafe类去(不安全的)，Unsafe中对CAS的实现是C++写的。也就是说AtomicInteger它的内部是调用了 Unsafe这个类里面的方法CompareAndSetI(CAS)。这个比较并且设定的意思是什么呢，我原来想改变某一个值0 ，我想把它变成1，但是其中我想做到线程安全，就只能加锁synchronized ，不然线程就不安全。我现在可以用另外一种操作来替代这把锁，就是cas操作，你可以把它想象成一个方法，这个方法有三个参数，cas(V，Expected，NewValue)。
V第一个参数是要改的那个值;Expected第二个参数是期望当前的这个值会是几;NewValue要设定的新值。当前这个线程想改这个值的时候我期望你这值就是0，你不能是个1，如果是1就说明我这值不对，然后想把你变成1。
当你判断的时候，发现是我期望的值，还没有进行新值设定的时候值发生了改变怎么办，cas是cpu的原语支持，也就是说cas操作是cpu指令级别上的支持，中间不能被打断。
ABA问题：
假如说你有一个值，我拿到这个值是1，想把它变成2，我拿到1用cas操作，期望值是1，准备变成2，这个对象Object，在这个过程中，没有一个线程改过我肯定是可以更改的，但是 如果有一个线程先把这个1变成了2后来又变回1，中间值更改过，它不会影响我这个cas下面操作，这就是ABA问题。 这种问题怎么解决。如果是int类型的，最终值是你期望的，也没有关系，这种没关系可以不去管这个问题。如果你确实想管这个问题可以加版本号，做任何一个值的修改，修改完之后加一，后面检查的时候连带版本号一起检查。
八、Atomic 类
AtomXXX类本身方法都是原子性的，但不能保证多个方法连续调用是原子性的
多线程对一个数进行递增方法:
- 一个long类型的数，递增的时候我们加锁;
- 使用AtomicLong可以让它不断的往上递增;
- LongAdder;
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51public class Incrementer {
static Long counter1 = new Long(0L);
static AtomicLong counter2 = new AtomicLong(0L);
static LongAdder counter3 = new LongAdder();
final static Object o = new Object();
public static void main(String[] args) {
//synchronized
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
synchronized (o) { //去掉锁之后结果就有问题
counter1= counter1+1;
}
}
}).start();
}
//AtomicLong
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
counter2.incrementAndGet();
}
}).start();
}
//LongAdder
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
counter3.increment();
}
}).start();
}
try {
//简单处理，休眠主线程等上面的计算线程完成。
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(counter1);
System.out.println(counter2);
System.out.println(counter3);
}
}
九、基于CAS的一些新类型的锁
1. RenentrantLock 可重入锁
ReentrantLock是可以替代synchronized的,
需要手动枷锁，手动解锁、可以出现多个不同的等待队列
ReentrantLock有一些功能还是要比synchronized强大的，强大的地方，你可以使用tryLock进行尝试 锁定，不管锁定与否，方法都将继续执行，synchronized如果搞不定的话他肯定就阻塞了，但是用 ReentrantLock你自己就可以决定你到底要不要wait。
原来写synchronized的地方换 写lock.lock()，加完锁之后需要注意的是记得lock.unlock()解锁，由于synchronized是自动解锁的，大括号执行完就结束了。lock就不行，lock必须得手动解锁，手动解锁一定要写在try…finally里面保证最好一定要解锁，不然的话上锁之后中间执行的过程有问题了，死在那了，别人就永远也拿不到这把锁了。
ReentrantLock还可以用lock.lockInterruptibly()这个类，对interrupt()方法做出相应，可以被打断的加锁，如果以这种方式加锁的话我们可以调用一个t2.interrupt(); 打断线程2的等待。
ReentrantLock还可以指定为公平锁，公平锁的意思是当我们new一个ReentrantLock你可以传一个参数为true，这个true表示公平锁，公平锁的意思是谁等在前面就先让谁执行，而不是说谁后来了之后就马上让谁执行。如果说这个锁不公平，来了一个线程上来就抢，它是有可能先抢到的。（是否公平锁分别有NonfairSync & FairSync 两个不同的实现）
除了synchronized之外，多数内部都是用的cas。AQS的实际上它内部用的是 park和unpark，也不是全都用的cas,他还是做了一个锁升级的概念，只不过这个锁升级做的比较隐秘， 在等待这个队列的时候如果你拿不到还是进入一个阻塞的状态，前面至少有一个cas的状态，他不像原先就直接进入阻塞状态了。（参考后面的源码阅读部分）
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29public class ReentrantLockTest {
static Integer i = new Integer(0);
static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
new Thread(() -> {
for (int k = 0; k < 100 ; k++) {
lock.lock();
try {
i++;
} finally {
// 必须要必须要必须要手动释放锁,必须要必须要必须要手动释放锁,必须要必须要必须要手动释放锁(重要的事情说三遍)
// 使用syn锁定的话如果遇到异常，jvm会手动释放锁，但是lock必须手动释放锁
lock.unlock();
}
}
}).start();
}
try {
//简单处理，休眠主线程等上面的计算线程完成。
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(i);
}
}ReentrantLock 非公平锁原码阅读
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80ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock(); //从断点跟踪
public void lock() {
sync.acquire(1);
}
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState(); //the current value of synchronization state.
if (c == 0) {
//如果当前对象没有锁，直接设置一个排它锁
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
// 如果当前持有锁的是同一个线程，则设置为可重入
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false; //没拿到锁，返回fallse
}
private Node addWaiter(Node mode) {
//mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared,
//now 一个共享锁或排它锁节点
Node node = new Node(mode);
//取出队列中最后一个节点，设置为该新节点的上一个节点。并返回新节点。
//如果最后一个节点为空，初使化一个同步队列
for (;;) {
Node oldTail = tail;
if (oldTail != null) {
node.setPrevRelaxed(oldTail);
if (compareAndSetTail(oldTail, node)) {
oldTail.next = node;
return node;
}
} else {
initializeSyncQueue();
}
}
}
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean interrupted = false;
try {
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
//取出前面新new 节点，判断上一个节点，是不是头部节点，如果是的话，直接再次尝试拿锁。
//如果拿锁成功，那新节点，就是头部节点
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
return interrupted;
}
//判断是否继续自旋拿锁，还是park
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node))
interrupted |= parkAndCheckInterrupt();
}
} catch (Throwable t) {
cancelAcquire(node);
if (interrupted)
selfInterrupt();
throw t;
}
}
2.CountDownLatch
倒数，Latch是门栓的意思(倒数的一个门栓，5、4、3、2、1数到了，我这个门栓就开 了)
刚前面的递增方法，用的休眠主线程等计算线程完成后，再打印结果，这并不好，我们用CountDownLatch 改造下：
1 | public class Incrementer { |
3. CyclicBarrier
循环栅栏，这有一个栅栏，什么时候人满了就把栅栏推倒， 哗啦哗啦的都放出去，出去之后扎栅栏又重新起来，再来人，满了，推倒之后又继续。
1 | public class BusDispatcher { |
4. Phaser
Phaser它就更像是结合了CountDownLatch和CyclicBarrier，翻译一下叫阶段。
Phaser是按照不同的阶段来对线程进行执行，就是它本身是维护着一个阶段这样的一个成员变量，当前 我是执行到那个阶段，是第0个，还是第1个阶段啊等等，每个阶段不同的时候这个线程都可以往前走， 有的线程走到某个阶段就停了，有的线程一直会走到结束。你的程序中如果说用到分好几个阶段执行 ， 而且有的人必须得几个人共同参与的一种情形的情况下可能会用到这个Phaser。
1 | public class PhaserTest { |
5. ReadWriteLock
这个ReadWriteLock 是读写锁。读写锁的概念其实就是共享锁和排他锁，读锁就是共享锁，写锁就是排他锁。
1 | public class ReadWriteLockTest { |
6. Semaphore
Semaphore 含义就是限流，比如说流水线人不能全去上洗手间吧，所以得限制，每个上洗手间的人必须要领到洗手卡才能去，没有卡的人得等着前面的人回来，并归还了卡。
默认Semaphore是非公平的，new Semaphore(2, true)第二个值传true才是设置公平
1 | public class SemaphoreTest { |
7. Exchanger
交换器，俩人之间互相交换个数据用的，这里收到的消息得是成对的，否则 Exchanger 一直在等待有人来交换。
1 | public class ExchangerTest { |
十、LockSuport
*在JDK1.6中的java.util.concurrent的子包locks中引了LockSupport这个API，LockSupport是一个比较底层的工具类，用来创建锁和其他同步工具类的基本线程阻塞原语。java锁和同步器框架的核心 AQS: AbstractQueuedSynchronizer，就是通过调用 LockSupport.park()和 LockSupport.unpark()的方法，来实现线程的阻塞和唤醒的。
LockSuport的几个特点
- LockSupport不需要synchornized加锁就可以实现线程的阻塞和唤醒
- LockSupport.unpartk()可以先于LockSupport.park()执行，并且线程不会阻塞
- 如果一个线程处于等待状态，连续调用了两次park()方法，就会使该线程永远无法被唤醒
- park()和unpark()方法的实现是由Unsefa类提供的，而Unsefa类是由C和C++语言完成的，它主要通过一个变量作为一个标识，变量值在0，1之间来回切换，当这个变量大于0的时候线程就获得了“令牌”，其实park()和unpark()方法就是在改变这个变量的值，来达到线程的阻塞和唤醒的
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41// LockSuport 要求用线程顺序打印A1B2C3....Z26
public class PrintFactory {
static char[] letters = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g'};
static int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
static Thread letterPrinter = new Thread(LetterThread::print);
static Thread numPrinter = new Thread(NumThread::print);
public static void main(String[] args) {
letterPrinter.start();
numPrinter.start();
}
static class LetterThread {
public static void print() {
for (int i = 0; i < letters.length; i++) {
System.out.print(letters[i]);
LockSupport.unpark(numPrinter);
if(i < letters.length -1){
LockSupport.park();
}
}
}
}
static class NumThread {
public static void print() {
LockSupport.park();
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
System.out.print(nums[i]);
LockSupport.unpark(letterPrinter);
if(i < letters.length -1){
LockSupport.park();
}
}
}
}
}
十一、Java的四种引用 强、软、弱、虚
- 比如Object o = new Object()，这就是普通的引用，也就是强引用，只要有一个应用指向这个对象，那么垃圾回收器一定不会回收它。
- 软引用 SoftReference<byte[]> m = new SoftReference<>(new byte[1024102410])
当有一个对象(字节数组)被一个软引用所指向的时候，只有系统内存不够 用的时候，才会回收它(字节数组) - 弱引用 WeakReference m = new WeakReference<>(new M())
只要遭遇到gc就会回收 - 虚引用 PhantomReference
phantomReference = new PhantomReference<>(new M(), QUEUE);
对于虚引用它就干一件事，它就是管理堆外内存的，
首先第一点，这个虚引用的构造方法至少都是两个参数的，
第二个参数还必须是一个队列，这个虚引用基本没用，就是说不是给你用的，那么它是给谁用的呢?是给写JVM(虚拟机)的人用的
十二、JMH
JMH -java Microbenchmark Harness
微基准测试，它是测的某一个方法的性能。支持命令行或IDEA开发工具运行，idea运行需要添加插件。直接在Idea插件查找JMH安装。安装好后就可以像Junit一样写测试。
官网 http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jmh/
Maven 引用：
1 | <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core --> |
使用示例,代码写在test目录下，类似junit测试：
1 | @Benchmark |
十三、Disrupter
主页：http://lmax-exchange.github.io/disruptor/
源码：https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor
GettingStarted: https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor/wiki/Getting-Started
api: http://lmax-exchange.github.io/disruptor/docs/index.html
maven: https://mvnrepository.com/artifact/com.lmax/disruptor
ifeve：http://ifeve.com/disruptor/
Disruptor 开源的并发框架，并获得2011 Duke’s 程序框架创新奖，能够在无锁的情况下实现网络的Queue并发操作。
- 如果把它用作MQ的话，单机最快的MQ，性能非常的高，主要是它里 用的全都是CAS, 另外把各种各样的性能开发到了极致。
- Disruptor就是在内存里，Disruptor简单理解就是内存里用于存放元素的一个高效率的队列。
- Disruptor叫无锁、高并发、环形Buffer，直接覆盖(不用清除)旧的数据，降低GC频率，用于生产者消费者模式
- RingBuffer是一个环形队列，和其他队列不一样的是他是一个环形队列，环形的Buffer。一般情况下我们的容器是一个队列，不管你是用链表实现还是用数组实现的，它会是一个队列，那么这个队列生产者这边使劲往里塞，消费者这边使劲往外拿，但Disruptor的核心是一个环形的buffer。
- RingBuffer的序号，指向下一个可用的元素
- 采用数组实现，没有首尾指针对比ConcurrentLinkedQueue，用数组实现的速度更快
假如长度为8，当添加到第12个元素的时候在哪个序号上呢?用12%8
决定当Buffer被填满的时候到底是覆盖还是等待，由Produce决定 长度设为2的n次幂，利于二进制计算，例如:12%8=12&(8-1)
等待策略
- (常用)BlockingWaitStrategy:通过线程堵塞的方式，等待生产者唤醒，被唤醒后，再循环检查依赖的sequence是否已经消费。
- BusySpinWaitStrategy:线程一直自旋等待，可能比较耗cpu
- LiteBlockingWaitStrategy:线程阻塞等待生产者唤醒，与BlockingWaitStrategy相比，区别在 signalNeeded.getAndSet，如果两个线程同时访问一个访问waitfor，一个访问signalAll时，可以减少lock加锁次数
- LiteTimeoutBlockingWaitStrategy:与LiteBlockingWaitStrategy相比，设置了阻塞时间，超过时间后抛出异常
- PhasedBackoffWaitStrategy:根据时间参数和传入的等待策略来决定使用那种等待策略
- TimeoutBlockingWaitStrategy:相对于BlockingWaitStrategy来说，设置了等待时间，超过后抛出异常
- (常用)YieldingWaitStrategy:尝试100次，然后Thread.yield()让出cpu
- (常用)SleepingWaitStrategy:sleep