任务调度

进程让操作系统实现了并发，而线程让进程内部实现了并发

线程安全的本质

(1) 原子性
(2) 有序行 —> 编译器的重排序和CPU的指令重排序
(3) 可见性 —> 一个线程对共享变量的修改对另外一个线程不可见

线程的状态及状态的切换

6种状态

new
runnable(就绪、运行)
blocked(阻塞)
(a) 等待阻塞
(b) 同步阻塞
© 其它阻塞
(4) waiting
(5) time waiting
(6) terminated

如何中断一个线程

interrupt(中断) —> 会使线程抛出 InterruptException中断异常
isInterrupt()方法判断是否被中断
Thread.interrupted(); //复位，之后isInterrupt()方法将变为false

volatile原理

概述
- 并发编程中的三个概念:
  - 原子性：即一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。
  - 可见性：可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
  - 有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
- volatile 可以保证可见性、防止指令重排序(解决了可见性、有序性问题)
- synchronized 解决了原子性、可见性、有序性问题
- volatile/synchronized —> Lock指令
  - 把当前处理器缓存行的数据写回系统内存
  - 使得CPU内的缓存地址失效

CPU 级别的缓存一致性原理
为了解决缓存一致性问题CPU通过两种锁的途径来解决: 总线锁和缓存锁
缓存一致性LOCK

总线锁(全局锁)
是指变量从共享内存获取到某颗CPU独有内存后，其它CPU核心再次获取时会被阻塞住，直到释放锁(相当于悲观锁)性能比较低，现代CPU架构绝大多数都是用缓存锁的方式来实现的
缓存锁(锁定缓存行)
X86架构 MESI协议(缓存一致性协议)

简写	英文	中文
M	modified	修改
E	exclusive	独占
S	Shared	共享
I	Invalid	失效

(1) 读取count变量到缓存中，我们认为当前状态是Share

(2)当其中一个CPU核心修改了count值，状态会先变成独占E

设置成E(独占)使得其它核心中的线程获取count值时，获取不到
设置成M后对数据做修改，修改后通过嗅探协议通知其它CPU核心缓存的count值失效，并将count值由CPU核心写回主内存
另外一个CPU核心接到count缓存失效的通知后，将状态变为I (invalid)，再次从主内存重新获取count值

指令重排序问题
指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。
- 内存屏障
  (1) 是CPU或者编译器对内存的一个随机访问操作的同步点
  (2) 就是在两个操作中间加了一个屏障(或者说同步的点)，该屏障之前所有的指令全部执行完毕，屏障之后的指令能够读取到屏障前指令的结果
- 内存屏障有三种
  (a) store barrier //写屏障
  (b) load barrier //读屏障
  (c ) full barrier //全屏障 —> 具有写屏障和读屏障的功能(综合体)
- 内存屏障的作用
  (1) 保证可见性
  (2) 保证有序性
  内存屏障是CPU层面的东西，Java无法直接触及，Java通过JMM来间接触及内存屏障
JMM规范
Java Memory Model —> Java内存模型
定义的是线程和内存的交互方式
volatile的代码使用

join原理

在很多情况下，主线程创建并启动了线程，如果子线程中要进行大量耗时运算，主线程往往将早于子线程结束之前结束。这时，如果主线程想等待子线程执行完成之后再结束，比如子线程处理一个数据，主线程要取得这个数据中的值，就要用到join()方法了。方法join()的作用是等待线程对象销毁。这里有一个很值得注意的问题，join的底层调用的是wait方法，而且是循环调用，源码如图所示：

我们可以看到源码中join方法会在while循环中一直调用wait方法，假如wait的时间是1000ms，在500ms的时候另外一个线程调用了notifyAll方法时，线程就会苏醒。

并发编程原理