JUC 多线程
1. 认识多线程
一个采用了多线程技术的应用程序可以更好地利用系统资源。其主要优势在 于充分利用了 CPU 的空闲时间片，可以用尽可能少的时间来对用户的要求做出响应，使得进程的整体运行效率得到较大提高，同时增强了应用程序的灵活性。更为重要的是，由于同一进程的所有线程是共享同一内存，所以不需要特殊的数据传送机制，不需要建立共享存储区或共享文件，从而使得不同任务之间的协调操作与运行.数据的交互.资源的分配等问题更加易于解决。
2. 什么是线程？
进程内部的一个独立执行单元；一个进程可以同时并发的运行多个线程，可以理解为一个进程便相当于一个单 CPU 操作系统，而线程便是这个系统中运行的多个任务。
3. 什么是进程？
是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个 应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建.运行到消亡的过程。
4. 进程与线程的区别？
进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。
线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。
注意：
\1. 因为一个进程中的多个线程是并发运行的，那么从微观角度看也是有先后顺序的，哪个线程执行完全取决于 CPU 的调度，程序员是不 能完全控制的（可以设置线程优先级,有限度的控制顺序）。而这也就造成的多线程的随机性。
\2. Java 程序的进程里面至少包含两个线程，主线程也就是 main()方法线程，另外一个是垃圾回收机制线程。每 当使用 java 命令执行一 个类时，实际上都会启动一个 JVM，每一个 JVM 实际上就是在操作系 统中启动了一个 线程，java 本身具备了垃圾的收集机制，所以在 Java运行时至少会启动两个线程。
\3. 由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多，那么我们在开发多任务运行的时候，通常考虑创建 多线程，而不是创建多进程。
4.1什么是线程安全？
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量. 静态变量只有读操作，而无写 操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的； 若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步， 否则的话就可能影响线程安全。
5. 什么时候使用线程同步？
当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。 要解决上述多线程并发访问一个资源的安全问题，Java 中提供了同步机制(synchronized)来解决。
6. 线程同步机制有哪些？
同步代码块.同步方法.lock 锁等。
7. 对死锁的理解？
多线程死锁：同步中嵌套同步,导致锁无法释放。
死锁解决办法：不要在同步中嵌套同步
8. 多线程并发的 3 个特性？
原子性，可见性和有序性。
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：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：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
9. 锁优化
synchronized 是重量级锁，效率不高。但在 JDK 1.6 中对 synchronize 的实现进行了各种优化，使得它显得不是那么重了。JDK1.6 对锁的实现引入了 大量的优化，如自旋锁.适应性自旋锁.锁消除.锁粗化.偏向锁.轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。锁主要存在四种状态，依次是：无锁状态.偏向锁状态.轻量级锁状态.重量级锁状态，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。
注意锁可以升级不可降级，这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。
10. 自旋锁
线程的阻塞和唤醒需要 CPU 从用户态转为核心态，频繁的阻塞和唤醒对 CPU 来说是一件负担很重的工作，势必会给系统的并发性能带来很大的压力。同时我们发现在许多应用上面，对象锁的锁状态只会持续很短一段时间，为了这 一段很短的时间频繁地阻塞和唤醒线程是非常不值得的。所以引入自旋锁。 所谓自旋锁，就是让该线程等待一段时间，不会被立即挂起，看持有锁 的线程是否会很快释放锁。怎么等待呢？执行一段无意义的循环即可（自旋）。 自旋等待不能替代阻塞，虽然它可以避免线程切换带来的开销，但是它占用了处理器的时间。如果持有锁的线程很快就释放了锁，那么自旋的效率就非常好，反之，自旋的线程就会白白消耗掉处理的资源，它不会做任何有意义的工作，典型的占着茅坑不拉屎，这样反而会带来性能上的浪费。
所以说，自旋等待的时间（自旋的次数）必须要有一个限度，如果自旋超过了定义的时间仍然没有 获取到锁，则应该被挂起。自旋锁在 JDK 1.4.2 中引入，默认关闭，但是可以使用-XX:+UseSpinning 开开启，在 JDK1.6 中默认开启。同时自旋的默认次数为 10 次，可以通过参数-XX:PreBlockSpin 来调整；如果通过参数-XX:preBlockSpin 来调整自旋锁的自旋次数，会带来诸多不便。假如我将参数调整为 10，但是系统很多线程都是等你刚刚退出的时候就释放了锁（假如你多自旋一两次就可以获取锁），你是不是很尴尬。于是 JDK1.6引入自适应的自旋锁，让虚拟机会变得越来越聪明。
11. 适应自旋锁
JDK 1.6 引入了更加聪明的自旋锁，即自适应自旋锁。所谓自适应就意 味着自旋的次数不再是固定的，它是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥 有者的状态来决定。它怎么做呢？线程如果自旋成功了，那么下次自旋的次数会更加多，因为虚拟机认为既然上次成功了，那么此次自旋也很有可能会再次成功， 那么它就会允许自旋等待持续的次数更多。反之，如果对于某个锁，很少有自旋能够成功的，那么在以后要或者这个锁的时候自旋的次数会减少甚至省略掉自旋 过程，以免浪费处理器资源。 有了自适应自旋锁，随着程序运行和性能监控信息的不断完善，虚拟机对程序锁的状况预测会越来越准确，虚拟机会变得越来越聪明。
12. 锁消除
为了保证数据的完整性，我们在进行操作时需要对这部分操作进行同步控制，但是在有些情况下，JVM 检测到不可能存在共享数据竞争，这是 JVM 会对这些同步锁进行锁消除。锁消除的依据是逃逸分析的数据支持。
如果不存在竞争，为什么还需要加锁呢？所以锁消除可以节省毫无意义 的请求锁的时间。变量是否逃逸，对于虚拟机来说需要使用数据流分析来确定， 但是对于我们程序员来说这还不清楚么？我们会在明明知道不存在数据竞争的代码块前加上同步吗？但是有时候程序并不是我们所想的那样？我们虽然没有显示使用锁，但是我们在使用一些 JDK 的内置 API 时，如 StringBuffer.Vector.HashTable 等，这个时候会存在隐形的加锁操作。比如StringBuffer 的 append()方法，Vector 的 add()方法：
13. 锁粗化
在使用同步锁的时候，需要让同步块的作用范围尽可能小，仅在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样做的目的是为了使需要同步的操作量尽可能 缩小，如果存在锁竞争，那么等待锁的线程也能尽快拿到锁。在大多数的情况下，上述观点是正确的。但是如果一系列的连续加锁解锁操作，可能会导致不必要的性能损耗，所以引入锁粗化的概念。锁粗话概念比较好理解，就是将多个连续的加锁.解锁操作连接在一起， 扩展成一个范围更大的锁。如上面实例：vector 每次 add 的时候都需要加锁操作，JVM 检测到对同一个对象（vector）连续加锁.解锁操作，会合并一个更大范围的加锁.解锁操作，即加锁解锁操作会移到 for 循环之外。
14. 偏向锁
轻量级锁的加锁解锁操作是需要依赖多次 CAS 原子指令的。而偏向锁只 需要检查是否为偏向锁.锁标识为以及 ThreadID 即可，可以减少不必要的 CAS操作。
15. 轻量级锁
引入轻量级锁的主要目的是在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重 量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。当关闭偏向锁功能或者多个线程竞 争偏向锁导致偏向锁升级为轻量级锁，则会尝试获取轻量级锁。轻量级锁主要使用 CAS 进行原子操作。但是对于轻量级锁，其性能提升的依据是“对于绝大部分的锁，在整个生命周期内都是不会存在竞争的”，如果打破这个依据则除了互斥的开销外，还有额外的 CAS 操作，因此在有多线程竞争的情况下，轻量级锁比重量级锁更慢。
16. 重量锁
重量级锁通过对象内部的监视器（monitor）实现，其中 monitor 的本质是依赖于底层操作系统的 Mutex Lock（互斥锁）实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高。