摘要：下面是線程相關(guān)的熱門面試題，你可以用它來(lái)好好準(zhǔn)備面試。線程安全問(wèn)題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。持有自旋鎖的線程在之前應(yīng)該釋放自旋鎖以便其它線程可以獲得自旋鎖。

最近看到網(wǎng)上流傳著，各種面試經(jīng)驗(yàn)及面試題，往往都是一大堆技術(shù)題目貼上去，而沒(méi)有答案。

不管你是新程序員還是老手，你一定在面試中遇到過(guò)有關(guān)線程的問(wèn)題。Java語(yǔ)言一個(gè)重要的特點(diǎn)就是內(nèi)置了對(duì)并發(fā)的支持，讓Java大受企業(yè)和程序員的歡迎。大多數(shù)待遇豐厚的Java開(kāi)發(fā)職位都要求開(kāi)發(fā)者精通多線程技術(shù)并且有豐富的Java程序開(kāi)發(fā)、調(diào)試、優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，所以線程相關(guān)的問(wèn)題在面試中經(jīng)常會(huì)被提到。
在典型的Java面試中， 面試官會(huì)從線程的基本概念問(wèn)起

如：為什么你需要使用線程， 如何創(chuàng)建線程，用什么方式創(chuàng)建線程比較好（比如：繼承thread類還是調(diào)用Runnable接口），然后逐漸問(wèn)到并發(fā)問(wèn)題像在Java并發(fā)編程的過(guò)程中遇到了什么挑戰(zhàn)，Java內(nèi)存模型，JDK1.5引入了哪些更高階的并發(fā)工具，并發(fā)編程常用的設(shè)計(jì)模式，經(jīng)典多線程問(wèn)題如生產(chǎn)者消費(fèi)者，哲學(xué)家就餐，讀寫器或者簡(jiǎn)單的有界緩沖區(qū)問(wèn)題。僅僅知道線程的基本概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 你必須知道如何處理死鎖，競(jìng)態(tài)條件，內(nèi)存沖突和線程安全等并發(fā)問(wèn)題。掌握了這些技巧，你就可以輕松應(yīng)對(duì)多線程和并發(fā)面試了。
許多Java程序員在面試前才會(huì)去看面試題，這很正常。

因?yàn)槭占嬖囶}和練習(xí)很花時(shí)間，所以我從許多面試者那里收集了Java多線程和并發(fā)相關(guān)的50個(gè)熱門問(wèn)題。

下面是Java線程相關(guān)的熱門面試題，你可以用它來(lái)好好準(zhǔn)備面試。

什么是線程？

什么是線程安全和線程不安全？

什么是自旋鎖？

什么是Java內(nèi)存模型？

什么是CAS？

什么是樂(lè)觀鎖和悲觀鎖？

什么是AQS？

什么是原子操作？在Java Concurrency API中有哪些原子類(atomic classes)？

什么是Executors框架？

什么是阻塞隊(duì)列？如何使用阻塞隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型？

什么是Callable和Future?

什么是FutureTask?

什么是同步容器和并發(fā)容器的實(shí)現(xiàn)？

什么是多線程？?jī)?yōu)缺點(diǎn)？

什么是多線程的上下文切換？

ThreadLocal的設(shè)計(jì)理念與作用？

ThreadPool（線程池）用法與優(yōu)勢(shì)？

Concurrent包里的其他東西：ArrayBlockingQueue、CountDownLatch等等。

synchronized和ReentrantLock的區(qū)別？

Semaphore有什么作用？

Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什么？對(duì)比同步它有什么優(yōu)勢(shì)？

Hashtable的size()方法中明明只有一條語(yǔ)句”return count”，為什么還要做同步？

ConcurrentHashMap的并發(fā)度是什么？

ReentrantReadWriteLock讀寫鎖的使用？

CyclicBarrier和CountDownLatch的用法及區(qū)別？

LockSupport工具？

Condition接口及其實(shí)現(xiàn)原理？

Fork/Join框架的理解?

wait()和sleep()的區(qū)別?

線程的五個(gè)狀態(tài)（五種狀態(tài)，創(chuàng)建、就緒、運(yùn)行、阻塞和死亡）?

start()方法和run()方法的區(qū)別？

Runnable接口和Callable接口的區(qū)別？

volatile關(guān)鍵字的作用？

Java中如何獲取到線程dump文件？

線程和進(jìn)程有什么區(qū)別？

線程實(shí)現(xiàn)的方式有幾種（四種）？

高并發(fā)、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間短的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池？并發(fā)不高、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池？并發(fā)高、業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池？

如果你提交任務(wù)時(shí)，線程池隊(duì)列已滿，這時(shí)會(huì)發(fā)生什么？

鎖的等級(jí)：方法鎖、對(duì)象鎖、類鎖?

如果同步塊內(nèi)的線程拋出異常會(huì)發(fā)生什么？

并發(fā)編程（concurrency）并行編程（parallellism）有什么區(qū)別？

如何保證多線程下 i++ 結(jié)果正確？

一個(gè)線程如果出現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)異常會(huì)怎么樣?

如何在兩個(gè)線程之間共享數(shù)據(jù)?

生產(chǎn)者消費(fèi)者模型的作用是什么?

怎么喚醒一個(gè)阻塞的線程?

Java中用到的線程調(diào)度算法是什么

單例模式的線程安全性?

線程類的構(gòu)造方法、靜態(tài)塊是被哪個(gè)線程調(diào)用的?

同步方法和同步塊，哪個(gè)是更好的選擇?

如何檢測(cè)死鎖？怎么預(yù)防死鎖？

線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位，可以使用多線程對(duì)進(jìn)行運(yùn)算提速。

比如，如果一個(gè)線程完成一個(gè)任務(wù)要100毫秒，那么用十個(gè)線程完成改任務(wù)只需10毫秒

通俗的說(shuō)：加鎖的就是是線程安全的，不加鎖的就是是線程不安全的

線程安全: 就是多線程訪問(wèn)時(shí)，采用了加鎖機(jī)制，當(dāng)一個(gè)線程訪問(wèn)該類的某個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行保護(hù)，其他線程不能進(jìn)行訪問(wèn)，直到該線程讀取完，其他線程才可使用。不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或者數(shù)據(jù)污染。

一個(gè)線程安全的計(jì)數(shù)器類的同一個(gè)實(shí)例對(duì)象在被多個(gè)線程使用的情況下也不會(huì)出現(xiàn)計(jì)算失誤。很顯然你可以將集合類分成兩組，線程安全和非線程安全的。
Vector 是用同步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全的, 而和它相似的ArrayList不是線程安全的。

線程不安全：就是不提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)保護(hù)，有可能出現(xiàn)多個(gè)線程先后更改數(shù)據(jù)造成所得到的數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)

如果你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是線程安全的。

線程安全問(wèn)題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。
若每個(gè)線程中對(duì)全局變量、靜態(tài)變量只有讀操作，而無(wú)寫操作，一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)全局變量是線程安全的；若有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則的話就可能影響線程安全。

自旋鎖是SMP架構(gòu)中的一種low-level的同步機(jī)制。

當(dāng)線程A想要獲取一把自選鎖而該鎖又被其它線程鎖持有時(shí)，線程A會(huì)在一個(gè)循環(huán)中自選以檢測(cè)鎖是不是已經(jīng)可用了。

自選鎖需要注意：

由于自旋時(shí)不釋放CPU，因而持有自旋鎖的線程應(yīng)該盡快釋放自旋鎖，否則等待該自旋鎖的線程會(huì)一直在那里自旋，這就會(huì)浪費(fèi)CPU時(shí)間。

持有自旋鎖的線程在sleep之前應(yīng)該釋放自旋鎖以便其它線程可以獲得自旋鎖。

參考

https://segmentfault.com/q/1010000000530936

一個(gè)簡(jiǎn)單的while就可以滿足你的要求。

目前的JVM實(shí)現(xiàn)自旋會(huì)消耗CPU，如果長(zhǎng)時(shí)間不調(diào)用doNotify方法，doWait方法會(huì)一直自旋，CPU會(huì)消耗太大。

public class MyWaitNotify3{

  MonitorObject myMonitorObject = new MonitorObject();
  boolean wasSignalled = false;

  public void doWait(){
    synchronized(myMonitorObject){
      while(!wasSignalled){
        try{
          myMonitorObject.wait();
         } catch(InterruptedException e){...}
      }
      //clear signal and continue running.
      wasSignalled = false;
    }
  }

  public void doNotify(){
    synchronized(myMonitorObject){
      wasSignalled = true;
      myMonitorObject.notify();
    }
  }
}

Java內(nèi)存模型描述了在多線程代碼中哪些行為是合法的，以及線程如何通過(guò)內(nèi)存進(jìn)行交互。它描述了“程序中的變量“ 和 ”從內(nèi)存或者寄存器獲取或存儲(chǔ)它們的底層細(xì)節(jié)”之間的關(guān)系。Java內(nèi)存模型通過(guò)使用各種各樣的硬件和編譯器的優(yōu)化來(lái)正確實(shí)現(xiàn)以上事情。

Java包含了幾個(gè)語(yǔ)言級(jí)別的關(guān)鍵字，包括：volatile, final以及synchronized，目的是為了幫助程序員向編譯器描述一個(gè)程序的并發(fā)需求。Java內(nèi)存模型定義了volatile和synchronized的行為，更重要的是保證了同步的java程序在所有的處理器架構(gòu)下面都能正確的運(yùn)行。

“一個(gè)線程的寫操作對(duì)其他線程可見(jiàn)”這個(gè)問(wèn)題是因?yàn)榫幾g器對(duì)代碼進(jìn)行重排序?qū)е碌?。例如，只要代碼移動(dòng)不會(huì)改變程序的語(yǔ)義，當(dāng)編譯器認(rèn)為程序中移動(dòng)一個(gè)寫操作到后面會(huì)更有效的時(shí)候，編譯器就會(huì)對(duì)代碼進(jìn)行移動(dòng)。如果編譯器推遲執(zhí)行一個(gè)操作，其他線程可能在這個(gè)操作執(zhí)行完之前都不會(huì)看到該操作的結(jié)果，這反映了緩存的影響。

此外，寫入內(nèi)存的操作能夠被移動(dòng)到程序里更前的時(shí)候。在這種情況下，其他的線程在程序中可能看到一個(gè)比它實(shí)際發(fā)生更早的寫操作。所有的這些靈活性的設(shè)計(jì)是為了通過(guò)給編譯器，運(yùn)行時(shí)或硬件靈活性使其能在最佳順序的情況下來(lái)執(zhí)行操作。在內(nèi)存模型的限定之內(nèi)，我們能夠獲取到更高的性能。

看下面代碼展示的一個(gè)簡(jiǎn)單例子：

ClassReordering {
    
    int x = 0, y = 0;
   
    public void writer() {
        x = 1;
        y = 2;
    }

    public void reader() {
        int r1 = y;
        int r2 = x;
    }
}

讓我們看在兩個(gè)并發(fā)線程中執(zhí)行這段代碼，讀取Y變量將會(huì)得到2這個(gè)值。因?yàn)檫@個(gè)寫入比寫到X變量更晚一些，程序員可能認(rèn)為讀取X變量將肯定會(huì)得到1。但是，寫入操作可能被重排序過(guò)。如果重排序發(fā)生了，那么，就能發(fā)生對(duì)Y變量的寫入操作，讀取兩個(gè)變量的操作緊隨其后，而且寫入到X這個(gè)操作能發(fā)生。程序的結(jié)果可能是r1變量的值是2，但是r2變量的值為0。

JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)主要有三大塊：堆內(nèi)存、方法區(qū)和棧。

堆內(nèi)存是JVM中最大的一塊由年輕代和老年代組成，而年輕代內(nèi)存又被分成三部分，Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間,默認(rèn)情況下年輕代按照8:1:1的比例來(lái)分配；方法區(qū)存儲(chǔ)類信息、常量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，是線程共享的區(qū)域，為與Java堆區(qū)分，方法區(qū)還有一個(gè)別名Non-Heap(非堆)；棧又分為java虛擬機(jī)棧和本地方法棧主要用于方法的執(zhí)行。

JAVA的JVM的內(nèi)存可分為3個(gè)區(qū)：堆(heap)、棧(stack)和方法區(qū)(method)

可通過(guò)參數(shù) -Xms 和-Xmx設(shè)置

Java堆是被所有線程共享,是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊 Java堆在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。

Java堆唯一的目的是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例和數(shù)組都在這里。

Java堆為了便于更好的回收和分配內(nèi)存，可以細(xì)分為：新生代和老年代；再細(xì)致一點(diǎn)的有Eden空間、From Survivor空間、To Survivor區(qū)。

新生代：包括Eden區(qū)、From Survivor區(qū)、To Survivor區(qū)，系統(tǒng)默認(rèn)大小Eden:Survivor=8:1。

老年代：在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。

Survivor空間等Java堆可以處在物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上是連續(xù)的即可（就像我們的磁盤空間一樣。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，既可以實(shí)現(xiàn)成固定大小的，也可以是可擴(kuò)展的）。

據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError異常。

可通過(guò)參數(shù) 棧幀是方法運(yùn)行期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧容量可由-Xss設(shè)置

1.Java虛擬機(jī)棧是線程私有的，它的生命周期與線程相同。

每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。

虛擬機(jī)棧是執(zhí)行Java方法的內(nèi)存模型(也就是字節(jié)碼)服務(wù)：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ) 局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。

局部變量表：32位變量槽，存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用、returnAddress類型。

操作數(shù)棧：基于棧的執(zhí)行引擎，虛擬機(jī)把操作數(shù)棧作為它的工作區(qū)，大多數(shù)指令都要從這里彈出數(shù)據(jù)、執(zhí)行運(yùn)算，然后把結(jié)果壓回操作數(shù)棧。

動(dòng)態(tài)連接：每個(gè)棧幀都包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池（方法區(qū)的一部分）中該棧幀所屬方法的引用。持有這個(gè)引用是為了支持方法調(diào)用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)連接。Class文件的常量池中有大量的符號(hào)引用，字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號(hào)引用為參數(shù)。這些符號(hào)引用一部分會(huì)在類加載階段或第一次使用的時(shí)候轉(zhuǎn)化為直接引用，這種轉(zhuǎn)化稱為靜態(tài)解析。另一部分將在每一次的運(yùn)行期間轉(zhuǎn)化為直接應(yīng)用，這部分稱為動(dòng)態(tài)連接

方法出口：返回方法被調(diào)用的位置，恢復(fù)上層方法的局部變量和操作數(shù)棧，如果無(wú)返回值，則把它壓入調(diào)用者的操作數(shù)棧。

局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的。

在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小。主要存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用 （reference類型）、returnAddress類型）。

java虛擬機(jī)棧,規(guī)定了兩種異常狀況：

如果線程請(qǐng)求的深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常。

如果虛擬機(jī)棧動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，而擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

可通過(guò)參數(shù) 棧容量可由-Xss設(shè)置

虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)。

本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。有的虛擬機(jī)（譬如Sun HotSpot虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一

可通過(guò)參數(shù)-XX:MaxPermSize設(shè)置

線程共享內(nèi)存區(qū)域，用于儲(chǔ)存已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量，即編譯器編譯后的代碼，方法區(qū)也稱持久代（Permanent Generation）。

雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java堆區(qū)分開(kāi)來(lái)。

如何實(shí)現(xiàn)方法區(qū)，屬于虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，不受虛擬機(jī)規(guī)范約束。

方法區(qū)主要存放java類定義信息，與垃圾回收關(guān)系不大，方法區(qū)可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾回收,但不是沒(méi)有垃圾回收。

方法區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載。

運(yùn)行時(shí)常量池，也是方法區(qū)的一部分，虛擬機(jī)加載Class后把常量池中的數(shù)據(jù)放入運(yùn)行時(shí)常量池。

JDK1.6之前字符串常量池位于方法區(qū)之中。
JDK1.7字符串常量池已經(jīng)被挪到堆之中。

可通過(guò)參數(shù)-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize設(shè)置

常量池（Constant Pool）：常量池?cái)?shù)據(jù)編譯期被確定，是Class文件中的一部分。存儲(chǔ)了類、方法、接口等中的常量，當(dāng)然也包括字符串常量。

字符串池/字符串常量池（String Pool/String Constant Pool）：是常量池中的一部分，存儲(chǔ)編譯期類中產(chǎn)生的字符串類型數(shù)據(jù)。

運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）：方法區(qū)的一部分，所有線程共享。虛擬機(jī)加載Class后把常量池中的數(shù)據(jù)放入到運(yùn)行時(shí)常量池。常量池：可以理解為Class文件之中的資源倉(cāng)庫(kù)，它是Class文件結(jié)構(gòu)中與其他項(xiàng)目資源關(guān)聯(lián)最多的數(shù)據(jù)類型。

常量池中主要存放兩大類常量：字面量（Literal）和符號(hào)引用（Symbolic Reference）。

字面量：文本字符串、聲明為final的常量值等。

符號(hào)引用：類和接口的完全限定名（Fully Qualified Name）、字段的名稱和描述符（Descriptor）、方法的名稱和描述符。

可通過(guò)-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則默認(rèn)與Java堆的最大值（-Xmx指定）一樣。

直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域，但是這部分內(nèi)存也被頻繁地使用，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)。

java堆（Java Heap）

可通過(guò)參數(shù) -Xms 和-Xmx設(shè)置

Java堆是被所有線程共享,是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊 Java堆在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建

Java堆唯一的目的是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例和數(shù)組都在這里

Java堆為了便于更好的回收和分配內(nèi)存，可以細(xì)分為：新生代和老年代；再細(xì)致一點(diǎn)的有Eden空間、From Survivor空間、To Survivor區(qū)

新生代：包括Eden區(qū)、From Survivor區(qū)、To Survivor區(qū)，系統(tǒng)默認(rèn)大小Eden:Survivor=8:1。

老年代：在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。

java虛擬機(jī)棧(stack)

可通過(guò)參數(shù) 棧幀是方法運(yùn)行期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧容量可由-Xss設(shè)置

Java虛擬機(jī)棧是線程私有的，它的生命周期與線程相同。

每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。

虛擬機(jī)棧是執(zhí)行Java方法的內(nèi)存模型(也就是字節(jié)碼)服務(wù)：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ) 局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息

方法區(qū)（Method Area）

可通過(guò)參數(shù)-XX:MaxPermSize設(shè)置

線程共享內(nèi)存區(qū)域），用于儲(chǔ)存已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量，即編譯器編譯后的代碼，方法區(qū)也稱持久代（Permanent Generation）。

方法區(qū)主要存放java類定義信息，與垃圾回收關(guān)系不大，方法區(qū)可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾回收,但不是沒(méi)有垃圾回收。

方法區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載。

運(yùn)行時(shí)常量池，也是方法區(qū)的一部分，虛擬機(jī)加載Class后把常量池中的數(shù)據(jù)放入運(yùn)行時(shí)常量池。

CAS（compare and swap）的縮寫，中文翻譯成比較并交換。

CAS 不通過(guò)JVM,直接利用java本地方 JNI（Java Native Interface為JAVA本地調(diào)用）,直接調(diào)用CPU 的cmpxchg（是匯編指令）指令。

利用CPU的CAS指令，同時(shí)借助JNI來(lái)完成Java的非阻塞算法,實(shí)現(xiàn)原子操作。其它原子操作都是利用類似的特性完成的。

整個(gè)java.util.concurrent都是建立在CAS之上的，因此對(duì)于synchronized阻塞算法，J.U.C在性能上有了很大的提升。

CAS是項(xiàng)樂(lè)觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。

CAS有3個(gè)操作數(shù)，內(nèi)存值V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做。

確保對(duì)內(nèi)存的讀-改-寫操作都是原子操作執(zhí)行

CAS雖然很高效的解決原子操作，但是CAS仍然存在三大問(wèn)題。ABA問(wèn)題，循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開(kāi)銷大和只能保證一個(gè)共享變量的原子操作

使用CAS在線程沖突嚴(yán)重時(shí)，會(huì)大幅降低程序性能；CAS只適合于線程沖突較少的情況使用。

synchronized在jdk1.6之后，已經(jīng)改進(jìn)優(yōu)化。synchronized的底層實(shí)現(xiàn)主要依靠Lock-Free的隊(duì)列，基本思路是自旋后阻塞，競(jìng)爭(zhēng)切換后繼續(xù)競(jìng)爭(zhēng)鎖，稍微犧牲了公平性，但獲得了高吞吐量。在線程沖突較少的情況下，可以獲得和CAS類似的性能；而線程沖突嚴(yán)重的情況下，性能遠(yuǎn)高于CAS。

參考
https://blog.52itstyle.com/archives/948/

Java在JDK1.5之前都是靠synchronized關(guān)鍵字保證同步的，這種通過(guò)使用一致的鎖定協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)對(duì)共享狀態(tài)的訪問(wèn)，可以確保無(wú)論哪個(gè)線程持有共享變量的鎖，都采用獨(dú)占的方式來(lái)訪問(wèn)這些變量。獨(dú)占鎖其實(shí)就是一種悲觀鎖，所以可以說(shuō)synchronized是悲觀鎖。

樂(lè)觀鎖（ Optimistic Locking）其實(shí)是一種思想。相對(duì)悲觀鎖而言，樂(lè)觀鎖假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則讓返回用戶錯(cuò)誤的信息，讓用戶決定如何去做。

AbstractQueuedSynchronizer簡(jiǎn)稱AQS，是一個(gè)用于構(gòu)建鎖和同步容器的框架。事實(shí)上concurrent包內(nèi)許多類都是基于AQS構(gòu)建，例如ReentrantLock，Semaphore，CountDownLatch，ReentrantReadWriteLock，FutureTask等。AQS解決了在實(shí)現(xiàn)同步容器時(shí)設(shè)計(jì)的大量細(xì)節(jié)問(wèn)題。

AQS使用一個(gè)FIFO的隊(duì)列表示排隊(duì)等待鎖的線程，隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)稱作“哨兵節(jié)點(diǎn)”或者“啞節(jié)點(diǎn)”，它不與任何線程關(guān)聯(lián)。其他的節(jié)點(diǎn)與等待線程關(guān)聯(lián)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)等待狀態(tài)waitStatus。

參考
https://blog.52itstyle.com/archives/948/

由于java的CAS同時(shí)具有 volatile 讀和volatile寫的內(nèi)存語(yǔ)義，因此Java線程之間的通信現(xiàn)在有了下面四種方式：

A線程寫volatile變量，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量。

A線程寫volatile變量，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量。

A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量。

A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量。

Java的CAS會(huì)使用現(xiàn)代處理器上提供的高效機(jī)器級(jí)別原子指令，這些原子指令以原子方式對(duì)內(nèi)存執(zhí)行讀-改-寫操作，這是在多處理器中實(shí)現(xiàn)同步的關(guān)鍵（從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，能夠支持原子性讀-改-寫指令的計(jì)算機(jī)器，是順序計(jì)算圖靈機(jī)的異步等價(jià)機(jī)器，因此任何現(xiàn)代的多處理器都會(huì)去支持某種能對(duì)內(nèi)存執(zhí)行原子性讀-改-寫操作的原子指令）。同時(shí)，volatile變量的讀/寫和CAS可以實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。把這些特性整合在一起，就形成了整個(gè)concurrent包得以實(shí)現(xiàn)的基石。如果我們仔細(xì)分析concurrent包的源代碼實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)通用化的實(shí)現(xiàn)模式：

首先，聲明共享變量為volatile；
然后，使用CAS的原子條件更新來(lái)實(shí)現(xiàn)線程之間的同步；

同時(shí)，配合以volatile的讀/寫和CAS所具有的volatile讀和寫的內(nèi)存語(yǔ)義來(lái)實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。

AQS，非阻塞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和原子變量類（Java.util.concurrent.atomic包中的類），這些concurrent包中的基礎(chǔ)類都是使用這種模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而concurrent包中的高層類又是依賴于這些基礎(chǔ)類來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從整體來(lái)看，concurrent包的實(shí)現(xiàn)示意圖如下：

AQS沒(méi)有鎖之類的概念，它有個(gè)state變量，是個(gè)int類型，在不同場(chǎng)合有著不同含義。

AQS圍繞state提供兩種基本操作“獲取”和“釋放”，有條雙向隊(duì)列存放阻塞的等待線程，并提供一系列判斷和處理方法，簡(jiǎn)單說(shuō)幾點(diǎn)：

state是獨(dú)占的，還是共享的；

state被獲取后，其他線程需要等待；

state被釋放后，喚醒等待線程；

線程等不及時(shí)，如何退出等待。

至于線程是否可以獲得state，如何釋放state，就不是AQS關(guān)心的了，要由子類具體實(shí)現(xiàn)。

AQS中還有一個(gè)表示狀態(tài)的字段state，例如ReentrantLocky用它表示線程重入鎖的次數(shù)，Semaphore用它表示剩余的許可數(shù)量，F(xiàn)utureTask用它表示任務(wù)的狀態(tài)。對(duì)state變量值的更新都采用CAS操作保證更新操作的原子性。

AbstractQueuedSynchronizer繼承了AbstractOwnableSynchronizer，這個(gè)類只有一個(gè)變量：exclusiveOwnerThread，表示當(dāng)前占用該鎖的線程，并且提供了相應(yīng)的get，set方法。

ReentrantLock實(shí)現(xiàn)原理

https://www.cnblogs.com/maypattis/p/6403682.html

原子操作是指一個(gè)不受其他操作影響的操作任務(wù)單元。原子操作是在多線程環(huán)境下避免數(shù)據(jù)不一致必須的手段。

int++并不是一個(gè)原子操作，所以當(dāng)一個(gè)線程讀取它的值并加1時(shí)，另外一個(gè)線程有可能會(huì)讀到之前的值，這就會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須保證增加操作是原子的，在JDK1.5之前我們可以使用同步技術(shù)來(lái)做到這一點(diǎn)。

到JDK1.5，java.util.concurrent.atomic包提供了int和long類型的裝類，它們可以自動(dòng)的保證對(duì)于他們的操作是原子的并且不需要使用同步。
　　

Executor框架同java.util.concurrent.Executor 接口在Java 5中被引入。

Executor框架是一個(gè)根據(jù)一組執(zhí)行策略調(diào)用，調(diào)度，執(zhí)行和控制的異步任務(wù)的框架。

無(wú)限制的創(chuàng)建線程會(huì)引起應(yīng)用程序內(nèi)存溢出。所以創(chuàng)建一個(gè)線程池是個(gè)更好的的解決方案，因?yàn)榭梢韵拗凭€程的數(shù)量并且可以回收再利用這些線程。

利用Executors框架可以非常方便的創(chuàng)建一個(gè)線程池，

Java通過(guò)Executors提供四種線程池，分別為：

newCachedThreadPool創(chuàng)建一個(gè)可緩存線程池，如果線程池長(zhǎng)度超過(guò)處理需要，可靈活回收空閑線程，若無(wú)可回收，則新建線程。

newFixedThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會(huì)在隊(duì)列中等待。

newScheduledThreadPool 創(chuàng)建一個(gè)定長(zhǎng)線程池，支持定時(shí)及周期性任務(wù)執(zhí)行。

newSingleThreadExecutor 創(chuàng)建一個(gè)單線程化的線程池，它只會(huì)用唯一的工作線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，保證所有任務(wù)按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級(jí))執(zhí)行。
　　

JDK7提供了7個(gè)阻塞隊(duì)列。（也屬于并發(fā)容器）

ArrayBlockingQueue ：一個(gè)由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。

LinkedBlockingQueue ：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。

PriorityBlockingQueue ：一個(gè)支持優(yōu)先級(jí)排序的無(wú)界阻塞隊(duì)列。

DelayQueue：一個(gè)使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的無(wú)界阻塞隊(duì)列。

SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。

LinkedTransferQueue：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無(wú)界阻塞隊(duì)列。

LinkedBlockingDeque：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊(duì)列。

阻塞隊(duì)列是一個(gè)在隊(duì)列基礎(chǔ)上又支持了兩個(gè)附加操作的隊(duì)列。

2個(gè)附加操作：

支持阻塞的插入方法：隊(duì)列滿時(shí)，隊(duì)列會(huì)阻塞插入元素的線程，直到隊(duì)列不滿。
支持阻塞的移除方法：隊(duì)列空時(shí)，獲取元素的線程會(huì)等待隊(duì)列變?yōu)榉强铡?/p> 阻塞隊(duì)列的應(yīng)用場(chǎng)景

阻塞隊(duì)列常用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的場(chǎng)景，生產(chǎn)者是向隊(duì)列里添加元素的線程，消費(fèi)者是從隊(duì)列里取元素的線程。簡(jiǎn)而言之，阻塞隊(duì)列是生產(chǎn)者用來(lái)存放元素、消費(fèi)者獲取元素的容器。

在阻塞隊(duì)列不可用的時(shí)候，上述2個(gè)附加操作提供了四種處理方法

JDK 7 提供了7個(gè)阻塞隊(duì)列，如下

1、ArrayBlockingQueue 數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。

此隊(duì)列按照先進(jìn)先出（FIFO）的原則對(duì)元素進(jìn)行排序，但是默認(rèn)情況下不保證線程公平的訪問(wèn)隊(duì)列，即如果隊(duì)列滿了，那么被阻塞在外面的線程對(duì)隊(duì)列訪問(wèn)的順序是不能保證線程公平（即先阻塞，先插入）的。

2、LinkedBlockingQueue一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列

此隊(duì)列按照先出先進(jìn)的原則對(duì)元素進(jìn)行排序

3、PriorityBlockingQueue支持優(yōu)先級(jí)的無(wú)界阻塞隊(duì)列

4、DelayQueue支持延時(shí)獲取元素的無(wú)界阻塞隊(duì)列，即可以指定多久才能從隊(duì)列中獲取當(dāng)前元素

5、SynchronousQueue不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列，每一個(gè)put必須等待一個(gè)take操作，否則不能繼續(xù)添加元素。并且他支持公平訪問(wèn)隊(duì)列。

6、LinkedTransferQueue由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無(wú)界阻塞TransferQueue隊(duì)列。相對(duì)于其他阻塞隊(duì)列，多了tryTransfer和transfer方法

transfer方法

如果當(dāng)前有消費(fèi)者正在等待接收元素（take或者待時(shí)間限制的poll方法），transfer可以把生產(chǎn)者傳入的元素立刻傳給消費(fèi)者。如果沒(méi)有消費(fèi)者等待接收元素，則將元素放在隊(duì)列的tail節(jié)點(diǎn)，并等到該元素被消費(fèi)者消費(fèi)了才返回。

tryTransfer方法

用來(lái)試探生產(chǎn)者傳入的元素能否直接傳給消費(fèi)者。，如果沒(méi)有消費(fèi)者在等待，則返回false。和上述方法的區(qū)別是該方法無(wú)論消費(fèi)者是否接收，方法立即返回。而transfer方法是必須等到消費(fèi)者消費(fèi)了才返回。

7、LinkedBlockingDeque鏈表結(jié)構(gòu)的雙向阻塞隊(duì)列，優(yōu)勢(shì)在于多線程入隊(duì)時(shí)，減少一半的競(jìng)爭(zhēng)。

通知模式實(shí)現(xiàn)：所謂通知模式，就是當(dāng)生產(chǎn)者往滿的隊(duì)列里添加元素時(shí)會(huì)阻塞住生產(chǎn)者，當(dāng)消費(fèi)者消費(fèi)了一個(gè)隊(duì)列中的元素后，會(huì)通知生產(chǎn)者當(dāng)前隊(duì)列可用。

為什么BlockingQueue適合解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題

任何有效的生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題解決方案都是通過(guò)控制生產(chǎn)者put()方法（生產(chǎn)資源）和消費(fèi)者take()方法（消費(fèi)資源）的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一旦你實(shí)現(xiàn)了對(duì)方法的阻塞控制，那么你將解決該問(wèn)題。

Java通過(guò)BlockingQueue提供了開(kāi)箱即用的支持來(lái)控制這些方法的調(diào)用（一個(gè)線程創(chuàng)建資源，另一個(gè)消費(fèi)資源）。java.util.concurrent包下的BlockingQueue接口是一個(gè)線程安全的可用于存取對(duì)象的隊(duì)列。

BlockingQueue是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持一個(gè)線程往里存資源，另一個(gè)線程從里取資源。這正是解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題所需要的，那么讓我們開(kāi)始解決該問(wèn)題吧。

生產(chǎn)者

以下代碼用于生產(chǎn)者線程

package io.ymq.example.thread;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * 描述:生產(chǎn)者
 *
 * @author yanpenglei
 * @create 2018-03-14 15:52
 **/
class Producer implements Runnable {

    protected BlockingQueue