浅谈Java并发

Java并发是比较难的知识点，难于对并发的理解。并发要从操作系统和硬件层面去理解，才会比较深入，而不单单是从编程语言的逻辑去理解。

首先对于并发要清楚的几点：

线程可能在任何时刻被切换。
计算机只对硬件指令保证原子性。
CPU有多级缓存，每个线程有自己的缓存空间。

第一点：

如果有共享数据或多线程判断逻辑，需要使用锁机制互斥其他线程的访问，避免逻辑错误。

第二点：

例如下面这个语句在编程语言里面只有一条语句，但编译成汇编语言会有三条硬件指令：（1）load i变量，（2）i变量自增1 （3）保存自增后的i变量。因此下面的语句不具有原子性。
i++;
第三点:
造成变量的可见性问题，单个线程读取并修改，修改的是自己线程缓存里面变量，对其他线程不可见，会造成可见性问题。

Java解决并发问题的一些关键字
1.synchronized关键字
监视器模式的锁，可以使代码块在线程之间互斥，持有锁的线程可以运行，没有持有锁的线程进入阻塞队列等待。synchronized是可重入锁，持有锁的线程可多次进入代码块。synchronized关键字修饰的代码块/方法内的代码具有原子性、可见性，可以解决上面的1、2、3问题。
2.volatile关键字
修饰变量，保证了变量的可见性，修饰的变量不再被CPU缓存，每次读取从内存中读取。每次写入变量也会立即刷新到内存，以保证变量对其他线程可见。还可以避免指令重排序，以及避免字分裂（ 64位变量指令操作的分为两步）。但是这个不保证原子性。可解决上面的问题3。
3.final关键字
保证变量的不变性，如果一个变量是不变的，那么这个变量一定是线程安全的。
需要注意的是JVM为了性能优化，会对编译后的指令进行重排序，即在单个线程内是无影响的，但是对于多个线程来看重排序可能会导致预期之外的错误。volatile可以避免指令重排序。
在Java中的多线程是一一映射到操作系统的内核线程，每次线程切换都要经过内核态，对性能影响较大。
在Java中线程对应是的Thread类

Thread类通过接收一个Runnable接口的run方法来确定线程的执行逻辑。

Thread类通过start()方法来启动线程，里面执行的是定义好的run方法，start()方法只能执行一次，否则会报IllegalThreadStateException。

Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println(“hello world”);
});
thread.start();
Runnable接口是一个函数式接口，可以使用lambda表达式。

Thread类的其他方法介绍

1.sleep()方法

让目前正在执行的线程休眠，让CPU去执行其他的任务。

2.join()方法

线程合并，即当前线程会阻塞调用join()的线程，直到join的线程执行完成或超出设定的等待时间。

3.yield()方法

线程的yield（让步）操作的作用是让目前正在执行的线程放弃当前的执行，让出CPU的执行权限，使得CPU去执行其他的线程。

线程的状态

1.NEW状态

​new Thread()创建了线程，但未调用start()启动线程。

2.RUNNABLE状态

Java把Ready（就绪）和Running（执行）两种状态合并为一种状态：RUNNABLE（可执行）状态（或者可运行状态）。调用了线程的start()实例方法后，线程就处于就绪状态。此线程获取到CPU时间片后，开始执行run()方法中的业务代码，线程处于执行状态。

3.BLOCKED状态处于BLOCKED（阻塞）状态的线程并不会占用CPU资源，以下情况会让线程进入阻塞状态：

（1）线程等待获取锁

（2）IO阻塞

4.WAITING状态

处于WAITING（无限期等待）状态的线程不会被分配CPU时间片，需要被其他线程显式地唤醒，才会进入就绪状态。

Object.wait()方法，对应的唤醒方式为：Object.notify()/Object.notifyAll()。

Thread.join()方法，对应的唤醒方式为：被合入的线程执行完毕。LockSupport.park()方法，对应的唤醒方式为：LockSupport.unpark(Thread)。

5.TIMED_WAITING状态
处于TIMED_WAITING（限时等待）状态的线程不会被分配CPU时间片，如果指定时间之内没有被唤醒，限时等待的线程会被系统自动唤醒，进入就绪状态。
6.TERMINATED状态线程结束任务之后，将会正常进入TERMINATED（死亡）状态；或者说在线程执行过程中发生了异常（而没有被处理），也会导致线程进入死亡状态。

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