java 并发

什么是线程？什么是进程？为什么要有线程？有什么关系与区别？

线程：
线程是进程中的最小执行单元，是CPU调度的基本单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，包括内存空间、文件描述符等。线程之间可以并发执行，使得程序可以同时处理多个任务，提高了系统的响应能力和并发性。

进程：
进程是操作系统中的一个执行实例，是程序在计算机上的一次执行活动。每个进程都有自己独立的内存空间和系统资源，进程之间是相互独立的。进程的切换代价相对较高，因为需要保存和恢复进程的所有状态信息。

为什么要有线程？
在单核CPU时代，进程是独立运行的，每个进程有自己的地址空间，进程之间切换开销大。为了充分利用CPU的计算资源，提高系统并发能力，引入了线程的概念。线程在同一个进程内共享进程的资源，线程间切换开销较小，可以实现更高效的多任务处理。

关系与区别：

• 关系：线程是进程的一部分，一个进程可以包含多个线程。线程共享进程的资源，包括内存空间、文件描述符等。
• 区别：进程是一个独立的执行实例，有自己独立的内存空间和系统资源。线程是进程的最小执行单元，多个线程共享进程的资源。进程之间相互独立，线程之间可以并发执行，共享进程的资源。

总结：线程是进程内部的执行流，是处理器执行任务的最小单位。一个进程可以包含多个线程，线程之间可以并发执行，共享进程的资源，从而提高系统的并发性和性能。多线程编程可以实现更高效的多任务处理，但也需要注意线程同步和共享资源的安全性问题。

什么是守护线程？

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊类型的线程，其特点是在程序运行时在后台提供一种通用服务的功能。与普通线程（用户线程）相对应，守护线程的生命周期依赖于程序中是否还存在正在运行的用户线程。当所有的用户线程结束运行时，守护线程会被自动终止，而不会等待其运行完成。

在Java中，通过调用Thread类的setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。守护线程通常用于提供程序的支持和后台服务，如垃圾回收器（GC线程）就是一个典型的守护线程。垃圾回收器在程序运行过程中自动回收不再使用的对象，但当所有用户线程执行完毕时，程序就终止了，此时也不需要再继续执行垃圾回收的工作，因此垃圾回收线程会自动终止。

守护线程的一个重要应用场景是Web服务器，它可以创建一个守护线程来处理网络连接，如果所有的用户请求线程都结束了，服务器就没有处理请求的必要了，守护线程会自动退出。

需要注意的是，守护线程并不适合处理需要完整执行的任务，因为它的生命周期是不可控的，当所有用户线程结束时，它会被强制终止，可能导致任务未完成。因此，守护线程适合处理后台服务和支持性工作，而不适合处理关键业务逻辑。

如何创建、启动 Java 线程？

在Java中，创建和启动线程通常有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口。

1. 继承Thread类：
创建一个继承自Thread类的子类，并重写run()方法来定义线程的执行逻辑。然后通过调用start()方法来启动线程。示例代码如下：

public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {// 线程执行逻辑System.out.println("Thread is running!");}public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.start(); // 启动线程}
}

2. 实现Runnable接口：
创建一个实现了Runnable接口的类，并实现run()方法来定义线程的执行逻辑。然后将实现了Runnable接口的类作为参数传递给Thread类的构造方法，并调用start()方法启动线程。示例代码如下：

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {// 线程执行逻辑System.out.println("Thread is running!");}public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread thread = new Thread(myRunnable);thread.start(); // 启动线程}
}

无论是继承Thread类还是实现Runnable接口，调用start()方法后，线程会进入就绪状态，并由Java虚拟机自动调度执行。需要注意的是，线程的执行顺序是由系统的线程调度器决定的，因此线程的执行顺序可能是随机的。

除了继承Thread类和实现Runnable接口外，还可以使用Callable接口和Future类创建线程。Callable接口允许线程返回一个结果，而Future类可以用于获取Callable线程的返回值。这是一种更加灵活的方式来创建和管理线程。

线程池参数

在Java中，线程池的参数主要由ThreadPoolExecutor类的构造方法来定义，它的构造方法有以下几个参数：

1. corePoolSize：
   表示线程池的核心线程数，也就是线程池中始终保持活动状态的线程数量。即使这些线程处于空闲状态，也不会被回收。当有新的任务提交时，如果核心线程数还没有达到上限，会优先创建新的核心线程来执行任务。

2. maximumPoolSize：
   表示线程池的最大线程数，包括核心线程和非核心线程。当有新的任务提交时，如果核心线程数已满，并且线程池中的线程数量还没有达到最大线程数，会创建新的非核心线程来执行任务。当线程池中的线程数达到最大线程数后，如果任务继续提交，任务会被放入任务队列中等待执行。

3. keepAliveTime：
   表示非核心线程的空闲时间。当非核心线程空闲时间超过该值时，会被回收释放，以减少线程池的线程数量。这个参数只有在allowCoreThreadTimeOut设置为true时才生效。

4. unit：
   表示keepAliveTime的时间单位，可以是TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等等。

5. workQueue：
   表示任务队列，用于存放等待执行的任务。当线程池的线程数达到核心线程数后，后续提交的任务会被放入任务队列中等待执行。线程池提供了多种任务队列的实现，常用的有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等。

6. threadFactory：
   表示线程工厂，用于创建新的线程。可以通过自定义线程工厂来给线程设置特定的名称、优先级等。

7. handler：
   表示线程池的拒绝策略，当线程池的任务队列和线程数都已满，无法继续接收新的任务时，会根据指定的拒绝策略来处理这些任务。常用的拒绝策略有ThreadPoolExecutor.AbortPolicy（抛出异常）、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy（由提交任务的线程来执行任务）、ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy（直接丢弃任务）等。

综上所述，线程池的参数主要包括核心线程数、最大线程数、非核心线程的空闲时间、任务队列、线程工厂和拒绝策略等。合理地设置这些参数可以根据系统的需求来控制线程池的并发度、资源消耗和任务调度，以达到最优的性能和资源利用率。

详细解释Callable接口和Future类

Callable接口和Future类是Java多线程中用于处理有返回值的任务的一组接口和类。它们通常与线程池结合使用，使得多线程编程更加灵活和高效。

Callable接口：
Callable接口是一个泛型接口，定义了一个带有返回值的任务，它只有一个方法call()，没有像Runnable接口那样的run()方法。call()方法可以返回一个结果，并且可以抛出异常。通常情况下，我们可以通过实现Callable接口来创建具有返回值的任务，并将任务提交给线程池执行。Callable接口的定义如下：

public interface Callable<V> {V call() throws Exception;
}

Future类：
Future类是一个接口，它代表了异步计算的结果。当一个线程提交了一个Callable任务到线程池后，线程池会返回一个Future对象，通过该对象可以获得任务的执行结果。Future接口定义了一些方法，用于查询任务是否完成、获取任务的执行结果或者取消任务的执行。常用的Future实现类是FutureTask。Future接口的定义如下：

public interface Future<V> {boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);boolean isCancelled();boolean isDone();V get() throws InterruptedException, ExecutionException;V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

通过Future对象，我们可以在主线程中继续执行其他任务，然后在需要获取任务结果的地方调用get()方法来等待任务执行完成并获取结果。如果任务还没有执行完成，get()方法将会阻塞主线程，直到任务执行完成并返回结果。如果不想等待任务执行完成，可以使用isDone()方法来判断任务是否完成。

总结：Callable接口用于定义带有返回值的任务，Future类用于获取任务的执行结果或者取消任务的执行。通过这两个接口，我们可以更好地管理多线程任务，实现高效的并发编程。

偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁

偏向锁、轻量级锁、重量级锁都是Java中用于优化锁的实现，针对不同的锁竞争场景，采用不同的策略来提高锁的性能。

1. 偏向锁（Biased Locking）：
偏向锁是Java中针对单线程访问同步块的优化措施。它的设计思想是假设在大多数情况下，锁只会被一个线程访问，因此当一个线程访问同步块时，会将对象头中的标记设置为偏向锁，并记录下持有偏向锁的线程ID。这样，下次这个线程再次访问同步块时，就无需再进行加锁操作，而是直接进入临界区。如果有其他线程尝试竞争偏向锁，偏向锁就会升级为轻量级锁。

2. 轻量级锁（Lightweight Locking）：
轻量级锁是针对多个线程交替执行同步块的优化措施。当一个线程尝试获取锁时，会先在栈帧中分配一块用于存储锁记录的空间，并将对象头中的标记设置为轻量级锁。然后线程尝试使用CAS（比较并交换）操作来尝试获取锁，如果获取成功，则进入临界区执行。如果CAS操作失败，说明有其他线程也在竞争锁，这时轻量级锁会膨胀为重量级锁。

3. 重量级锁（Heavyweight Locking）：
重量级锁是Java中默认的锁实现，用于处理复杂的锁竞争场景。当一个线程尝试获取锁时，会进入重量级锁的阻塞状态，操作系统会将该线程挂起，直到锁被释放，然后唤醒该线程。重量级锁采用操作系统的原生锁机制，会涉及用户态和内核态的切换，开销较大，适用于竞争激烈的情况。

在锁的优化中，JVM会根据线程竞争的情况自动选择偏向锁、轻量级锁或重量级锁来提高锁的性能。偏向锁适用于只有一个线程访问同步块的情况，轻量级锁适用于多个线程交替执行同步块的情况，而重量级锁适用于竞争激烈的情况。这些优化措施都是为了减少锁的开销，提高程序的并发性能。

synchronized 和 java.util.concurrent.lock.Lock 之间的区别

synchronized和java.util.concurrent.lock.Lock都是Java中用于实现线程同步的机制，但它们之间有一些重要的区别：

1. 锁的类型：

   • synchronized是Java中的关键字，属于内置锁（Intrinsic Lock），可以直接在方法或代码块中使用。每个Java对象都有一个内置锁，通过synchronized关键字来获取。
   • java.util.concurrent.lock.Lock是Java并发包中提供的接口，属于显式锁（Explicit Lock）。它提供了更灵活的锁定和释放机制，并且可以有多个条件变量。

2. 获取锁的方式：

   • synchronized的获取锁是隐式的，在进入synchronized代码块或方法时自动获取锁，在退出代码块或方法时自动释放锁。
   • java.util.concurrent.lock.Lock的获取锁是显式的，需要手动调用lock()方法来获取锁，调用unlock()方法来释放锁。这样可以更精确地控制锁的范围和持有时间。

3. 锁的可中断性：

   • synchronized获取锁的过程是不可中断的，即使其他线程尝试中断持有锁的线程，也无法中断。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的锁可以通过lockInterruptibly()方法实现可中断的获取锁操作，当其他线程中断当前线程时，可以中断获取锁的过程。

4. 锁的公平性：

   • synchronized锁是非公平的，当一个线程释放锁后，任何一个等待该锁的线程都有机会获取锁。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的锁可以是公平的，通过ReentrantLock类的构造函数可以指定是否使用公平锁，默认是非公平锁。

5. 灵活性和功能：

   • java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的功能，例如可以尝试获取锁、设定获取锁的超时时间、创建多个条件变量等，可以满足更复杂的同步需求。
   • synchronized相对简单，适用于一些简单的同步需求，而且在JVM中使用synchronized的优化措施，如偏向锁、轻量级锁等，可以带来一定的性能优势。

总体而言，对于简单的同步需求，synchronized是较为方便的选择。而对于复杂的同步需求，或者需要更精细地控制锁的行为，java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的灵活性和功能，可以更好地满足需求。

synchronized 和 java.util.concurrent.lock.Lock 之间的区别

synchronized和java.util.concurrent.lock.Lock都是Java中用于实现线程同步的机制，但它们之间有一些重要的区别：

1. 锁的类型：

   • synchronized是Java中的关键字，属于内置锁（Intrinsic Lock），可以直接在方法或代码块中使用。每个Java对象都有一个内置锁，通过synchronized关键字来获取。
   • java.util.concurrent.lock.Lock是Java并发包中提供的接口，属于显式锁（Explicit Lock）。它提供了更灵活的锁定和释放机制，并且可以有多个条件变量。

2. 获取锁的方式：

   • synchronized的获取锁是隐式的，在进入synchronized代码块或方法时自动获取锁，在退出代码块或方法时自动释放锁。
   • java.util.concurrent.lock.Lock的获取锁是显式的，需要手动调用lock()方法来获取锁，调用unlock()方法来释放锁。这样可以更精确地控制锁的范围和持有时间。

3. 锁的可中断性：

   • synchronized获取锁的过程是不可中断的，即使其他线程尝试中断持有锁的线程，也无法中断。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的锁可以通过lockInterruptibly()方法实现可中断的获取锁操作，当其他线程中断当前线程时，可以中断获取锁的过程。

4. 锁的公平性：

   • synchronized锁是非公平的，当一个线程释放锁后，任何一个等待该锁的线程都有机会获取锁。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的锁可以是公平的，通过ReentrantLock类的构造函数可以指定是否使用公平锁，默认是非公平锁。

5. 灵活性和功能：

   • java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的功能，例如可以尝试获取锁、设定获取锁的超时时间、创建多个条件变量等，可以满足更复杂的同步需求。
   • synchronized相对简单，适用于一些简单的同步需求，而且在JVM中使用synchronized的优化措施，如偏向锁、轻量级锁等，可以带来一定的性能优势。

总体而言，对于简单的同步需求，synchronized是较为方便的选择。而对于复杂的同步需求，或者需要更精细地控制锁的行为，java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的灵活性和功能，可以更好地满足需求。

java.util.concurrent.lock.Lock 与 java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock 之间的区别

java.util.concurrent.lock.Lock和java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock都是Java并发包中用于实现线程同步的接口，它们之间的区别主要在于锁的类型和用途：

1. 锁的类型：

• java.util.concurrent.lock.Lock是一种通用的锁接口，用于实现基本的互斥锁。它提供了两个基本方法：lock()用于获取锁，unlock()用于释放锁。Lock接口的实现类ReentrantLock是一种可重入锁，它允许同一个线程多次获取同一个锁，避免了死锁的问题。

• java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock是一种读写锁接口，它可以让多个线程同时读取共享资源，但在写操作时需要互斥。ReadWriteLock接口提供了两个锁：读锁（读共享锁）和写锁（写独占锁）。读锁可以被多个线程同时获取，用于读取共享资源；而写锁只能被一个线程获取，用于修改共享资源。

2. 用途：

• java.util.concurrent.lock.Lock适用于一般性的互斥场景，它提供了灵活的锁定和解锁机制，可以手动控制锁的获取和释放。它的实现类ReentrantLock可以实现公平锁或非公平锁，也支持可中断的获取锁操作。

• java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock适用于读多写少的场景，它可以提高读操作的并发性能。在读多写少的情况下，多个线程可以同时获取读锁来读取共享资源，而只有在写操作时需要排他性，此时才需要获取写锁。

综上所述，Lock接口适用于通用的互斥场景，提供了灵活的锁定和解锁机制；而ReadWriteLock接口适用于读多写少的场景，可以提高读操作的并发性能。在不同的场景下，可以根据需求选择合适的锁实现。

什么是死锁？发生的条件，避免死锁

死锁发生的条件

互斥，共享资源只能被一个线程占用
占有且等待，线程 t1 已经取得共享资源 s1，尝试获取共享资源 s2 的时候，不释放共享资源 s1
不可抢占，其他线程不能强行抢占线程 t1 占有的资源 s1
循环等待，线程 t1 等待线程 t2 占有的资源，线程 t2 等待线程 t1 占有的资源

避免死锁的方法

对于以上 4 个条件，只要破坏其中一个条件，就可以避免死锁的发生。

对于第一个条件 “互斥” 是不能破坏的，因为加锁就是为了保证互斥。

其他三个条件，我们可以尝试

一次性申请所有的资源，破坏 “占有且等待” 条件
占有部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，主动释放它占有的资源，破坏 “不可抢占” 条件
按序申请资源，破坏 “循环等待” 条件

介绍一下ForkJoinPool的使用