本文是对并发编程基础知识总结，不包含高级用法，旨在巩固基础，增强对知识点的记忆。所以可以看做是一个手稿，适合熟悉基本概念的同学阅读。
基础概念
1）CPU 核心数和线程数的关系
核心数：线程数=1:1 ;使用了超线程技术后=1:2
2）CPU 时间片轮转机制
又称 RR 调度，会导致上下文切换
3）什么是进程和线程？
进程：程序运行资源分配的最小单位，进程内部有多个线程，会共享这个进程的资源
线程：CPU 调度的最小单位，必须依赖进程而存在。
4）为什么使用并发编程？
好处：充分利用 cpu 的资源、加快用户响应的时间，程序模块化，异步化
问题：线程共享资源，存在冲突；容易导致死锁；启用太多的线程，有搞垮机器的可能
你必须知道的几个概念
1）同步和异步？
同步方法一旦调用开始，调用者必须等到方法返回后才可以继续后续的行为。
异步方法调用更像一个消息传递，一旦开始，方法调用就会立即返回，调用者可以立刻继续后续的操作。而异步方法通常会在另外一个线程中执行。
2）并发和并行？
严格来说：并行的多个任务是真的在同时执行，真正的并行只可能出现在多个 CPU 的系统中（如多核 CPU）。
对于并发而言，多个任务是在交替执行，系统不断的在任务之间切换，但对外部观察者而言看起来是在并行。另外，并发更关注在单位时间内可以处理事情的能力 。
3）临界区？
临界区用来表示一种公共资源或者共享数据，可以被多个线程使用，但是每一次都只能有一个线程使用它。一旦临界区资源被占用，其他线程只能等待。在并行程序中，临界区资源是保护的对象，如果保护不得当，出现的结果可能都不是线程需要的。
4）阻塞和非阻塞？
阻塞和非阻塞通常用来形容多线程的相互影响，比如一个线程占用了临界区资源，那么其他需要这个资源的线程都必须在临界区等待，即出现线程挂起现象，这种情况就是阻塞。如果占用资源的线程一直不释放资源，其他阻塞在临界区的线程会一直等待。
非阻塞意思与之相反。
5）死锁、活锁、饥饿？
死锁恐怕是并发编程中最糟糕的情况了，通常是因为两个线程互相占用对方需要的资源，而都不进行释放，导致彼此之间相互等待对方释放资源，产生了无限期等待的情况，如果没有外力介入，这种等待将一直存在。
Tips：如果想避免死锁，可以使用无锁函数，还可使用可重入锁，通过重入锁的中断或者限时等待都可以有效规避死锁的问题。
活锁：线程之间互相谦让，为对方让出资源（两个人一起用电梯，一个人想进来，一个人想出去，不停的为对方让位置）。出现这种情况，资源不停的在线程间跳动，导致没有一个线程可以同时拿到所有资源正常执行，这种情况就是活锁。
饥饿：可能是因为线程优先级低或者关键的资源一直被占用，导致自己一直得不到执行。饥饿现象没有死锁那么严重，可能在未来一段时间内解决。
6）并发级别
阻塞
（synchronized）
无饥饿
（对非公平锁允许高优先级线程插队，低优先会饥饿）
无障碍
（多个线程同时进入临界区，进行修改，如果出现问题则回滚重试；一种可行的实现是依赖一致性标记，操作之前读取保存这个标记，操作完成后检查标记是否被更改过。如果不一致则重试）
无锁
（要求：一个线程可以在有限步内完成操作。无限循环 CAS，由于重试次数过多某些运气差的线程会出现饥饿现象）
无等待
（要求：所有线程可以在有限步内完成操作。一种典型的实现就是 RCU[Read Copy Update]，基本思想是对数据的读不加控制。但是在写数据时，先取得原始数据的副本，接着修改副本数据，这也是为什么读可以不加控制的原因，修改完成在合适的时机写回数据）
认识 Java 里的线程
1）线程的状态？
有五种：新建、就绪、阻塞、运行、死亡
当调用wait()、sleep()时进入阻塞状态，在 wait 状态的线程被notify()或notifyAll()时重新进入就绪态。当阻塞状态的线程被中断时会抛出InterruptedException异常。
2）启动线程的三种方式？
- 实现 runnable 接口
- 继承 Thread 类
- 实现 Callable 接口（有返回值）
3）如何让线程安全停止？
任务执行完成会自然终止或者出现未知异常会停止。
- 强制
JDK 提供了一些类强制停止的方法，可以近似理解为结束任务管理器中的进程。但由于这些设计并非良好，所以已不再建议使用：
stop()，resume()，suspend()已不建议使用，stop()会导致线程不会正确释放资源，suspend()容易导致死锁。
- 协作式停止
使用线程的interrupt()方法。调用一个线程的 interrupt()方法中断一个线程，并不是强行关闭这个线程，只是跟这个线程打个招呼，将线程的中断标志位置为 true，线程是否中断，由线程本身决定。
isInterrupted()判定当前线程是否处于中断状态。
方法里如果抛出 InterruptedException，线程的中断标志位会被复位成 false，如果确实是需要中断线程，要求我们自己在 catch 语句块里再次调用 interrupt()。
static 方法Thread.interrupted()判定当前线程是否处于中断状态，同时中断标志位改为 false，使用时需要特别注意。
一个设计良好的响应中断范式：
public class RunnableTask implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 如果线程本身就是需要轮询执行的可以使用这种方式
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("RunnableTask working...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
Thread.currentThread().interrupt();
// 静态方法，是否中断状态，注意：此方法会重新将标记为 置为 false
// System.out.println(Thread.interrupted());
// Thread.currentThread().interrupt();
}
}
// 如果本身只执行一次，那么在需要终中断的时候判定标志位
// if (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
// System.out.println("RunnableTask working...");
// try {
// TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// Thread.currentThread().interrupt();
// }
// }
}
}
4）其他概念
run()和start()：run 方法就是普通对象的普通方法，只有调用了start()后，Java 才会将线程对象和操作系统中实际的线程进行映射，再来执行 run 方法。
yield()：高风亮节让出 cpu 的执行权，将线程从运行转到可运行状态，但是下个时间片，该线程依然有可能被再次选中运行。
线程的优先级
取值为 1~10，缺省为 5，但线程的优先级不可靠，不建议作为线程开发时候的手段；因为有可能在 Windows 下操作系统支持，但切换为 Linux 后则无法正常工作了。
守护线程
和主线程共死，finally 不能保证一定执行。
join()：一般用于控制线程执行的顺序，可以理解为插队。thread.join();即代表thread线程将在当前线程任务之前执行。实现原理为不停检查 join 线程是否存活，如果存活则一直等待wait(0)，如果结束则调用notifyAll()。一般用法是将某个线程传递进具体的任务run()中调用join()。需要注意的是：由于join()机制本身是依靠wait()、notify()实现的，所以使用时应避免直接使用等待通知，避免异常。
5）线程间的共享
synchronized 内置锁，可以锁对象也可以锁类
对象锁，锁的是类的对象实例。
类锁，锁的是每个类的的 Class 对象，每个类的的 Class 对象在一个虚拟机中只有一个，所以类锁也只有一个。
synchronized 使用时如果锁定的方法是 static 的，也是类锁。需要注意的是：在发生异常时会释放当前持有的锁。
- volatile
适合于只有一个线程写，多个线程读的场景，因为它只能确保可见性。
- ThreadLocal
线程变量。可以理解为是个 map，类型 Map<Thread, Object>
6）线程间的协作
使用等待通知机制，这里有一套标准范式：
等待方：
1.获取对象的锁； 2.循环里判断条件是否满足，不满足调用 wait 方法 3.条件满足执行业务逻辑
通知方：
1.获取对象的锁 2.改变条件 3.通知所有等待在对象的线程（注意：应当在临界区结束时进行通知，一般是代码块的最后）
notify 和 notifyAll 应该用谁？应该尽量使用 notifyAll，使用 notify 因为有可能发生信号丢失的的情况，因为它是随机选择一个持有相同锁的线程。
7）调用yield()、sleep()、wait()、notify()等方法对锁有何影响？
线程在执行yield()以后，持有的锁是不释放的。
sleep()方法被调用以后，持有的锁是不释放的。
调动方法之前，必须要持有锁。调用了wait()方法以后，锁就会被释放（由虚拟机自动执行），当wait()方法返回的时候（即收到通知继续执行），线程会重新持有锁。
调动方法之前，必须要持有锁，调用notify()、notifyAll()方法本身不会释放锁，一般会在退出synchronized区时自动释放。一般会写在退出区大括号的上一行，保证逻辑上的连续性。
