并发和并行的区别？
并发和并行是两个常用的计算机术语，它们的区别如下：
- 并发（Concurrency）：指多个任务在同一时间段内同时执行，但是并不一定同时完成。在并发情况下，多个任务共享系统的资源，它们可能会相互影响，因此需要进行同步和协调，以保证程序正确性。
- 并行（Parallelism）：指多个任务在同一时间段内同时执行，并且同时完成。在并行情况下，多个任务分别占用系统的不同资源，它们不会相互干扰，因此无需进行同步和协调，可以充分利用系统资源，提高程序性能。
通俗来说，可以把并发理解为多个任务抢占同一个CPU，它们轮流占用CPU的时间片，因此在某个瞬间只有一个任务在执行，但是由于CPU在不停地切换任务，所以人眼看来就像是同时执行了。而并行则是指多个任务同时使用多个CPU或多核CPU，各自占用不同的CPU或CPU核心，真正同时执行，可以大大提高程序的执行速度。
需要注意的是，并发和并行并不是互斥的概念，它们可以同时存在，例如在一个多核CPU的计算机上，多个进程或线程可以并发执行，而各自占用不同的CPU核心，从而实现并行执行。
同步和异步的区别？
同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）是两种不同的消息传递机制，它们的主要区别如下：
- 同步：指消息的发送和接收是同时进行的，即发送者在发送消息后必须立即等待接收者处理完毕才能继续执行后续操作。在同步模式下，发送者和接收者之间存在强耦合关系，即发送者需要等待接收者的响应才能继续执行。
- 异步：指消息的发送和接收是分开进行的，即发送者在发送消息后可以立即继续执行后续操作，而接收者在处理完消息后可以异步通知发送者或执行回调函数。在异步模式下，发送者和接收者之间存在松耦合关系，即发送者无需等待接收者响应就可以继续执行。
举个例子来说，同步和异步的区别就像你去餐馆吃饭时点餐的方式。如果你是同步点餐，你需要站在柜台前面，直到服务员接收到你的点餐并将餐点交给你，你才能离开柜台去找个座位等待餐点上桌。而如果你是异步点餐，你可以在柜台前面留下你的点餐单，然后离开柜台去找个座位等待，餐馆会在餐点准备好后通过广播或者叫号的方式通知你。
什么是线程和进程，它们之间关系是什么？区别是什么？
- 进程（Process）：是指在操作系统中正在运行的一个程序实例。进程拥有独立的内存空间和系统资源，包括 CPU 时间、文件句柄、网络端口等。每个进程都有一个唯一的进程标识符（PID），用于区分不同的进程。进程之间通常是相互独立的，无法直接共享数据和资源。
- 线程（Thread）：是指进程中的一个执行单元，它共享进程的内存空间和系统资源，包括打开的文件、网络连接等。线程是 CPU 调度的最小单位，它负责执行进程中的一部分代码。每个线程都有一个唯一的线程标识符（TID），用于区分不同的线程。一个进程可以包含多个线程，它们可以共享数据和资源，因此比进程更加轻量级。
进程和线程之间的关系是，一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的内存空间和系统资源。不同的线程可以同时执行不同的代码，从而提高程序的并发性和响应性。因为线程共享进程的内存空间，所以它们之间的通信和数据共享比进程更加方便和高效。但是，由于线程共享进程的内存空间，所以线程之间的数据共享和访问需要考虑线程安全的问题，避免出现数据竞争和死锁等问题。
使用多线程会带来什么问题？
使用多线程可以提高程序的并发性和执行效率，但同时也可能带来以下问题：
- 竞态条件：当多个线程同时访问和修改共享资源时，可能会导致数据不一致或错误的结果。这种问题可以通过同步机制（例如锁、信号量等）来避免。
- 死锁：当多个线程相互等待对方释放锁或资源时，可能会导致死锁。死锁可以通过合理设计锁的获取和释放顺序、避免过度加锁等方式来避免。
- 上下文切换开销：线程之间的切换需要保存和恢复上下文，这会带来额外的开销。当线程数量过多时，上下文切换开销可能会成为瓶颈，降低程序的执行效率。
- 调试困难：多线程程序的调试比单线程程序更加困难，因为并发执行的多个线程可能会产生难以预测的交互效果。此时需要使用调试工具、技术或者遵循一些调试原则来帮助解决问题。
- 内存管理：多线程程序可能会涉及到多个线程共享的内存，需要注意内存分配和释放的问题，避免内存泄漏或者使用已经被释放的内存等问题。此时可以使用一些内存管理工具来帮助解决问题。
什么是指令重排？
指令重排（Instruction Reordering）是编译器或处理器为了提高程序执行效率而对指令执行顺序进行的优化。指令重排可以改变程序中指令的执行顺序，但不改变程序的功能和语义。例如，对于以下代码片段：
a = 1;
b = 2;
c = a + b;
编译器可能会将其重排为：
a = 1;
c = a + b;
b = 2;
这样可以减少因为等待指令执行完成而产生的等待时间，从而提高程序的执行效率。但是，指令重排也可能会引发程序错误或安全问题。例如，在多线程程序中，因为指令重排而导致的不正确的共享变量访问顺序，可能会导致数据不一致或死锁等问题。为了避免这些问题，需要使用同步机制（如锁、信号量等）或者使用禁止指令重排的指令（如volatile关键字）来保证程序的正确性。
什么上下文切换？
上下文切换是指操作系统在运行多任务（多线程或多进程）时，将当前正在执行的任务的状态（包括CPU寄存器、内存指针、程序计数器等）保存起来，然后切换到另一个任务，并将其之前保存的状态恢复，使得该任务可以继续执行。
上下文切换通常发生在以下情况下：
- 当前任务执行完成，需要切换到另一个任务；
- 当前任务阻塞，需要等待某些事件的发生，比如I/O操作；
- 当前任务的时间片用完，需要让其他任务有机会执行。
上下文切换是操作系统进行任务调度和管理的重要机制之一，可以使得多个任务在同一个CPU上实现并发执行，提高系统的资源利用率和响应能力。但是，上下文切换也需要消耗一定的系统资源，因此需要进行合理的优化和控制。
什么是锁？作用是什么？锁分为几类？
锁是一种同步机制，用于在多线程或多进程并发执行时，保护共享资源，防止数据竞争和并发访问冲突的问题。
锁的作用是在一个线程或进程访问共享资源时，通过加锁机制，使得其他线程或进程无法访问该资源，直到该线程或进程释放锁后，其他线程或进程才能访问该资源。这样可以保证共享资源在并发访问时的正确性和一致性，避免了数据竞争和并发访问冲突问题。
锁分为多种类型，包括：
- 互斥锁（Mutex）：互斥锁是最常见的锁类型之一，用于保护共享资源在同一时刻只能被一个线程或进程访问，其他线程或进程需要等待该锁释放后才能访问该资源。
- 读写锁（Read-Write Lock）：读写锁分为读锁和写锁，允许多个线程或进程同时读取共享资源，但只允许一个线程或进程进行写操作，其他线程或进程需要等待写锁释放后才能进行写操作或读取操作。
- 自旋锁（Spin Lock）：自旋锁是一种非阻塞锁，用于在等待锁释放时，循环检查锁的状态，直到获取到锁后才退出循环。自旋锁适用于锁的持有时间较短的场景。
- 条件变量锁（Condition Variable）：条件变量锁是一种可以等待特定条件的锁，当共享资源不满足特定条件时，线程或进程可以进入等待状态，直到条件满足后才继续执行。
- 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于限制同时访问共享资源的线程或进程数量，当计数器为0时，其他线程或进程需要等待该信号量释放后才能访问共享资源。
sleep和wait的区别？
sleep和wait都是用于线程间同步的方法，它们的主要区别如下：
- wait方法是Object类中的方法，而sleep方法是Thread类中的方法。因此，wait方法只能在同步代码块或同步方法中使用，而sleep方法可以在任何地方使用。
- wait方法会释放锁，而sleep方法不会释放锁。当线程调用wait方法时，它会释放锁，进入等待状态，直到其他线程调用notify或notifyAll方法来唤醒它；而当线程调用sleep方法时，它不会释放锁，只是让出CPU执行时间，等待指定时间后重新竞争锁资源。
- wait方法必须在同步代码块或同步方法中使用，并且必须在获取锁的情况下才能调用。而sleep方法可以在任何地方使用，并且不需要获取锁。
- wait方法需要在try-catch语句块中使用，捕获InterruptedException异常。而sleep方法不需要捕获任何异常。
总的来说，wait方法主要用于线程之间的协作，用于等待其他线程执行完毕后再继续执行；而sleep方法主要用于暂停当前线程，以便其他线程有机会运行。
为什么不直接调用Thread类的run方法？
虽然可以直接调用Thread类的run方法，但这并不会启动一个新的线程来执行run方法的代码，而是在当前线程中直接调用run方法。
如果直接调用run方法，相当于是在当前线程中执行了一个普通的方法，而不是启动了一个新的线程。在这种情况下，run方法的代码会在当前线程的调用栈中执行，而不是在新的线程中执行，因此不会具有多线程的效果。
为了启动一个新的线程并执行相应的代码，应该调用Thread类的start方法。调用start方法会启动一个新的线程，并在新的线程中调用run方法来执行相应的代码。这样就可以实现多线程并发执行，提高程序的执行效率和性能。
