【小明】談談你對多執行緒的理解【建議收藏】

一、【基礎】首先談談什么是行程什么是執行緒，為什么要用多執行緒

【背誦直接答，*亮點】

*在任何一個作業系統和cpu中，執行的時候必須執行程式的指令，不管什么語言最后都要轉為指令，保存指令的程式，在Linux中保存程式有兩種方式，在windows是.exe，我們在執行程式時，需要把二進制代碼拿到記憶體中，開辟的空間就是行程的資源，行程可以讀寫資料執行代碼，行程和執行緒 在 作業系統 層面 的控制塊都是 task start，但是執行緒是需要共享行程的空間，所以兩個行程中共享了部分資源就叫執行緒*，

行程是作業系統進行資源分配的最小單位,其中資源包括:CPU、記憶體空間、磁盤IO等，行程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位，執行緒是CPU調度的最小單位,必須依賴于行程而存在,是CPU調度和分派的基本單位，執行緒擁有程式計數器，一組暫存器和堆疊，

使用多執行緒的意義（好處）主要有（1）可以發揮多處理器的最大能力（2）異步事件的簡化處理（3）回應更靈敏

例如在我的專案中：下訂單并給用戶推送短信、郵件就可以進行拆分，將給用戶發送短信、郵件這兩個步驟獨立為單獨的模塊，并交給其他執行緒去執行，這樣既增加了異步的操作，提升了系統性能，又使程式模塊化,清晰化和簡單化，

二、【基礎】再談執行緒的生命周期和執行緒的狀態

【執行緒的生命周期】首先是NEW 新建，就是剛使用new() 方法，new出來的執行緒；第二步是就緒，就是呼叫的執行緒的start() 方法后，這時候執行緒處于等待CPU分配資源階段，誰先搶的CPU資源，誰開始執行；第三運行 當就緒的執行緒被調度并獲得CPU資源時，便進入運行狀態，run() 方法定義了執行緒的操作和功能；第四步，阻塞 在運行狀態的時候，可能因為某些原因導致運行狀態的執行緒變成了阻塞狀態，比如sleep()、wait() 之后執行緒就處于了阻塞狀態，這個時候需要其他機制將處于阻塞狀態的執行緒喚醒，比如呼叫notify或者notifyAll()方法，喚醒的執行緒不會立刻執行run方法，它們要再次等待CPU分配資源進入運行狀態；第五步 銷毀 如果執行緒正常執行完畢后或執行緒被提前強制性的終止或出現例外導致結束，那么執行緒就要被銷毀，釋放資源

【執行緒的基本狀態】由于jvm采用liunx執行緒模擬java執行緒，本質上是行程的就緒(Ready-對應new)、運行(Running-對應RUNNABLE)、阻塞狀態(Blocked-對應 BLOCKED和 WAITING)

按JDK的原始碼分析來看，Thread 的狀態分為：
NEW ： 尚未啟動的執行緒的執行緒狀態
RUNNABLE： 處于可運行狀態的執行緒正在Java虛擬機中執行，但它可能正在等待來自作業系統（例如處理器）的其他資源
BLOCKED： 執行緒的執行緒狀態被阻塞，等待監視器鎖定，處于阻塞狀態的執行緒正在等待監視器鎖定以輸入同步的塊方法或在呼叫后重新輸入同步的塊方法，通過 Object#wait()
進入阻塞
WAITING：處于等待狀態的執行緒正在等待另一個執行緒執行特定操作；例如: 在物件上呼叫了Object.wait() 方法的執行緒正在等待另一個執行緒呼叫Object.notify() 方法或者Object.notifyAll(), 呼叫了 Thread.join() 方法的執行緒正在等待指定的執行緒終止；TIMED_WAITING ： 具有指定等待時間的等待執行緒的執行緒狀態，由于以指定的正等待時間呼叫以下方法之一，因此執行緒處于定時等待狀態：

三、【基礎】再談多執行緒使用

【*啟動執行緒有幾種方式——1種2種還是4種】
JDK原始碼注釋說2種：There are two ways to create a new thread of execution. One is to declare a class to be a subclass of Thread， The other way to create a thread is to declare a class that implements the Runnable interface. 意思是有兩種方法可以創建新的執行執行緒一種是將類宣告為Thread的子類（繼承Thread重寫run() 方法），另一種方法是宣告一個繼承Runnable 介面的類（繼承Runnable 重寫run()方法，把run()方法的實體傳到Thread類中），

但是我們知道還有，有回傳值的 Callable 創建執行緒、執行緒池 Futuretask 創建執行緒這兩種

但是我們看原始碼可以得到，創建執行緒只有一種方式，那就是構造一個Thread 類在 start() 中呼叫系統函式start0();創建執行緒，

【如何優雅的關閉執行緒？】
執行緒Thread的API就是暫停suspend() 、恢復resume() 和停止stop() ，但是這些API是過期的

正確的做法是，呼叫了 interrupted() 方法，中斷標志被設定為true

java里的執行緒是協作式的，不是搶占式的，執行緒通過檢查自身的中斷標志位是否被置為true來進行回應，執行緒通過方法isInterrupted() 來進行判斷是否被中斷，也可以呼叫Thread.interrupted()來進行判斷當前執行緒是否被中斷，不過Thread.interrupted()會同時將中斷標識位改寫為false，

呼叫執行緒類的interrupted方法，其本質只是設定該執行緒的中斷標志，將中斷標志設定為true，并根據執行緒狀態決定是否拋出例外，因此，通過interrupted方法真正實作執行緒的中斷原理是：開發人員根據中斷標志的具體值，來決定如何退出執行緒 ，* 處于死鎖狀態的執行緒無法被中斷

【執行緒間如何協作的，執行緒的狀態如何切換】

wait() 呼叫該方法的執行緒進入 WAITING狀態,只有等待另外執行緒的通知或被中斷才會回傳.需要注意,呼叫wait()方法后,會釋放物件的鎖；盡可能用notifyall()通知所有等待在該物件上的執行緒，謹慎使用notify()，因為notify()只會喚醒一個執行緒
join() 方法把指定的執行緒加入到當前執行緒，可以將兩個交替執行的執行緒合并為順序執行，比如在執行緒B中呼叫了執行緒A的Join()方法，直到執行緒A執行完畢后，才會繼續執行執行緒B，(此處為常見面試考點)
yield() 方法：使當前執行緒讓出CPU占有權，但讓出的時間是不可設定的，也不會釋放鎖資源，注意：并不是每個執行緒都需要這個鎖的，而且執行yield( )的執行緒不一定就會持有鎖，我們完全可以在釋放鎖后再呼叫yield方法，所有執行yield()的執行緒有可能在進入到就緒狀態后會被作業系統再次選中馬上又被執行，
sleep() 方法被呼叫以后，持有的鎖是不釋放的

【呼叫yield() 、sleep()、 wait()、notify() 等方法對鎖有何影響？】
yield() 、sleep()被呼叫后，都不會釋放當前執行緒所持有的鎖，呼叫wait()方法后，會釋放當前執行緒持有的鎖，而且當前被喚醒后，會重新去競爭鎖，鎖競爭到后才會執行wait方法后面的代碼，呼叫notify()系列方法后，對鎖無影響，執行緒只有在syn同步代碼執行完后才會自然而然的釋放鎖，所以notify() 系列方法一般都是syn同步代碼的最后一行，

四、【基礎】聊聊執行緒安全、活躍態問題，競態條件？

執行緒安全的活躍性問題可以分為 死鎖、活鎖、饑餓

活鎖 就是有時執行緒雖然沒有發生阻塞，但是仍然會存在執行不下去的情況，活鎖不會阻塞執行緒，執行緒會一直重復執行某個相同的操作，并且一直失敗重試1. 我們開發中使用的異步訊息佇列有可能造成活鎖的問題，在訊息佇列的消費端如果沒有正確的ack訊息，并且執行程序中報錯了，就會再次放回訊息頭，然后再拿出來執行，一直回圈往復的失敗，這個問題除了正確的ack之外，往往是通過將失敗的訊息放入到延時佇列中，等到一定的延時再進行重試來解決，

解決活鎖的方案很簡單，嘗試等待一個隨機的時間就可以，會按時間輪去重試

饑餓 就是 執行緒因無法訪問所需資源而無法執行下去的情況，饑餓 分為兩種情況：一種是其他的執行緒在臨界區做了無限回圈或無限制等待資源的操作，讓其他的執行緒一直不能拿到鎖進入臨界區，對其他執行緒來說，就進入了饑餓狀態；一種是因為執行緒優先級不合理的分配，導致部分執行緒始終無法獲取到CPU資源而一直無法執行（讀寫鎖會發生饑餓）

解決饑餓的問題有幾種方案：（1）保證資源充足，很多場景下，資源的稀缺性無法解決（2）公平分配資源，在并發編程里使用公平鎖，例如FIFO策略，執行緒等待是有順序的，排在等待佇列前面的執行緒會優先獲得資源（3）避免持有鎖的執行緒長時間執行，很多場景下，持有鎖的執行緒的執行時間也很難縮短

死鎖 首先需要將死鎖發生的是個四個必要條件講出來：互斥條件 同一時間只能有一個執行緒獲取資源；不可剝奪條件 一個執行緒已經占有的資源，在釋放之前不會被其它執行緒搶占；請求和保持條件 執行緒等待程序中不會釋放已占有的資源；回圈等待條件 多個執行緒互相等待對方釋放資源

預防死鎖問題，就是需要破壞這四個必要條件，一般 資源互斥 是無法改變的；
我們可以破壞不可剝奪條件， 一個行程不能獲得所需要的全部資源時便處于等待狀態，等待期間他占有的資源將被隱式的釋放重新加入到系統的資源串列中，可以被其他的行程使用，而等待的行程只有重新獲得自己原有的資源以及新申請的資源才可以重新啟動，執行
破壞請求與保持條件，有兩種方法，第一種方法靜態分配即每個行程在開始執行時就申請他所需要的全部資源；第二種是動態分配即每個行程在申請所需要的資源時他本身不占用系統資源
破壞回圈等待條件，一般采用資源有序分配其基本思想是將系統中的所有資源順序編號，將緊缺的，稀少的采用較大的編號，在申請資源時必須按照編號的順序進行，一個行程只有獲得較小編號的行程才能申請較大編號的行程，