三、多线程
1.并行和并发有什么区别？
并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。
2.线程和进程的区别？
进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位
一个程序至少一个进程，一个进程至少一个线程
每个进程都有独立的内存地址空间；系统不会为线程分配内存，线程组之间只能共享所属进程的资源
程序之间的切换会有较大的开销；线程之间切换的开销小
1、地址空间和其它资源（如打开文件）：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。
2、通信：进程间通信IPC（管道，信号量，共享内存，消息队列），线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。
3、调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。
3.什么时候用进程？什么时候用线程？
1、需要频繁创建销毁的优先使用线程；因为对进程来说创建和销毁一个进程代价是很大的。
2、线程的切换速度快，所以在需要大量计算，切换频繁时用线程，还有耗时的操作使用线程可提高应用程序的响应
3、因为对CPU系统的效率使用上线程更占优，所以多机分布的用进程，多核分布用线程；
4、并行操作时使用线程，如C/S架构的服务器端并发线程响应用户的请求；
5、需要更稳定安全时，适合选择进程；需要速度时，选择线程更好。
4.守护线程是什么？
Java线程分为用户线程和守护线程。
守护线程是程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程。所有用户线程停止，进程会停掉所有守护线程，退出程序。
Java中把线程设置为守护线程的方法：在 start 线程之前调用线程的 setDaemon(true) 方法。
注意：
setDaemon(true) 必须在 start() 之前设置，否则会抛出IllegalThreadStateException异常，该线程仍默认为用户线程，继续执行
守护线程创建的线程也是守护线程
守护线程不应该访问、写入持久化资源，如文件、数据库，因为它会在任何时间被停止，导致资源未释放、数据写入中断等问题
5.创建线程有哪几种方式？
一、继承Thread类创建线程类
（1）定义Thread类的子类，并重写该类的run方法，该run方法的方法体就代表了线程要完成的任务。因此把run()方法称为执行体。
（2）创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。
（3）调用线程对象的start()方法来启动该线程。
二、通过Runnable接口创建线程类
（1）定义runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
（2）创建 Runnable实现类的实例，并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
（3）调用线程对象的start()方法来启动该线程。
三、通过Callable和Future创建线程
（1）创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。
（2）创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
（3）使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
（4）调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值
6.说一下 runnable 和 callable 有什么区别？
相同点：
两者都是接口；（废话）
两者都可用来编写多线程程序；
两者都需要调用Thread.start()启动线程；
不同点：
两者最大的不同点是：实现Callable接口的任务线程能返回执行结果；而实现Runnable接口的任务线程不能返回结果；
Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛；
注意点：
Callable接口支持返回执行结果，此时需要调用FutureTask.get()方法实现，此方法会阻塞主线程直到获取‘将来’结果；当不调用此方法时，主线程不会阻塞！
7.线程有哪些状态？
- 新建(NEW)：新建线程对象，未调用 start 方法
- 可运行(RUNNABLE)：线程对象创建后，被调用 start 方法。此状态的线程位于可运行线程池中，等待获取 CPU 的使用权
- 运行中(RUNNING)：线程获取了 CPU 的使用权，执行程序代码
- 阻塞(BLOCKED)：线程因为某种原因放弃了 CPU 的使用权，暂时停止运行，直到线程进入可运行状态，才有机会再次获取 CPU 的使用权进入运行状态
- 消亡(DEAD)：线程已经执行完毕。主线程 main 方法结束或因异常退出；子线程 run 方法结束或因异常退出
8.sleep() 和 wait() 有什么区别？
- sleep() 是 Thread 类的静态本地方法；wait() 是Object类的成员本地方法
- sleep() 方法可以在任何地方使用；wait() 方法则只能在同步方法或同步代码块中使用，否则抛出异常Exception in thread "Thread-0" java.lang.IllegalMonitorStateException
- sleep() 会休眠当前线程指定时间，释放 CPU 资源，不释放对象锁，休眠时间到自动苏醒继续执行；wait() 方法放弃持有的对象锁，进入等待队列，当该对象被调用 notify() / notifyAll() 方法后才有机会竞争获取对象锁，进入运行状态
- JDK1.8 sleep() wait() 均需要捕获 InterruptedException 异常
9.notify()和 notifyAll()有什么区别？
先解释两个概念。
等待池：假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁后，进入到了该对象的等待池，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
锁池：只有获取了对象的锁，线程才能执行对象的 synchronized 代码，对象的锁每次只有一个线程可以获得，其他线程只能在锁池中等待
区别：
notify() 方法随机唤醒对象的等待池中的一个线程，进入锁池；notifyAll() 唤醒对象的等待池中的所有线程，进入锁池。
10.线程的 run()和 start()有什么区别？
调用 start() 方法是用来启动线程的，轮到该线程执行时，会自动调用 run()；直接调用 run() 方法，无法达到启动多线程的目的，相当于主线程线性执行 Thread 对象的 run() 方法。
一个线程对线的 start() 方法只能调用一次，多次调用会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException 异常；run() 方法没有限制。
11.创建线程池有哪几种方式？
我们可以通过Executors的静态方法来创建线程池。
newFixedThreadPool(int nThreads)
创建一个固定长度的线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程规模将不再变化，当线程发生未预期的错误而结束时，线程池会补充一个新的线程
newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，如果线程池的规模超过了处理需求，将自动回收空闲线程，而当需求增加时，则可以自动添加新线程，线程池的规模不存在任何限制
newSingleThreadExecutor()
这是一个单线程的Executor，它创建单个工作线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会创建一个新的来替代它；它的特点是能确保依照任务在队列中的顺序来串行执行
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建了一个固定长度的线程池，而且以延迟或定时的方式来执行任务，类似于Time
12.线程池都有哪些状态？
线程池的5种状态：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED。
1.RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。线程池的初始化状态是RUNNING。线程池被一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0。
2.SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。调用线程池的shutdown()方法时，线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
3.STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。调用线程池的shutdownNow()方法时，线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。
4.TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执行钩子方法 terminated()。因为terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的，所以用户想在线程池变为TIDYING时进行相应的处理；可以通过重载terminated()函数来实现。
当线程池在SHUTDOWN状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。
当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。
5.TERMINATED：线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED。
13.线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别？
- execute() 参数 Runnable ；submit() 参数 (Runnable) 或 (Runnable 和 结果 T) 或 (Callable)
- execute() 没有返回值；而 submit() 有返回值
- submit() 的返回值 可以通过Future 调用get方法捕获处理异常
14.在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
线程的安全性问题体现在：
原子性：一个或者多个操作在 CPU 执行的过程中不被中断的特性
可见性：一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到
有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
导致原因：
缓存导致的可见性问题
线程切换带来的原子性问题
编译优化带来的有序性问题
解决办法：
JDK Atomic开头的原子类、synchronized、LOCK，可以解决原子性问题
synchronized、volatile、LOCK，可以解决可见性问题
Happens-Before 规则可以解决有序性问题
Happens-Before 规则如下：
程序次序规则：在一个线程内，按照程序控制流顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作
管程锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作
volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个动作
线程终止规则：线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测
线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
对象终结规则：一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生于它的finalize()方法的开始
15.多线程锁的升级原理是什么？
锁的级别从低到高：
无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁
锁分级别原因：
没有优化以前，sychronized是重量级锁（悲观锁），使用 wait 和 notify、notifyAll 来切换线程状态非常消耗系统资源；线程的挂起和唤醒间隔很短暂，这样很浪费资源，影响性能。所以 JVM 对 sychronized 关键字进行了优化，把锁分为 无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁 状态。
无锁：没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功，其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。
偏向锁：对象的代码一直被同一线程执行，不存在多个线程竞争，该线程在后续的执行中自动获取锁，降低获取锁带来的性能开销。偏向锁，指的就是偏向第一个加锁线程，该线程是不会主动释放偏向锁的，只有当其他线程尝试竞争偏向锁才会被释放。
偏向锁的撤销，需要在某个时间点上没有字节码正在执行时，先暂停拥有偏向锁的线程，然后判断锁对象是否处于被锁定状态。如果线程不处于活动状态，则将对象头设置成无锁状态，并撤销偏向锁；
如果线程处于活动状态，升级为轻量级锁的状态。
轻量级锁：轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被第二个线程 B 所访问，此时偏向锁就会升级为轻量级锁，线程 B 会通过自旋的形式尝试获取锁，线程不会阻塞，从而提高性能。
当前只有一个等待线程，则该线程将通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数时，轻量级锁便会升级为重量级锁；当一个线程已持有锁，另一个线程在自旋，而此时又有第三个线程来访时，轻量级锁也会升级为重量级锁。
重量级锁：指当有一个线程获取锁之后，其余所有等待获取该锁的线程都会处于阻塞状态。
重量级锁通过对象内部的监视器（monitor）实现，而其中 monitor 的本质是依赖于底层操作系统的 Mutex Lock 实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态切换到内核态，切换成本非常高。
多个进程因竞争资源而相互等待，若无外力作用，这些进程都无法向前推进
系统资源的竞争 当不可剥得资源的数量不足以满足进程的需要时，使得进程会因为争得资源而陷入僵局
进程推进顺序不当 进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也会造成死锁。
互斥条件 一个资源只能被一个进程所占用，此时若其它进程请求该资源，则请求进程必须等待
不剥得条件 进程使用的资源在未完成使用之前，不能被其它进程强行得走。
请求和保持条件 一个进程因为请求资源而阻塞时，对已获资源保持不放
循环等待条件 若干进程形成了一种头尾相接环状等待资源的关系
17.怎么防止死锁？
- 加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁）
- 加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁）
- 死锁检测
18.ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？
ThreadLocal是线程Thread中属性threadLocals的管理者
ThreadLocal三个方法get, set , remove以及内部类`ThreadLocalMap
ThreadLocal 是线程本地存储，在每个线程中都创建了一个 ThreadLocalMap 对象，每个线程可以访问自己内部 ThreadLocalMap 对象内的 value。
经典的使用场景是为每个线程分配一个 JDBC 连接 Connection。这样就可以保证每个线程的都在各自的 Connection 上进行数据库的操作，不会出现 A 线程关了 B线程正在使用的 Connection
https://blog.csdn.net/meism5/article/details/90413860
https://blog.csdn.net/zzg1229059735/article/details/82715741
19.说一下 synchronized 底层实现原理？
比较长，请耐心看https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483
20.synchronized 和 volatile 的区别是什么？
- volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取； synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。
- volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的
- volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
- volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
- volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化
21.synchronized 和 Lock 有什么区别？
- 实现层面不一样。synchronized 是 Java 关键字，JVM层面 实现加锁和释放锁；Lock 是一个接口，在代码层面实现加锁和释放锁
- 是否自动释放锁。synchronized 在线程代码执行完或出现异常时自动释放锁；Lock 不会自动释放锁，需要再 finally {} 代码块显式地中释放锁
- 是否一直等待。synchronized 会导致线程拿不到锁一直等待；Lock 可以设置尝试获取锁或者获取锁失败一定时间超时
- 获取锁成功是否可知。synchronized 无法得知是否获取锁成功；Lock 可以通过 tryLock 获得加锁是否成功
- 功能复杂性。synchronized 加锁可重入、不可中断、非公平；Lock 可重入、可判断、可公平和不公平、细分读写锁提高效率
22.synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？
- synchronized 竞争锁时会一直等待；ReentrantLock 可以尝试获取锁，并得到获取结果
- synchronized 获取锁无法设置超时；ReentrantLock 可以设置获取锁的超时时间
- synchronized 无法实现公平锁；ReentrantLock 可以满足公平锁，即先等待先获取到锁
- synchronized 控制等待和唤醒需要结合加锁对象的 wait() 和 notify()、notifyAll()；ReentrantLock 控制等待和唤醒需要结合 Condition 的 await() 和 signal()、signalAll() 方法
- synchronized 是 JVM 层面实现的；ReentrantLock 是 JDK 代码层面实现
- synchronized 在加锁代码块执行完或者出现异常，自动释放锁；ReentrantLock 不会自动释放锁，需要在 finally{} 代码块显示释放
补充一个相同点：都可以做到同一线程，同一把锁，可重入代码块。
23.说一下 atomic 的原理？
通过CAS乐观锁保证原子性，通过自旋保证当次修改的最终修改成功，通过降低锁粒度（多段锁）增加并发性能。
参考：
1、 Java 并发编程