1.简述内存模型
运行时数据区
方法区
堆内存
虚拟机栈
本地方方法栈
程序计数器
线程状态
创建线程方法
①. 继承Thread类创建线程类
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。
创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。
调用线程对象的start()方法来启动该线程。
②. 通过Runnable接口创建线程类
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。
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。
调用线程对象的start()方法来启动该线程。
③. 通过Callable和Future创建线程
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。
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。
使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。
④使用线程池例如用Executor框架
runnable 和 callable 有什么区别？
有点深的问题了，也看出一个Java程序员学习知识的广度。
Runnable接口中的run()方法的返回值是void，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已；
Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。
sleep() 和 wait() 有什么区别？
sleep()：方法是线程类（Thread）的静态方法，让调用线程进入睡眠状态，让出执行机会给其他线程，等到休眠时间结束后，线程进入就绪状态和其他线程一起竞争cpu的执行时间。因为sleep() 是static静态的方法，他不能改变对象的机锁，当一个synchronized块中调用了sleep() 方法，线程虽然进入休眠，但是对象的机锁没有被释放，其他线程依然无法访问这个对象。
wait()：wait()是Object类的方法，当一个线程执行到wait方法时，它就进入到一个和该对象相关的等待池，同时释放对象的机锁，使得其他线程能够访问，可以通过notify，notifyAll方法来唤醒等待的线程。
notify()和 notifyAll()有什么区别？
如果线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
当有线程调用了对象的 notifyAll()方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify()方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说，调用了notify后只要一个线程会由等待池进入锁池，而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中，等待锁竞争。
优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用 wait()方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了 synchronized 代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。
线程的 run()和 start()有什么区别？
每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的，方法run()称为线程体。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。
start()方法来启动一个线程，真正实现了多线程运行。这时无需等待run方法体代码执行完毕，可以直接继续执行下面的代码； 这时此线程是处于就绪状态， 并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行状态， 这里方法run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容， Run方法运行结束， 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。
run()方法是在本线程里的，只是线程里的一个函数,而不是多线程的。 如果直接调用run(),其实就相当于是调用了一个普通函数而已，直接待用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码，所以执行路径还是只有一条，根本就没有线程的特征，所以在多线程执行时要使用start()方法而不是run()方法。
线程通信
线程的通信方式
三种线程协作通信的方式：
suspend/resume、
wait/notify、
park/unpark
package com.study.hc.thread.chapter1.thread;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
/** 三种线程协作通信的方式：suspend/resume、wait/notify、park/unpark */
public class Demo6 {
/** 包子店 */
public static Object baozidian = null;
/** 正常的suspend/resume */
public void suspendResumeTest() throws Exception {
// 启动线程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
System.out.println("1、进入等待");
Thread.currentThread().suspend();
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
consumerThread.resume();
System.out.println("3、通知消费者");
}
/** 死锁的suspend/resume。 suspend并不会像wait一样释放锁，故此容易写出死锁代码 */
public void suspendResumeDeadLockTest() throws Exception {
// 启动线程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
System.out.println("1、进入等待");
// 当前线程拿到锁，然后挂起
synchronized (this) {
Thread.currentThread().suspend();
}
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
// 争取到锁以后，再恢复consumerThread
synchronized (this) {
consumerThread.resume();
}
System.out.println("3、通知消费者");
}
/** 导致程序永久挂起的suspend/resume */
public void suspendResumeDeadLockTest2() throws Exception {
// 启动线程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) {
System.out.println("1、没包子，进入等待");
try { // 为这个线程加上一点延时
Thread.sleep(5000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 这里的挂起执行在resume后面
Thread.currentThread().suspend();
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
consumerThread.resume();
System.out.println("3、通知消费者");
consumerThread.join();
}
/** 正常的wait/notify */
public void waitNotifyTest() throws Exception {
// 启动线程
new Thread(() -> {
synchronized (this) {
while (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
try {
System.out.println("1、进入等待");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
}).start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
synchronized (this) {
this.notifyAll();
System.out.println("3、通知消费者");
}
}
/** 会导致程序永久等待的wait/notify */
public void waitNotifyDeadLockTest() throws Exception {
// 启动线程
new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
try {
Thread.sleep(5000L);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
synchronized (this) {
try {
System.out.println("1、进入等待");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
}).start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
synchronized (this) {
this.notifyAll();
System.out.println("3、通知消费者");
}
}
/** 正常的park/unpark */
public void parkUnparkTest() throws Exception {
// 启动线程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
while (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
System.out.println("1、进入等待");
LockSupport.park();
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
LockSupport.unpark(consumerThread);
System.out.println("3、通知消费者");
}
/** 死锁的park/unpark */
public void parkUnparkDeadLockTest() throws Exception {
// 启动线程
Thread consumerThread = new Thread(() -> {
if (baozidian == null) { // 如果没包子，则进入等待
System.out.println("1、进入等待");
// 当前线程拿到锁，然后挂起
synchronized (this) {
LockSupport.park();
}
}
System.out.println("2、买到包子，回家");
});
consumerThread.start();
// 3秒之后，生产一个包子
Thread.sleep(3000L);
baozidian = new Object();
// 争取到锁以后，再恢复consumerThread
synchronized (this) {
LockSupport.unpark(consumerThread);
}
System.out.println("3、通知消费者");
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 对调用顺序有要求，也要开发自己注意锁的释放。这个被弃用的API， 容易死锁，也容易导致永久挂起。
// new Demo6().suspendResumeTest();
// new Demo6().suspendResumeDeadLockTest();
// new Demo6().suspendResumeDeadLockTest2();
// wait/notify要求再同步关键字里面使用，免去了死锁的困扰，但是一定要先调用wait，再调用notify，否则永久等待了
// new Demo6().waitNotifyTest();
// new Demo6().waitNotifyDeadLockTest();
// park/unpark没有顺序要求，但是park并不会释放锁，所有再同步代码中使用要注意
// new Demo6().parkUnparkTest();
new Demo6().parkUnparkDeadLockTest();
}
}
偏向锁
当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧的锁记录里存储偏向的线程ID，以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁，只需测试Mark Word里线程ID是否为当前线程。如果测试成功，表示线程已经获得了锁。如果测试失败，则需要判断偏向锁的标识。如果标识被设置为0（表示当前是无锁状态），则使用CAS竞争锁；如果标识设置成1（表示当前是偏向锁状态），则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程，触发偏向锁的撤销。偏向锁只有在竞争出现才会释放锁。当其他线程尝试竞争偏向锁时，程序到达全局安全点后（没有正在执行的代码），它会查看Java对象头中记录的线程是否存活，如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，其它线程可以竞争将其设置为偏向锁；如果存活，那么立刻查找该线程的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程，撤销偏向锁，升级为轻量级锁，如果线程1不再使用该锁对象，那么将锁对象状态设为无锁状态，重新偏向新的线程。
偏向锁应用的场景是一个同步代码块只有一个线程频繁访问，使用偏向锁，就不需要频繁使用CAS获取锁和释放锁，只需要简单判断对象头中记录的偏向锁的线程ID是否是当期线程的就可以了，所以偏向锁在这种场景下可以大大提升效率。
轻量级锁
（JVM会先在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的空间）线程获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址。
如果成功，当前线程获得锁。如果失败，表示其他线程在竞争锁，当前线程使用自旋来获取锁。当自旋次数达到一定次数时，锁就会升级为重量级锁。
当线程存在竞争时，偏向锁的效率就会降低，因为当多条线程竞争同一个偏向锁时，会频繁产生偏向锁的撤销，所以此时应该升级为轻量级锁，轻量级锁当线程竞争锁失败时，线程不会阻塞进入自旋，继续获取锁，当竞争非常激烈时，持续自旋而获取不到锁会消耗大量CPU资源，此时就会升级为重量级锁，重量级锁当获取锁失败线程会阻塞，重量级锁的缺点是线程上下文会频繁的切换。
写在前
在并发编程中，最需要处理的就是线程之间的通信和线程间的同步问题，JMM中可见性、原子性、有序性也是这两个问题带来的。
volatile关键字主要作用
保证内存可见性
- 我们已经知道Java 内存模型分为了主内存和工作内存两部分，其规定程序所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（赋值、读取等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读取主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递都必须经过主内存的传递来完成。
- 这样就会存在一个情况，工作内存值改变后到主内存更新一定是需要一定时间的，所以可能会出现多个线程操作同一个变量的时候出现取到的值还是未更新前的值。这样的情况我们通常称之为「可见性」，而我们加上
volatile关键字修饰的变量就可以保证对所有线程的可见性。
为什么
volatile关键字可以有可见性？
这得益于 Java 语言的先行发生原则（happens-before)。简单地说，就是先执行的事件就应该先得到结果。但是！
volatile并不能保证并发下的安全。当一个线程修改了变量的值，新的值会立刻同步到主内存当中。而其他线程读取这个变量的时候，也会从主内存中拉取最新的变量值。-
Java 里面的运算并非原子操作，比如
i++这样的代码，实际上，它包含了 3 个独立的操作：读取i的值，将值加 1，然后将计算结果返回给i。这是一个「读取-修改-写入」的操作序列，并且其结果状态依赖于之前的状态，所以在多线程环境下存在问题。要解决自增操作在多线程下线程不安全的问题，可以选择使用 Java 提供的原子类，如
AtomicInteger或者使用synchronized同步方法。
原子性：在 Java 中，对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行。也就是说，只有简单的读取、赋值（而且必须是将数字赋值给某个变量）才是原子操作。（变量之间的相互赋值不是原子操作，比如
y = x，实际上是先读取x的值，再把读取到的值赋值给y写入工作内存）
禁止指令重排
- 指令重排：处理器为了提高程序效率，可能对输入代码进行优化，它不保证各个语句的执行顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。
- 指令重排是一把双刃剑，虽然优化了程序的执行效率，但是在某些情况下，却会影响到多线程的执行结果。
比如下面的代码：
boolean contextReady = false;
//在线程A中执行:
context = loadContext(); // 步骤 1
contextReady = true; // 步骤 2
//在线程B中执行:
while(!contextReady ){
sleep(200);
}
doAfterContextReady (context);
以上程序看似没有问题。线程 B 循环等待上下文 context 的加载，一旦 context 加载完成，contextReady == true 的时候，才执行 doAfterContextReady 方法。
但是，如果线程 A 执行的代码发生了指令重排，也就是上面的步骤 1 和步骤 2 调换了顺序，那线程 B 就会直接跳出循环，直接执行 doAfterContextReady() 方法导致出错。而 volatile 采用「内存屏障」这样的 CPU 指令就解决这个问题，不让它指令重排。
使用 volatile 变量进行写操作，汇编指令带有 lock 前缀，相当于一个内存屏障，后面的指令不能重排到内存屏障之前。使用 lock 前缀引发两件事：① 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存。②使其他处理器的缓存无效。相当于对缓存变量做了一次 store 和 write 操作，让 volatile 变量的修改对其他处理器立即可见。
使用场景
从上面的总结来看，我们非常容易得出 volatile 的使用场景：
- 运行结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。
- 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。
比如下面的场景，就很适合使用 volatile 来控制并发，当 shutdown() 方法调用的时候，就能保证所有线程中执行的 work() 立即停下来。
volatile boolean shutdownRequest;
private void shutdown(){
shutdownRequest = true;
}
private void work(){
while (!shutdownRequest){
// do something
}
}
总结与补充
- 对于
volatile主要特性：保证可见性、禁止指令重排、解决 long 和 double 的 8 字节赋值问题。 - 还有一个比较重要的是：它并不能保证并发安全（不能保证原子性），不要和
synchronized混淆。
可以创建Volatile数组吗?
- Java 中可以创建 volatile类型数组，不过只是一个指向数组的引用，而不是整个数组。如果改变引用指向的数组，将会受到volatile 的保护，但是如果多个线程同时改变数组的元素，volatile标示符就不能起到之前的保护作用了。
volatile能使得一个非原子操作变成原子操作吗?
虽然volatile只能保证可见性不能保证原子性，但用volatile修饰long和double可以保证其操作原子性。
- 一种实践是用 volatile 修饰 long 和 double 变量，使其能按原子类型来读写。double 和 long 都是64位宽，因此对这两种类型的读是分为两部分的，第一次读取第一个 32 位，然后再读剩下的 32 位，这个过程不是原子的，但 Java 中 volatile 型的 long 或 double 变量的读写是原子的。
- volatile 修复符的另一个作用是提供内存屏障（memory barrier），例如在分布式框架中的应用。简单的说，就是当你写一个 volatile 变量之前，Java 内存模型会插入一个写屏障（write barrier），读一个 volatile 变量之前，会插入一个读屏障（read barrier）。意思就是说，在你写一个 volatile 域时，能保证任何线程都能看到你写的值，同时，在写之前，也能保证任何数值的更新对所有线程是可见的，因为内存屏障会将其他所有写的值更新到缓存。
volatile和synchronized的区别与联系
本质不同：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，主要用于解决变量在多个线程之间的可见性问题；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，只要解决多个线程访问资源的同步性；
作用域不同：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；
是否原子性：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不保证原子性的原因：线程A修改了变量还没结束时,另外的线程B可以看到已修改的值,而且可以修改这个变量,而不用等待A释放锁,因为volatile 变量没上锁
是否加锁(阻塞)：volatile不会造成线程的阻塞（没有上锁）；synchronized可能会造成线程的阻塞；
是否指令重排：volatile标记的变量不会被编译器优化（即禁止指令重排）；synchronized标记的变量可以被编译器优化。
巨人的肩膀：
https://blog.csdn.net/yuyecsdn/article/details/103454244
