JAVA 多线程并发

Thread 类本质上是实现了 Runnable 接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方

法就是通过 Thread 类的 start()实例方法。start()方法是一个 native 方法，它将启动一个新线

程，并执行 run()方法。
public class MyThread extends Thread {

public void run() {

System.out.println("MyThread.run()");

}

}

MyThread myThread1 = new MyThread();

myThread1.start();

如果自己的类已经 extends 另一个类，就无法直接 extends Thread，此时，可以实现一个

Runnable 接口。
public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {

public void run() {

System.out.println("MyThread.run()");

}

}

有返回值的任务必须实现 Callable 接口，类似的，无返回值的任务必须 Runnable 接口。执行

Callable 任务后，可以获取一个 Future 的对象，在该对象上调用 get 就可以获取到 Callable 任务

返回的 Object 了，再结合线程池接口 ExecutorService 就可以实现传说中有返回结果的多线程

了。
//创建一个线程池

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);

// 创建多个有返回值的任务

List<Future> list = new ArrayList<Future>();

for (int i = 0; i < taskSize; i++) {

Callable c = new MyCallable(i + " ");

// 执行任务并获取 Future 对象

Future f = pool.submit(c);

list.add(f);

}

// 关闭线程池

pool.shutdown();

// 获取所有并发任务的运行结果

for (Future f : list) {

// 从 Future 对象上获取任务的返回值，并输出到控制台

System.out.println("res：" + f.get().toString());

}

线程和数据库连接这些资源都是非常宝贵的资源。那么每次需要的时候创建，不需要的时候销

毁，是非常浪费资源的。那么我们就可以使用缓存的策略，也就是使用线程池。
// 创建线程池

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);

while(true) {

threadPool.execute(new Runnable() { // 提交多个线程任务，并执行

@Override

public void run() {

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running ..");

try {

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

});

}

}

程序运行结束，线程自动结束。

一般 run()方法执行完，线程就会正常结束，然而，常常有些线程是伺服线程。它们需要长时间的

运行，只有在外部某些条件满足的情况下，才能关闭这些线程。使用一个变量来控制循环，例如：

最直接的方法就是设一个boolean 类型的标志，并通过设置这个标志为 true或 false 来控制 while

循环是否退出，代码示例：
public class ThreadSafe extends Thread {

public volatile boolean exit = false;

public void run() {

while (!exit){

//do something

}

}

}
定义了一个退出标志 exit，当 exit 为 true 时，while 循环退出，exit 的默认值为 false.在定义 exit

时，使用了一个 Java 关键字 volatile，这个关键字的目的是使 exit 同步，也就是说在同一时刻只

能由一个线程来修改 exit 的值。

使用 interrupt()方法来中断线程有两种情况：

1. 线程处于阻塞状态：如使用了 sleep,同步锁的 wait,socket 中的 receiver,accept 等方法时，

会使线程处于阻塞状态。当调用线程的 interrupt()方法时，会抛出 InterruptException 异常。

阻塞中的那个方法抛出这个异常，通过代码捕获该异常，然后 break 跳出循环状态，从而让

我们有机会结束这个线程的执行。通常很多人认为只要调用 interrupt 方法线程就会结束，实

际上是错的， 一定要先捕获 InterruptedException 异常之后通过 break 来跳出循环，才能正

常结束 run 方法。

2. 线程未处于阻塞状态：使用 isInterrupted()判断线程的中断标志来退出循环。当使用

interrupt()方法时，中断标志就会置 true，和使用自定义的标志来控制循环是一样的道理。
public class ThreadSafe extends Thread {

public void run() {

while (!isInterrupted()){ //非阻塞过程中通过判断中断标志来退出

try{

Thread.sleep(5*1000);//阻塞过程捕获中断异常来退出

}catch(InterruptedException e){

e.printStackTrace();

break;//捕获到异常之后，执行 break 跳出循环

}

}

}

}

程序中可以直接使用 thread.stop()来强行终止线程，但是 stop 方法是很危险的，就象突然关

闭计算机电源，而不是按正常程序关机一样，可能会产生不可预料的结果，不安全主要是：

thread.stop()调用之后，创建子线程的线程就会抛出 ThreadDeatherror 的错误，并且会释放子

线程所持有的所有锁。一般任何进行加锁的代码块，都是为了保护数据的一致性，如果在调用

thread.stop()后导致了该线程所持有的所有锁的突然释放(不可控制)，那么被保护数据就有可能呈

现不一致性，其他线程在使用这些被破坏的数据时，有可能导致一些很奇怪的应用程序错误。因

此，并不推荐使用 stop 方法来终止线程。

乐观锁是一种乐观思想，即认为读多写少，遇到并发写的可能性低，每次去拿数据的时候都认为

别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数

据，采取在写时先读出当前版本号，然后加锁操作（比较跟上一次的版本号，如果一样则更新），

如果失败则要重复读-比较-写的操作。

java 中的乐观锁基本都是通过 CAS 操作实现的，CAS 是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入

值是否一样，一样则更新，否则失败。

悲观锁是就是悲观思想，即认为写多，遇到并发写的可能性高，每次去拿数据的时候都认为别人

会修改，所以每次在读写数据的时候都会上锁，这样别人想读写这个数据就会block直到拿到锁。

java中的悲观锁就是Synchronized,AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，

才会转换为悲观锁，如 RetreenLock。

自旋锁原理非常简单，如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源，那么那些等待竞争锁

的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态，它们只需要等一等（自旋），

等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁，这样就避免用户线程和内核的切换的消耗。

线程自旋是需要消耗 cup 的，说白了就是让 cup 在做无用功，如果一直获取不到锁，那线程

也不能一直占用 cup 自旋做无用功，所以需要设定一个自旋等待的最大时间。

如果持有锁的线程执行的时间超过自旋等待的最大时间扔没有释放锁，就会导致其它争用锁

的线程在最大等待时间内还是获取不到锁，这时争用线程会停止自旋进入阻塞状态。

自旋锁的优缺点

自旋锁尽可能的减少线程的阻塞，这对于锁的竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来

说性能能大幅度的提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起再唤醒的操作的消耗，这些操作会

导致线程发生两次上下文切换！

但是如果锁的竞争激烈，或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块，这时候就不适合

使用自旋锁了，因为自旋锁在获取锁前一直都是占用 cpu 做无用功，占着 XX 不 XX，同时有大量

线程在竞争一个锁，会导致获取锁的时间很长，线程自旋的消耗大于线程阻塞挂起操作的消耗，

其它需要 cup 的线程又不能获取到 cpu，造成 cpu 的浪费。所以这种情况下我们要关闭自旋锁；

自旋锁时间阈值 （ 1.6 引入了适应性自旋锁 ）

自旋锁的目的是为了占着 CPU 的资源不释放，等到获取到锁立即进行处理。但是如何去选择

自旋的执行时间呢？如果自旋执行时间太长，会有大量的线程处于自旋状态占用 CPU 资源，进而

会影响整体系统的性能。因此自旋的周期选的额外重要！
JVM 对于自旋周期的选择，jdk1.5 这个限度是一定的写死的，在 1.6 引入了适应性自旋锁，适应

性自旋锁意味着自旋的时间不在是固定的了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间以及锁的拥

有者的状态来决定，基本认为一个线程上下文切换的时间是最佳的一个时间，同时 JVM 还针对当

前 CPU 的负荷情况做了较多的优化，如果平均负载小于 CPUs 则一直自旋，如果有超过(CPUs/2)

个线程正在自旋，则后来线程直接阻塞，如果正在自旋的线程发现 Owner 发生了变化则延迟自旋

时间（自旋计数）或进入阻塞，如果 CPU 处于节电模式则停止自旋，自旋时间的最坏情况是 CPU

的存储延迟（CPU A 存储了一个数据，到 CPU B 得知这个数据直接的时间差），自旋时会适当放

弃线程优先级之间的差异。

自旋锁的开启

JDK1.6 中-XX:+UseSpinning 开启；

-XX:PreBlockSpin=10 为自旋次数；

JDK1.7 后，去掉此参数，由 jvm 控制；

synchronized 它可以把任意一个非 NULL 的对象当作锁。他属于独占式的悲观锁，同时属于可重

入锁。

Synchronized 作用范围

Synchronized 核心 组件

Synchronized 实现

ReentantLock 继承接口 Lock 并实现了接口中定义的方法，他是一种可重入锁，除了能完

成 synchronized 所能完成的所有工作外，还提供了诸如可响应中断锁、可轮询锁请求、定时锁等

避免多线程死锁的方法。

Lock 接口的主要 方法

公平锁

ReentrantLock 与 synchronized

ReentrantLock 实现

Condition 类和 Object 类锁方法区别区别

tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly 的区别

Semaphore 是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值，基于此，多个线程竞争获取许可信

号，做完自己的申请后归还，超过阈值后，线程申请许可信号将会被阻塞。Semaphore 可以用来

构建一些对象池，资源池之类的，比如数据库连接池

实现互斥锁（计数器为 1 ）

Semaphore 与 ReentrantLock

首先说明，此处 AtomicInteger，一个提供原子操作的 Integer 的类，常见的还有

AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference 等，他们的实现原理相同，

区别在与运算对象类型的不同。令人兴奋地，还可以通过 AtomicReference<V>将一个对象的所

有操作转化成原子操作。

我们知道，在多线程程序中，诸如++i 或 i++等运算不具有原子性，是不安全的线程操作之一。

通常我们会使用 synchronized 将该操作变成一个原子操作，但 JVM 为此类操作特意提供了一些

同步类，使得使用更方便，且使程序运行效率变得更高。通过相关资料显示，通常AtomicInteger

的性能是 ReentantLock 的好几倍。

本文里面讲的是广义上的可重入锁，而不是单指JAVA 下的 ReentrantLock。可重入锁，也叫

做递归锁，指的是同一线程 外层函数获得锁之后 ，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，但不受

影响。在 JAVA 环境下 ReentrantLock 和 synchronized 都是 可重入锁。

公 平锁（ Fair ）

非公平锁（ Nonfair ）

为了提高性能，Java 提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，灵活控制，如

果没有写锁的情况下，读是无阻塞的,在一定程度上提高了程序的执行效率。读写锁分为读锁和写

锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，这是由 jvm 自己控制的，你只要上好相应的锁即可。

读锁

写锁

java 并发包提供的加锁模式分为独占锁和共享锁。

独占锁

共享锁

Synchronized 是通过对象内部的一个叫做监视器锁（monitor）来实现的。但是监视器锁本质又

是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的。而操作系统实现线程之间的切换这就需要从用

户态转换到核心态，这个成本非常高，状态之间的转换需要相对比较长的时间，这就是为什么

Synchronized 效率低的原因。因此，这种依赖于操作系统 Mutex Lock 所实现的锁我们称之为

“重量级锁”。JDK 中对 Synchronized 做的种种优化，其核心都是为了减少这种重量级锁的使用。

JDK1.6 以后，为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，提高性能，引入了“轻量级锁”和

“偏向锁”。

锁的状态总共有四种：无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。

锁升级

Hotspot 的作者经过以往的研究发现大多数情况下锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线

程多次获得。偏向锁的目的是在某个线程获得锁之后，消除这个线程锁重入（CAS）的开销，看起

来让这个线程得到了偏护。引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级

锁执行路径，因为轻量级锁的获取及释放依赖多次 CAS 原子指令，而偏向锁只需要在置换

ThreadID 的时候依赖一次 CAS 原子指令（由于一旦出现多线程竞争的情况就必须撤销偏向锁，所

以偏向锁的撤销操作的性能损耗必须小于节省下来的 CAS 原子指令的性能消耗）。上面说过，轻

量级锁是为了在线程交替执行同步块时提高性能，而偏向锁则是在只有一个线程执行同步块时进

一步提高性能。

分段锁也并非一种实际的锁，而是一种思想 ConcurrentHashMap 是学习分段锁的最好实践

减少锁持有时间

减小锁粒度

锁分离

锁粗化

锁消除

抛出异常：抛出一个异常；

? 特殊值：返回一个特殊值（null 或 false,视情况而定）

? 则塞：在成功操作之前，一直阻塞线程

? 超时：放弃前只在最大的时间内阻塞

插入操作：

1. ArrayBlockingQueue ：由数组结构组成的有界阻塞队列。

2. LinkedBlockingQueue ：由链表结构组成的有界阻塞队列。

3. PriorityBlockingQueue ：支持优先级排序的无界阻塞队列。

4. DelayQueue：使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

5. SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。

6. LinkedTransferQueue：由链表结构组成的无界阻塞队列。

7. LinkedBlockingDeque：由链表结构组成的双向阻塞队列

ArrayBlockingQueue（公平、非公平）

LinkedBlockingQueue（两个独立锁提高并发）

PriorityBlockingQueue（compareTo 排序实现优先）

DelayQueue（缓存失效、定时任务 ）

SynchronousQueue（不存储数据、可用于传递数据）

LinkedTransferQueue

LinkedBlockingDeque

Java 里面进行多线程通信的主要方式就是共享内存的方式，共享内存主要的关注点有两个：可见

性和有序性原子性。Java 内存模型（JMM）解决了可见性和有序性的问题，而锁解决了原子性的

问题，理想情况下我们希望做到“同步”和“互斥”。有以下常规实现方法：

将数据抽象成一个类

Runnable 对象作为 一个类的内部类

其一是保证该变量对所有线程可见，这里的可见性指的是当一个线程修改了变量的值，那么新的

值对于其他线程是可以立即获取的。

volatile 禁止了指令重排。

比 sychronized 更轻量级的同步锁

在访问 volatile 变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此 volatile 变量是一

种比 sychronized 关键字更轻量级的同步机制。volatile 适合这种场景：一个变量被多个线程共

享，线程直接给这个变量赋值。
当对非 volatile 变量进行读写的时候，每个线程先从内存拷贝变量到 CPU 缓存中。如果计算机有

多个 CPU，每个线程可能在不同的 CPU 上被处理，这意味着每个线程可以拷贝到不同的 CPU

cache 中。而声明变量是 volatile 的，JVM 保证了每次读变量都从内存中读，跳过 CPU cache

这一步。

值得说明的是对 volatile 变量的单次读/写操作可以保证原子性的，如 long 和 double 类型变量，

但是并不能保证 i++这种操作的原子性，因为本质上 i++是读、写两次操作。在某些场景下可以

代替 Synchronized。但是,volatile 的不能完全取代 Synchronized 的位置，只有在一些特殊的场
景下，才能适用 volatile。总的来说，必须同时满足下面两个条件才能保证在并发环境的线程安

全：

（1）对变量的写操作不依赖于当前值（比如 i++），或者说是单纯的变量赋值（boolean

flag = true）。

（2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中，也就是说，不同的 volatile 变量之间，不

能互相依赖。只有在状态真正独立于程序内其他内容时才能使用 volatile。

CountDownLatch类位于java.util.concurrent 包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有

一个任务 A，它要等待其他 4 个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用 CountDownLatch

来实现这种功能了。
final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

new Thread(){public void run() {

System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");

Thread.sleep(3000);

System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");

latch.countDown();

};}.start();

new Thread(){ public void run() {

System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");

Thread.sleep(3000);

System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");

latch.countDown();

};}.start();

System.out.println("等待 2 个子线程执行完毕...");

latch.await();

System.out.println("2 个子线程已经执行完毕");

System.out.println("继续执行主线程");

}

字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环

是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier 可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做

barrier，当调用 await()方法之后，线程就处于 barrier 了。

CyclicBarrier 中最重要的方法就是 await 方法，它有 2 个重载版本：

1. public int await()：用来挂起当前线程，直至所有线程都到达 barrier 状态再同时执行后续任

务；

2. public int await(long timeout, TimeUnit unit)：让这些线程等待至一定的时间，如果还有

线程没有到达 barrier 状态就直接让到达 barrier 的线程执行后续任务。
具体使用如下，另外 CyclicBarrier 是可以重用的。
public static void main(String[] args) {

int N = 4;

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);

for(int i=0;i<N;i++)

new Writer(barrier).start();

}

static class Writer extends Thread{

private CyclicBarrier cyclicBarrier;

public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {

this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;

}

@Override

public void run() {

try {

Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟线程需要预定写入数据操作

System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完

毕，等待其他线程写入完毕");

cyclicBarrier.await();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}catch(BrokenBarrierException e){

e.printStackTrace();

}

System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务，比如数据操作");

}

}

S emaphore 翻译成字面意思为 信号量，Semaphore 可以控制同时访问的线程个数，通过

acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

Semaphore 类中比较重要的几个方法：

1. public void acquire(): 用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许

可。

2. public void acquire(int permits):获取 permits 个许可

3. public void release() { } :释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。

4. public void release(int permits) { }:释放 permits 个许可

上面 4 个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法
1. public boolean tryAcquire():尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回 true，若获取失

败，则立即返回 false

2. public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit):尝试获取一个许可，若在指定的

时间内获取成功，则立即返回 true，否则则立即返回 false

3. public boolean tryAcquire(int permits):尝试获取 permits 个许可，若获取成功，则立即返

回 true，若获取失败，则立即返回 false

4. public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit): 尝试获取 permits

个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回 true，否则则立即返回 false

5. 还可以通过 availablePermits()方法得到可用的许可数目。

例子：若一个工厂有5 台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完

了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过 Semaphore 来实现：
int N = 8; //工人数

Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目

for(int i=0;i<N;i++)

new Worker(i,semaphore).start();

}

static class Worker extends Thread{

private int num;

private Semaphore semaphore;

public Worker(int num,Semaphore semaphore){

this.num = num;

this.semaphore = semaphore;

}

@Override

public void run() {

try {

semaphore.acquire();

System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");

Thread.sleep(2000);

System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");

semaphore.release();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}
CountDownLatch 和 CyclicBarrier 都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不

同；CountDownLatch 一般用于某个线程 A 等待若干个其他线程执行完任务之后，它才
执行；而 CyclicBarrier 一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时

执行；另外，CountDownLatch 是不能够重用的，而 CyclicBarrier 是可以重用的。

? Semaphore 其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

tools

locks

collections

aotmic

executor

创建一个可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们。对于执行

很多短期异步任务的程序而言，这些线程池通常可提高程序性能。调用 execute 将重用以前构造

的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并

从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。因此，长时间保持空闲的线程池不会使用任何资

源。

创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。在任意点，在大

多数 nThreads 线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务，

则在有可用线程之前，附加任务将在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何

线程终止，那么一个新线程将代替它执行后续的任务（如果需要）。在某个线程被显式地关闭之

前，池中的线程将一直存在。

创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool= Executors.newScheduledThreadPool(3);

scheduledThreadPool.schedule(newRunnable(){

@Override

public void run() {

System.out.println("延迟三秒");

}

}, 3, TimeUnit.SECONDS);

scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(newRunnable(){

@Override

public void run() {

System.out.println("延迟 1 秒后每三秒执行一次");

}

},1,3,TimeUnit.SECONDS);

Executors.newSingleThreadExecutor()返回一个线程池（这个线程池只有一个线程）,这个线程

池可以在线程死后（或发生异常时）重新启动一个线程来替代原来的线程继续执行下去！

当程序使用 new 关键字创建了一个线程之后，该线程就处于新建状态，此时仅由 JVM 为其分配

内存，并初始化其成员变量的值

当线程对象调用了 start()方法之后，该线程处于就绪状态。Java 虚拟机会为其创建方法调用栈和

程序计数器，等待调度运行。

如果处于就绪状态的线程获得了 CPU，开始执行 run()方法的线程执行体，则该线程处于运行状

态。

阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice，暂时停止运行。

直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行(running)状

态。阻塞的情况分三种：

等待阻塞 （ o.wait-> 等待对列 ）

同步阻塞 (lock-> 锁池

其他阻塞 (sleep/join)

线程会以下面三种方式结束，结束后就是死亡状态。

正常结束

异常结束

调用 stop

调用该方法的线程进入 WAITING 状态，只有等待另外线程的通知或被中断才会返回，需要注意的

是调用 wait()方法后，会释放对象的锁。因此，wait 方法一般用在同步方法或同步代码块中。

sleep 导致当前线程休眠，与 wait 方法不同的是 sleep 不会释放当前占有的锁,sleep(long)会导致

线程进入 TIMED-WATING 状态，而 wait()方法会导致当前线程进入 WATING 状态

yield 会使当前线程让出 CPU 执行时间片，与其他线程一起重新竞争 CPU 时间片。一般情况下，

优先级高的线程有更大的可能性成功竞争得到 CPU 时间片，但这又不是绝对的，有的操作系统对

线程优先级并不敏感。

中断一个线程，其本意是给这个线程一个通知信号，会影响这个线程内部的一个中断标识位。这

个线程本身并不会因此而改变状态(如阻塞，终止等)。

1. 调用 interrupt()方法并不会中断一个正在运行的线程。也就是说处于 Running 状态的线

程并不会因为被中断而被终止，仅仅改变了内部维护的中断标识位而已。

2. 若调用 sleep()而使线程处于 TIMED-WATING 状态，这时调用 interrupt()方法，会抛出

InterruptedException,从而使线程提前结束 TIMED-WATING 状态。

3. 许多声明抛出 InterruptedException 的方法(如 Thread.sleep(long mills 方法))，抛出异

常前，都会清除中断标识位，所以抛出异常后，调用 isInterrupted()方法将会返回 false。

4. 中断状态是线程固有的一个标识位，可以通过此标识位安全的终止线程。比如,你想终止

一个线程thread的时候，可以调用thread.interrupt()方法，在线程的run方法内部可以

根据 thread.isInterrupted()的值来优雅的终止线程。

join() 方法，等待其他线程终止，在当前线程中调用一个线程的 join() 方法，则当前线程转为阻塞

状态，回到另一个线程结束，当前线程再由阻塞状态变为就绪状态，等待 cpu 的宠幸。

很多情况下，主线程生成并启动了子线程，需要用到子线程返回的结果，也就是需要主线程需要

在子线程结束后再结束，这时候就要用到 join() 方法。
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程运行开始!");

Thread6 thread1 = new Thread6();

thread1.setName("线程 B");

thread1.join();

System.out.println("这时 thread1 执行完毕之后才能执行主线程");

Object 类中的 notify() 方法，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，如果所有线程都在此对象

上等待，则会选择唤醒其中一个线程，选择是任意的，并在对实现做出决定时发生，线程通过调

用其中一个 wait() 方法，在对象的监视器上等待，直到当前的线程放弃此对象上的锁定，才能继

续执行被唤醒的线程，被唤醒的线程将以常规方式与在该对象上主动同步的其他所有线程进行竞

争。类似的方法还有 notifyAll() ，唤醒再次监视器上等待的所有线程。

1. sleep()：强迫一个线程睡眠Ｎ毫秒。

2. isAlive()： 判断一个线程是否存活。

3. join()： 等待线程终止。

4. activeCount()： 程序中活跃的线程数。

5. enumerate()： 枚举程序中的线程。

6. currentThread()： 得到当前线程。

7. isDaemon()： 一个线程是否为守护线程。

8. setDaemon()： 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于，是否等待主线

程依赖于主线程结束而结束)

9. setName()： 为线程设置一个名称。

10. wait()： 强迫一个线程等待。

有时候也称做任务）是指一个程序运行的实例。在 Linux 系统中，线程就是能并行运行并且

与他们的父进程（创建他们的进程）共享同一地址空间（一段内存区域）和其他资源的轻量

级的进程。

是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容。

是 CPU 内部的数量较少但是速度很快的内存（与之对应的是 CPU 外部相对较慢的 RAM 主内

存）。寄存器通过对常用值（通常是运算的中间值）的快速访问来提高计算机程序运行的速

度。

是一个专用的寄存器，用于表明指令序列中 CPU 正在执行的位置，存的值为正在执行的指令

的位置或者下一个将要被执行的指令的位置，具体依赖于特定的系统。

上下文切换可以认为是内核（操作系统的核心）在 CPU 上对于进程（包括线程）进行切换，上下

文切换过程中的信息是保存在进程控制块（PCB, process control block）中的。PCB 还经常被称

作“切换桢”（switchframe）。信息会一直保存到 CPU 的内存中，直到他们被再次使用。

1. 挂起一个进程，将这个进程在 CPU 中的状态（上下文）存储于内存中的某处。

2. 在内存中检索下一个进程的上下文并将其在 CPU 的寄存器中恢复。

3. 跳转到程序计数器所指向的位置（即跳转到进程被中断时的代码行），以恢复该进程在程序

中。

1. 当前执行任务的时间片用完之后，系统 CPU 正常调度下一个任务；

2. 当前执行任务碰到 IO 阻塞，调度器将此任务挂起，继续下一任务；

3. 多个任务抢占锁资源，当前任务没有抢到锁资源，被调度器挂起，继续下一任务；

4. 用户代码挂起当前任务，让出 CPU 时间；

5. 硬件中断；

当多个线程同时访问同一个数据时，很容易出现问题。为了避免这种情况出现，我们要保证线程

同步互斥，就是指并发执行的多个线程，在同一时间内只允许一个线程访问共享数据。 Java 中可

以使用 synchronized 关键字来取得一个对象的同步锁。

何为死锁，就是多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。

每一个 Thread 的类都有一个 start 方法。 当调用 start 启动线程时 Java 虚拟机会调用该类的 run

方法。 那么该类的 run() 方法中就是调用了 Runnable 对象的 run() 方法。 我们可以继承重写

Thread 类，在其 start 方法中添加不断循环调用传递过来的 Runnable 对象。 这就是线程池的实

现原理。循环方法中不断获取 Runnable 是用 Queue 实现的，在获取下一个 Runnable 之前可以

是阻塞的。

一般的线程池主要分为以下 4 个组成部分：

1. 线程池管理器：用于创建并管理线程池

2. 工作线程：线程池中的线程

3. 任务接口：每个任务必须实现的接口，用于工作线程调度其运行

4. 任务队列：用于存放待处理的任务，提供一种缓冲机制

Java 中的线程池是通过 Executor 框架实现的，该框架中用到了 Executor，Executors，

ExecutorService，ThreadPoolExecutor ，Callable 和 Future、FutureTask 这几个类。

ThreadPoolExecutor 的构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize, long keepAliveTime,

TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {

this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,

Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);

}

1. corePoolSize：指定了线程池中的线程数量。

2. maximumPoolSize：指定了线程池中的最大线程数量。

3. keepAliveTime：当前线程池数量超过 corePoolSize 时，多余的空闲线程的存活时间，即多

次时间内会被销毁。

4. unit：keepAliveTime 的单位。

5. workQueue：任务队列，被提交但尚未被执行的任务。

6. threadFactory：线程工厂，用于创建线程，一般用默认的即可。

7. handler：拒绝策略，当任务太多来不及处理，如何拒绝任务。

线程池中的线程已经用完了，无法继续为新任务服务，同时，等待队列也已经排满了，再也

塞不下新任务了。这时候我们就需要拒绝策略机制合理的处理这个问题。

JDK 内置的拒绝策略如下：

1. AbortPolicy ： 直接抛出异常，阻止系统正常运行。

2. CallerRunsPolicy ： 只要线程池未关闭，该策略直接在调用者线程中，运行当前被丢弃的

任务。显然这样做不会真的丢弃任务，但是，任务提交线程的性能极有可能会急剧下降。

3. DiscardOldestPolicy ： 丢弃最老的一个请求，也就是即将被执行的一个任务，并尝试再

次提交当前任务。

4. DiscardPolicy ： 该策略默默地丢弃无法处理的任务，不予任何处理。如果允许任务丢

失，这是最好的一种方案。

以上内置拒绝策略均实现了 RejectedExecutionHandler 接口，若以上策略仍无法满足实际

需要，完全可以自己扩展 RejectedExecutionHandler 接口。

1. 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面

有任务，线程池也不会马上执行它们。

2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

a) 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；

b) 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列；

c) 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要

创建非核心线程立刻运行这个任务；

d) 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池

会抛出异常 RejectExecutionException。

3. 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。

4. 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运

行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它

最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

1. 每个线程中都有一个自己的 ThreadLocalMap 类对象，可以将线程自己的对象保持到其中，

各管各的，线程可以正确的访问到自己的对象。

2. 将一个共用的 ThreadLocal 静态实例作为 key，将不同对象的引用保存到不同线程的

ThreadLocalMap 中，然后在线程执行的各处通过这个静态 ThreadLocal 实例的 get()方法取

得自己线程保存的那个对象，避免了将这个对象作为参数传递的麻烦。

3. ThreadLocalMap 其实就是线程里面的一个属性，它在 Thread 类中定义

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

最常见的 ThreadLocal 使用场景为 用来解决 数据库连接、Session 管理等。

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

public static Session getSession() throws InfrastructureException {

Session s = (Session) threadSession.get();

try {

if (s == null) {

s = getSessionFactory().openSession();

threadSession.set(s);

}

} catch (HibernateException ex) {

throw new InfrastructureException(ex);

}

return s;

}

1. 都是用来协调多线程对共享对象、变量的访问

2. 都是可重入锁，同一线程可以多次获得同一个锁

3. 都保证了可见性和互斥性

1. ReentrantLock 显示的获得、释放锁，synchronized 隐式获得释放锁

2. ReentrantLock 可响应中断、可轮回，synchronized 是不可以响应中断的，为处理锁的

不可用性提供了更高的灵活性

3. ReentrantLock 是 API 级别的，synchronized 是 JVM 级别的

4. ReentrantLock 可以实现公平锁

5. ReentrantLock 通过 Condition 可以绑定多个条件

6. 底层实现不一样， synchronized 是同步阻塞，使用的是悲观并发策略，lock 是同步非阻

塞，采用的是乐观并发策略

7. Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的关键字，synchronized 是内置的语言

实现。

8. synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；

而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，

因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁。

9. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，

等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。

10. 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。

11. Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率，既就是实现读写锁等。

减小锁粒度是指缩小锁定对象的范围，从而减小锁冲突的可能性，从而提高系统的并发能力。减

小锁粒度是一种削弱多线程锁竞争的有效手段，这种技术典型的应用是 ConcurrentHashMap(高

性能的 HashMap)类的实现。对于 HashMap 而言，最重要的两个方法是 get 与 set 方法，如果我

们对整个 HashMap 加锁，可以得到线程安全的对象，但是加锁粒度太大。Segment 的大小也被

称为 ConcurrentHashMap 的并发度。

ConcurrentHashMap，它内部细分了若干个小的 HashMap，称之为段(Segment)。默认情况下

一个 ConcurrentHashMap 被进一步细分为 16 个段，既就是锁的并发度。

如果需要在 ConcurrentHashMap 中添加一个新的表项，并不是将整个 HashMap 加锁，而是首

先根据hashcode得到该表项应该存放在哪个段中，然后对该段加锁，并完成put操作。在多线程

环境中，如果多个线程同时进行put操作，只要被加入的表项不存放在同一个段中，则线程间可以

做到真正的并行。

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成

抢占式调度指的是每条线程执行的时间、线程的切换都由系统控制，系统控制指的是在系统某种

运行机制下，可能每条线程都分同样的执行时间片，也可能是某些线程执行的时间片较长，甚至

某些线程得不到执行的时间片。在这种机制下，一个线程的堵塞不会导致整个进程堵塞。

协同式调度指某一线程执行完后主动通知系统切换到另一线程上执行，这种模式就像接力赛一样，

一个人跑完自己的路程就把接力棒交接给下一个人，下个人继续往下跑。线程的执行时间由线程

本身控制，线程切换可以预知，不存在多线程同步问题，但它有一个致命弱点：如果一个线程编

写有问题，运行到一半就一直堵塞，那么可能导致整个系统崩溃。

java 使用的线程调使用抢占式调度，Java 中线程会按优先级分配 CPU 时间片运行，且优先级越高

越优先执行，但优先级高并不代表能独自占用执行时间片，可能是优先级高得到越多的执行时间

片，反之，优先级低的分到的执行时间少但不会分配不到执行时间。

1. 当前运行线程主动放弃 CPU，JVM 暂时放弃 CPU 操作（基于时间片轮转调度的 JVM 操作系

统不会让线程永久放弃 CPU，或者说放弃本次时间片的执行权），例如调用 yield()方法。

2. 当前运行线程因为某些原因进入阻塞状态，例如阻塞在 I/O 上。

3. 当前运行线程结束，即运行完 run()方法里面的任务。

先来先服务调度算法（FCFS）

短作业(进程)优先调度算法

为了照顾紧迫型作业，使之在进入系统后便获得优先处理，引入了最高优先权优先(FPF)调度

算法。当把该算法用于作业调度时，系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。

当用于进程调度时，该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程。

非抢占式优先权算法

抢占式优先权调度算法

高响应比优先调度算法

时间片轮转法

多级反馈队列调度算法

CAS（Compare And Swap/Set）比较并交换，CAS 算法的过程是这样：它包含 3 个参数

CAS(V,E,N)。V 表示要更新的变量(内存值)，E 表示预期值(旧的)，N 表示新值。当且仅当 V 值等
于 E 值时，才会将 V 的值设为 N，如果 V 值和 E 值不同，则说明已经有其他线程做了更新，则当

前线程什么都不做。最后，CAS 返回当前 V 的真实值。

CAS 操作是抱着乐观的态度进行的(乐观锁)，它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时

使用 CAS 操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂

起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理，

CAS 操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理。

JDK1.5 的原子包：java.util.concurrent.atomic 这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就

是在多线程环境下，当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时，具有排他性，即当某个

线程进入方法，执行其中的指令时，不会被其他线程打断，而别的线程就像自旋锁一样，一直等

到该方法执行完成，才由 JVM 从等待队列中选择一个另一个线程进入，这只是一种逻辑上的理解。

相对于对于 synchronized 这种阻塞算法，CAS 是非阻塞算法的一种常见实现。由于一般 CPU 切

换时间比 CPU 指令集操作更加长， 所以 J.U.C 在性能上有了很大的提升。如下代码：
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {

private volatile int value;

public final int get() {

return value;

}

public final int getAndIncrement() {

for (;;) { //CAS 自旋，一直尝试，直达成功

int current = get();

int next = current + 1;

if (compareAndSet(current, next))

return current;

}

}

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {

return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}

}
getAndIncrement 采用了 CAS 操作，每次从内存中读取数据然后将此数据和+1 后的结果进行

CAS 操作，如果成功就返回结果，否则重试直到成功为止。而 compareAndSet 利用 JNI 来完成

CPU 指令的操作。

Exclusive 独占资源 -ReentrantLock

Share 共享资源 -Semaphore/CountDownLatch

同步器的实现是 ABS 核心，以 ReentrantLock 为例，state 初始化为 0，表示未锁定状态。A 线程

lock()时，会调用 tryAcquire()独占该锁并将 state+1。此后，其他线程再 tryAcquire()时就会失

败，直到A线程unlock()到state=0（即释放锁）为止，其它线程才有机会获取该锁。当然，释放

锁之前，A 线程自己是可以重复获取此锁的（state 会累加），这就是可重入的概念。但要注意，

获取多少次就要释放多么次，这样才能保证 state 是能回到零态的。

以 CountDownLatch 以例，任务分为 N 个子线程去执行，state 也初始化为 N（注意 N 要与

线程个数一致）。这 N 个子线程是并行执行的，每个子线程执行完后 countDown()一次，state

会 CAS 减 1。等到所有子线程都执行完后(即 state=0)，会 unpark()主调用线程，然后主调用线程

就会从 await()函数返回，继续后余动作。

一般来说，自定义同步器要么是独占方法，要么是共享方式，他们也只需实现 tryAcquire-

tryRelease、tryAcquireShared-tryReleaseShared 中的一种即可。但 AQS 也支持自定义同步器

同时实现独占和共享两种方式，如 ReentrantReadWriteLock。