什么是線程？什么是進(jìn)程？為什么要有線程？有什么關(guān)系與區(qū)別？

線程：
線程是進(jìn)程中的最小執(zhí)行單元，是CPU調(diào)度的基本單位。一個進(jìn)程可以包含多個線程，這些線程共享進(jìn)程的資源，包括內(nèi)存空間、文件描述符等。線程之間可以并發(fā)執(zhí)行，使得程序可以同時處理多個任務(wù)，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)能力和并發(fā)性。

進(jìn)程：
進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的一個執(zhí)行實(shí)例，是程序在計算機(jī)上的一次執(zhí)行活動。每個進(jìn)程都有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，進(jìn)程之間是相互獨(dú)立的。進(jìn)程的切換代價相對較高，因?yàn)樾枰４婧突謴?fù)進(jìn)程的所有狀態(tài)信息。

為什么要有線程？
在單核CPU時代，進(jìn)程是獨(dú)立運(yùn)行的，每個進(jìn)程有自己的地址空間，進(jìn)程之間切換開銷大。為了充分利用CPU的計算資源，提高系統(tǒng)并發(fā)能力，引入了線程的概念。線程在同一個進(jìn)程內(nèi)共享進(jìn)程的資源，線程間切換開銷較小，可以實(shí)現(xiàn)更高效的多任務(wù)處理。

關(guān)系與區(qū)別：

• 關(guān)系：線程是進(jìn)程的一部分，一個進(jìn)程可以包含多個線程。線程共享進(jìn)程的資源，包括內(nèi)存空間、文件描述符等。
• 區(qū)別：進(jìn)程是一個獨(dú)立的執(zhí)行實(shí)例，有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。線程是進(jìn)程的最小執(zhí)行單元，多個線程共享進(jìn)程的資源。進(jìn)程之間相互獨(dú)立，線程之間可以并發(fā)執(zhí)行，共享進(jìn)程的資源。

總結(jié)：線程是進(jìn)程內(nèi)部的執(zhí)行流，是處理器執(zhí)行任務(wù)的最小單位。一個進(jìn)程可以包含多個線程，線程之間可以并發(fā)執(zhí)行，共享進(jìn)程的資源，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性和性能。多線程編程可以實(shí)現(xiàn)更高效的多任務(wù)處理，但也需要注意線程同步和共享資源的安全性問題。

什么是守護(hù)線程？

守護(hù)線程（Daemon Thread）是一種特殊類型的線程，其特點(diǎn)是在程序運(yùn)行時在后臺提供一種通用服務(wù)的功能。與普通線程（用戶線程）相對應(yīng)，守護(hù)線程的生命周期依賴于程序中是否還存在正在運(yùn)行的用戶線程。當(dāng)所有的用戶線程結(jié)束運(yùn)行時，守護(hù)線程會被自動終止，而不會等待其運(yùn)行完成。

在Java中，通過調(diào)用Thread類的setDaemon(true)方法將線程設(shè)置為守護(hù)線程。守護(hù)線程通常用于提供程序的支持和后臺服務(wù)，如垃圾回收器（GC線程）就是一個典型的守護(hù)線程。垃圾回收器在程序運(yùn)行過程中自動回收不再使用的對象，但當(dāng)所有用戶線程執(zhí)行完畢時，程序就終止了，此時也不需要再繼續(xù)執(zhí)行垃圾回收的工作，因此垃圾回收線程會自動終止。

守護(hù)線程的一個重要應(yīng)用場景是Web服務(wù)器，它可以創(chuàng)建一個守護(hù)線程來處理網(wǎng)絡(luò)連接，如果所有的用戶請求線程都結(jié)束了，服務(wù)器就沒有處理請求的必要了，守護(hù)線程會自動退出。

需要注意的是，守護(hù)線程并不適合處理需要完整執(zhí)行的任務(wù)，因?yàn)樗纳芷谑遣豢煽氐?#xff0c;當(dāng)所有用戶線程結(jié)束時，它會被強(qiáng)制終止，可能導(dǎo)致任務(wù)未完成。因此，守護(hù)線程適合處理后臺服務(wù)和支持性工作，而不適合處理關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯。

如何創(chuàng)建、啟動 Java 線程？

在Java中，創(chuàng)建和啟動線程通常有兩種方式：繼承Thread類和實(shí)現(xiàn)Runnable接口。

1. 繼承Thread類：
創(chuàng)建一個繼承自Thread類的子類，并重寫run()方法來定義線程的執(zhí)行邏輯。然后通過調(diào)用start()方法來啟動線程。示例代碼如下：

public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {// 線程執(zhí)行邏輯System.out.println("Thread is running!");}public static void main(String[] args) {MyThread thread = new MyThread();thread.start(); // 啟動線程}
}

2. 實(shí)現(xiàn)Runnable接口：
創(chuàng)建一個實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的類，并實(shí)現(xiàn)run()方法來定義線程的執(zhí)行邏輯。然后將實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的類作為參數(shù)傳遞給Thread類的構(gòu)造方法，并調(diào)用start()方法啟動線程。示例代碼如下：

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {// 線程執(zhí)行邏輯System.out.println("Thread is running!");}public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread thread = new Thread(myRunnable);thread.start(); // 啟動線程}
}

無論是繼承Thread類還是實(shí)現(xiàn)Runnable接口，調(diào)用start()方法后，線程會進(jìn)入就緒狀態(tài)，并由Java虛擬機(jī)自動調(diào)度執(zhí)行。需要注意的是，線程的執(zhí)行順序是由系統(tǒng)的線程調(diào)度器決定的，因此線程的執(zhí)行順序可能是隨機(jī)的。

除了繼承Thread類和實(shí)現(xiàn)Runnable接口外，還可以使用Callable接口和Future類創(chuàng)建線程。Callable接口允許線程返回一個結(jié)果，而Future類可以用于獲取Callable線程的返回值。這是一種更加靈活的方式來創(chuàng)建和管理線程。

線程池參數(shù)

在Java中，線程池的參數(shù)主要由ThreadPoolExecutor類的構(gòu)造方法來定義，它的構(gòu)造方法有以下幾個參數(shù)：

1. corePoolSize：
   表示線程池的核心線程數(shù)，也就是線程池中始終保持活動狀態(tài)的線程數(shù)量。即使這些線程處于空閑狀態(tài)，也不會被回收。當(dāng)有新的任務(wù)提交時，如果核心線程數(shù)還沒有達(dá)到上限，會優(yōu)先創(chuàng)建新的核心線程來執(zhí)行任務(wù)。

2. maximumPoolSize：
   表示線程池的最大線程數(shù)，包括核心線程和非核心線程。當(dāng)有新的任務(wù)提交時，如果核心線程數(shù)已滿，并且線程池中的線程數(shù)量還沒有達(dá)到最大線程數(shù)，會創(chuàng)建新的非核心線程來執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)線程池中的線程數(shù)達(dá)到最大線程數(shù)后，如果任務(wù)繼續(xù)提交，任務(wù)會被放入任務(wù)隊列中等待執(zhí)行。

3. keepAliveTime：
   表示非核心線程的空閑時間。當(dāng)非核心線程空閑時間超過該值時，會被回收釋放，以減少線程池的線程數(shù)量。這個參數(shù)只有在allowCoreThreadTimeOut設(shè)置為true時才生效。

4. unit：
   表示keepAliveTime的時間單位，可以是TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等等。

5. workQueue：
   表示任務(wù)隊列，用于存放等待執(zhí)行的任務(wù)。當(dāng)線程池的線程數(shù)達(dá)到核心線程數(shù)后，后續(xù)提交的任務(wù)會被放入任務(wù)隊列中等待執(zhí)行。線程池提供了多種任務(wù)隊列的實(shí)現(xiàn)，常用的有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等。

6. threadFactory：
   表示線程工廠，用于創(chuàng)建新的線程。可以通過自定義線程工廠來給線程設(shè)置特定的名稱、優(yōu)先級等。

7. handler：
   表示線程池的拒絕策略，當(dāng)線程池的任務(wù)隊列和線程數(shù)都已滿，無法繼續(xù)接收新的任務(wù)時，會根據(jù)指定的拒絕策略來處理這些任務(wù)。常用的拒絕策略有ThreadPoolExecutor.AbortPolicy（拋出異常）、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy（由提交任務(wù)的線程來執(zhí)行任務(wù)）、ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy（直接丟棄任務(wù)）等。

綜上所述，線程池的參數(shù)主要包括核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、非核心線程的空閑時間、任務(wù)隊列、線程工廠和拒絕策略等。合理地設(shè)置這些參數(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)的需求來控制線程池的并發(fā)度、資源消耗和任務(wù)調(diào)度，以達(dá)到最優(yōu)的性能和資源利用率。

詳細(xì)解釋Callable接口和Future類

Callable接口和Future類是Java多線程中用于處理有返回值的任務(wù)的一組接口和類。它們通常與線程池結(jié)合使用，使得多線程編程更加靈活和高效。

Callable接口：
Callable接口是一個泛型接口，定義了一個帶有返回值的任務(wù)，它只有一個方法call()，沒有像Runnable接口那樣的run()方法。call()方法可以返回一個結(jié)果，并且可以拋出異常。通常情況下，我們可以通過實(shí)現(xiàn)Callable接口來創(chuàng)建具有返回值的任務(wù)，并將任務(wù)提交給線程池執(zhí)行。Callable接口的定義如下：

public interface Callable<V> {V call() throws Exception;
}

Future類：
Future類是一個接口，它代表了異步計算的結(jié)果。當(dāng)一個線程提交了一個Callable任務(wù)到線程池后，線程池會返回一個Future對象，通過該對象可以獲得任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。Future接口定義了一些方法，用于查詢?nèi)蝿?wù)是否完成、獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果或者取消任務(wù)的執(zhí)行。常用的Future實(shí)現(xiàn)類是FutureTask。Future接口的定義如下：

public interface Future<V> {boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);boolean isCancelled();boolean isDone();V get() throws InterruptedException, ExecutionException;V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

通過Future對象，我們可以在主線程中繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，然后在需要獲取任務(wù)結(jié)果的地方調(diào)用get()方法來等待任務(wù)執(zhí)行完成并獲取結(jié)果。如果任務(wù)還沒有執(zhí)行完成，get()方法將會阻塞主線程，直到任務(wù)執(zhí)行完成并返回結(jié)果。如果不想等待任務(wù)執(zhí)行完成，可以使用isDone()方法來判斷任務(wù)是否完成。

總結(jié)：Callable接口用于定義帶有返回值的任務(wù)，Future類用于獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果或者取消任務(wù)的執(zhí)行。通過這兩個接口，我們可以更好地管理多線程任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效的并發(fā)編程。

偏向鎖 / 輕量級鎖 / 重量級鎖

偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖都是Java中用于優(yōu)化鎖的實(shí)現(xiàn)，針對不同的鎖競爭場景，采用不同的策略來提高鎖的性能。

1. 偏向鎖（Biased Locking）：
偏向鎖是Java中針對單線程訪問同步塊的優(yōu)化措施。它的設(shè)計思想是假設(shè)在大多數(shù)情況下，鎖只會被一個線程訪問，因此當(dāng)一個線程訪問同步塊時，會將對象頭中的標(biāo)記設(shè)置為偏向鎖，并記錄下持有偏向鎖的線程ID。這樣，下次這個線程再次訪問同步塊時，就無需再進(jìn)行加鎖操作，而是直接進(jìn)入臨界區(qū)。如果有其他線程嘗試競爭偏向鎖，偏向鎖就會升級為輕量級鎖。

2. 輕量級鎖（Lightweight Locking）：
輕量級鎖是針對多個線程交替執(zhí)行同步塊的優(yōu)化措施。當(dāng)一個線程嘗試獲取鎖時，會先在棧幀中分配一塊用于存儲鎖記錄的空間，并將對象頭中的標(biāo)記設(shè)置為輕量級鎖。然后線程嘗試使用CAS（比較并交換）操作來嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行。如果CAS操作失敗，說明有其他線程也在競爭鎖，這時輕量級鎖會膨脹為重量級鎖。

3. 重量級鎖（Heavyweight Locking）：
重量級鎖是Java中默認(rèn)的鎖實(shí)現(xiàn)，用于處理復(fù)雜的鎖競爭場景。當(dāng)一個線程嘗試獲取鎖時，會進(jìn)入重量級鎖的阻塞狀態(tài)，操作系統(tǒng)會將該線程掛起，直到鎖被釋放，然后喚醒該線程。重量級鎖采用操作系統(tǒng)的原生鎖機(jī)制，會涉及用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的切換，開銷較大，適用于競爭激烈的情況。

在鎖的優(yōu)化中，JVM會根據(jù)線程競爭的情況自動選擇偏向鎖、輕量級鎖或重量級鎖來提高鎖的性能。偏向鎖適用于只有一個線程訪問同步塊的情況，輕量級鎖適用于多個線程交替執(zhí)行同步塊的情況，而重量級鎖適用于競爭激烈的情況。這些優(yōu)化措施都是為了減少鎖的開銷，提高程序的并發(fā)性能。

synchronized 和 java.util.concurrent.lock.Lock 之間的區(qū)別

synchronized和java.util.concurrent.lock.Lock都是Java中用于實(shí)現(xiàn)線程同步的機(jī)制，但它們之間有一些重要的區(qū)別：

1. 鎖的類型：

   • synchronized是Java中的關(guān)鍵字，屬于內(nèi)置鎖（Intrinsic Lock），可以直接在方法或代碼塊中使用。每個Java對象都有一個內(nèi)置鎖，通過synchronized關(guān)鍵字來獲取。
   • java.util.concurrent.lock.Lock是Java并發(fā)包中提供的接口，屬于顯式鎖（Explicit Lock）。它提供了更靈活的鎖定和釋放機(jī)制，并且可以有多個條件變量。

2. 獲取鎖的方式：

   • synchronized的獲取鎖是隱式的，在進(jìn)入synchronized代碼塊或方法時自動獲取鎖，在退出代碼塊或方法時自動釋放鎖。
   • java.util.concurrent.lock.Lock的獲取鎖是顯式的，需要手動調(diào)用lock()方法來獲取鎖，調(diào)用unlock()方法來釋放鎖。這樣可以更精確地控制鎖的范圍和持有時間。

3. 鎖的可中斷性：

   • synchronized獲取鎖的過程是不可中斷的，即使其他線程嘗試中斷持有鎖的線程，也無法中斷。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的鎖可以通過lockInterruptibly()方法實(shí)現(xiàn)可中斷的獲取鎖操作，當(dāng)其他線程中斷當(dāng)前線程時，可以中斷獲取鎖的過程。

4. 鎖的公平性：

   • synchronized鎖是非公平的，當(dāng)一個線程釋放鎖后，任何一個等待該鎖的線程都有機(jī)會獲取鎖。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的鎖可以是公平的，通過ReentrantLock類的構(gòu)造函數(shù)可以指定是否使用公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。

5. 靈活性和功能：

   • java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的功能，例如可以嘗試獲取鎖、設(shè)定獲取鎖的超時時間、創(chuàng)建多個條件變量等，可以滿足更復(fù)雜的同步需求。
   • synchronized相對簡單，適用于一些簡單的同步需求，而且在JVM中使用synchronized的優(yōu)化措施，如偏向鎖、輕量級鎖等，可以帶來一定的性能優(yōu)勢。

總體而言，對于簡單的同步需求，synchronized是較為方便的選擇。而對于復(fù)雜的同步需求，或者需要更精細(xì)地控制鎖的行為，java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的靈活性和功能，可以更好地滿足需求。

synchronized 和 java.util.concurrent.lock.Lock 之間的區(qū)別

synchronized和java.util.concurrent.lock.Lock都是Java中用于實(shí)現(xiàn)線程同步的機(jī)制，但它們之間有一些重要的區(qū)別：

1. 鎖的類型：

   • synchronized是Java中的關(guān)鍵字，屬于內(nèi)置鎖（Intrinsic Lock），可以直接在方法或代碼塊中使用。每個Java對象都有一個內(nèi)置鎖，通過synchronized關(guān)鍵字來獲取。
   • java.util.concurrent.lock.Lock是Java并發(fā)包中提供的接口，屬于顯式鎖（Explicit Lock）。它提供了更靈活的鎖定和釋放機(jī)制，并且可以有多個條件變量。

2. 獲取鎖的方式：

   • synchronized的獲取鎖是隱式的，在進(jìn)入synchronized代碼塊或方法時自動獲取鎖，在退出代碼塊或方法時自動釋放鎖。
   • java.util.concurrent.lock.Lock的獲取鎖是顯式的，需要手動調(diào)用lock()方法來獲取鎖，調(diào)用unlock()方法來釋放鎖。這樣可以更精確地控制鎖的范圍和持有時間。

3. 鎖的可中斷性：

   • synchronized獲取鎖的過程是不可中斷的，即使其他線程嘗試中斷持有鎖的線程，也無法中斷。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的鎖可以通過lockInterruptibly()方法實(shí)現(xiàn)可中斷的獲取鎖操作，當(dāng)其他線程中斷當(dāng)前線程時，可以中斷獲取鎖的過程。

4. 鎖的公平性：

   • synchronized鎖是非公平的，當(dāng)一個線程釋放鎖后，任何一個等待該鎖的線程都有機(jī)會獲取鎖。
   • java.util.concurrent.lock.Lock中的鎖可以是公平的，通過ReentrantLock類的構(gòu)造函數(shù)可以指定是否使用公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。

5. 靈活性和功能：

   • java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的功能，例如可以嘗試獲取鎖、設(shè)定獲取鎖的超時時間、創(chuàng)建多個條件變量等，可以滿足更復(fù)雜的同步需求。
   • synchronized相對簡單，適用于一些簡單的同步需求，而且在JVM中使用synchronized的優(yōu)化措施，如偏向鎖、輕量級鎖等，可以帶來一定的性能優(yōu)勢。

總體而言，對于簡單的同步需求，synchronized是較為方便的選擇。而對于復(fù)雜的同步需求，或者需要更精細(xì)地控制鎖的行為，java.util.concurrent.lock.Lock提供了更多的靈活性和功能，可以更好地滿足需求。

java.util.concurrent.lock.Lock 與 java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock 之間的區(qū)別

java.util.concurrent.lock.Lock和java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock都是Java并發(fā)包中用于實(shí)現(xiàn)線程同步的接口，它們之間的區(qū)別主要在于鎖的類型和用途：

1. 鎖的類型：

• java.util.concurrent.lock.Lock是一種通用的鎖接口，用于實(shí)現(xiàn)基本的互斥鎖。它提供了兩個基本方法：lock()用于獲取鎖，unlock()用于釋放鎖。Lock接口的實(shí)現(xiàn)類ReentrantLock是一種可重入鎖，它允許同一個線程多次獲取同一個鎖，避免了死鎖的問題。

• java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock是一種讀寫鎖接口，它可以讓多個線程同時讀取共享資源，但在寫操作時需要互斥。ReadWriteLock接口提供了兩個鎖：讀鎖（讀共享鎖）和寫鎖（寫?yīng)氄兼i）。讀鎖可以被多個線程同時獲取，用于讀取共享資源；而寫鎖只能被一個線程獲取，用于修改共享資源。

2. 用途：

• java.util.concurrent.lock.Lock適用于一般性的互斥場景，它提供了靈活的鎖定和解鎖機(jī)制，可以手動控制鎖的獲取和釋放。它的實(shí)現(xiàn)類ReentrantLock可以實(shí)現(xiàn)公平鎖或非公平鎖，也支持可中斷的獲取鎖操作。

• java.util.concurrent.lock.ReadWriteLock適用于讀多寫少的場景，它可以提高讀操作的并發(fā)性能。在讀多寫少的情況下，多個線程可以同時獲取讀鎖來讀取共享資源，而只有在寫操作時需要排他性，此時才需要獲取寫鎖。

綜上所述，Lock接口適用于通用的互斥場景，提供了靈活的鎖定和解鎖機(jī)制；而ReadWriteLock接口適用于讀多寫少的場景，可以提高讀操作的并發(fā)性能。在不同的場景下，可以根據(jù)需求選擇合適的鎖實(shí)現(xiàn)。

什么是死鎖？發(fā)生的條件，避免死鎖

死鎖發(fā)生的條件

互斥，共享資源只能被一個線程占用
占有且等待，線程 t1 已經(jīng)取得共享資源 s1，嘗試獲取共享資源 s2 的時候，不釋放共享資源 s1
不可搶占，其他線程不能強(qiáng)行搶占線程 t1 占有的資源 s1
循環(huán)等待，線程 t1 等待線程 t2 占有的資源，線程 t2 等待線程 t1 占有的資源

避免死鎖的方法

對于以上 4 個條件，只要破壞其中一個條件，就可以避免死鎖的發(fā)生。

對于第一個條件 “互斥” 是不能破壞的，因?yàn)榧渔i就是為了保證互斥。

其他三個條件，我們可以嘗試

一次性申請所有的資源，破壞 “占有且等待” 條件
占有部分資源的線程進(jìn)一步申請其他資源時，如果申請不到，主動釋放它占有的資源，破壞 “不可搶占” 條件
按序申請資源，破壞 “循環(huán)等待” 條件

介紹一下ForkJoinPool的使用