线程_多线程如何保证线程安全

在多线程编程中，为了保证线程安全，需要考虑以下几个方面：

互斥访问：多个线程同时访问同一个共享资源时，需要保证同一时刻只有一个线程能够访问该资源，以避免数据竞争的发生。可以使用synchronized关键字、Lock接口等机制来实现互斥访问。

原子操作：原子操作是指一系列不可分割的操作，不会被其他线程中断。在多线程环境下，需要保证原子操作的执行，以避免数据的不一致性。可以使用AtomicInteger、AtomicLong等原子类来实现原子操作。

可见性：多个线程同时访问同一个变量时，需要保证对该变量的读写操作对其他线程是可见的，以避免出现数据不一致的情况。可以使用volatile关键字来保证变量的可见性。

线程安全的数据结构：在多线程环境下，需要使用线程安全的数据结构，例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，来实现线程安全的数据操作。

线程本地存储：线程本地存储是指每个线程都有自己独立的内存空间，线程之间的数据不会相互影响。可以使用ThreadLocal类来实现线程本地存储。

需要注意的是，多线程编程中需要高度关注线程安全问题，尤其是在共享资源的情况下，需要采用适当的线程安全机制，以保证数据的正确性和完整性。同时，需要注意线程安全机制的性能问题，避免过度使用线程安全机制导致性能下降

多线程好处问题

https://community.sslcode.com.cn/643f5759986c660f3cf94678.html

https://blog.csdn.net/weixin_46561483/article/details/123480840?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2_defaultbaidujs_utm_term~default-2-123480840-blog-50311069.235^v38pc_relevant_default_base3&spm=1001.2101.3001.4242.2&utm_relevant_index=5

多线程的好处包括：

1. 提高程序的执行效率：多线程可以同时执行多个任务，充分利用多核处理器的性能，提高程序的整体执行效率。

2. 提升系统的响应能力：通过将耗时的任务放在后台线程中执行，可以保持用户界面的流畅性，提升系统对用户操作的响应能力。

3. 充分利用资源：多线程可以同时访问和操作共享资源，避免资源的浪费和冲突，提高资源的利用率。

4. 实现并发编程：多线程可以同时处理多个任务，使得程序可以同时进行多项操作，实现并发编程。

多线程的缺点包括：

1. 线程安全问题：多线程访问共享资源时可能会引发数据竞争和线程安全问题，需要额外的同步机制来保证数据的一致性和正确性。

2. 调试困难：多线程的程序存在着复杂的执行顺序和交互关系，当出现问题时，调试和定位问题会更加困难。

3. 资源消耗：每个线程都需要独立的栈空间和上下文切换开销，多线程的创建和销毁也会带来额外的资源消耗。

4. 可能导致死锁：当多个线程相互等待对方释放资源时，可能会导致死锁的发生，使得程序无法继续执行。

因此，在使用多线程时需要谨慎权衡好处和缺点，并合理设计和管理线程，以确保程序的正确性和性能。

使用多线程有以下几个主要原因：

1. 提高程序执行效率：多线程可以同时执行多个任务，充分利用多核处理器的性能，提高程序的整体执行效率。特别是在需要执行大量耗时操作的情况下，使用多线程可以显著缩短程序的执行时间。

2. 提升系统的响应能力：通过将耗时的任务放在后台线程中执行，可以保持用户界面的流畅性，提升系统对用户操作的响应能力。例如，在图形界面应用中，将耗时的计算或网络请求放在后台线程中执行，可以避免界面卡顿，提升用户体验。

3. 实现并发编程：多线程可以同时处理多个任务，使得程序可以同时进行多项操作，实现并发编程。这对于一些需要同时处理多个请求或事件的应用场景非常有用，比如服务器处理多个客户端请求、并发下载文件等。

4. 充分利用资源：多线程可以同时访问和操作共享资源，避免资源的浪费和冲突，提高资源的利用率。例如，在计算密集型任务中，可以将任务分配给多个线程并行执行，充分利用多核处理器的计算能力。
   总之，使用多线程可以提高程序的执行效率、提升系统的响应能力、实现并发编程，并充分利用系统资源。但同时也需要注意线程安全和调试难度等问题，合理设计和管理线程，确保程序的正确性和性能。
   以下是一些常见的多线程面试题及其答案：

5. 什么是线程和进程？
   答：线程是操作系统调度的最小单位，它是进程中的一个执行路径。而进程是操作系统分配资源的基本单位，它包含了程序的代码和数据、执行状态等。

6. 线程和进程之间有什么区别？
   答：进程拥有独立的地址空间和系统资源，每个进程都有自己的堆、栈、数据段等；而线程是共享进程的地址空间和系统资源的，它们共享相同的堆和数据段。

7. 创建线程的方式有哪些？
   答：创建线程的方式主要有两种：一种是继承Thread类，重写run()方法，另一种是实现Runnable接口，并将其传递给Thread类的构造函数。

8. 线程的生命周期有哪些状态？
   答：线程的生命周期包括：新建状态（New）、就绪状态（Runnable）、运行状态（Running）、阻塞状态（Blocked）和死亡状态（Dead）。

9. 线程同步的方式有哪些？
   答：线程同步的方式主要有：使用synchronized关键字，通过对共享资源的加锁来实现同步；使用Lock和Condition接口，通过显式地获取和释放锁来控制线程的同步；使用并发集合类，如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等。

10. 什么是线程安全？
    答：线程安全指的是多线程环境下的程序能够正确地处理共享资源，不会产生数据竞争、死锁等问题。

11. 什么是死锁？如何避免死锁？
    答：死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致程序无法继续执行的情况。为了避免死锁，可以使用以下方法：避免嵌套锁，按照相同的顺序获取锁，设置超时时间，使用资源分级等。

12. 什么是线程池？为什么要使用线程池？
    答：线程池是一种管理和复用线程的机制，它可以预先创建一定数量的线程，并将任务提交给线程池来执行。使用线程池可以减少线程的创建和销毁开销，提高系统的性能和资源利用率。

这些问题涵盖了多线程的基本概念、线程的生命周期、线程同步和线程池等方面。在面试中，除了准确回答问题，还可以结合自己的项目经验和实践，展示自己对多线程编程的理解和应用能力。

线程

一. 线程的创建方式

1、继承 Thread类， 重写 run方法
2、实现 Runnable接口，实现 run方法
3、实现 Callable接口，实现 call方法，该方式可以获取线程的执行结果

二. 线程池分类

核心线程不会释放，非核心线程闲置60s 则会释放

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
1、FixedThreadPool（定长线程池）:创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。但是，在线程池空闲时，即线程池中没有可运行任务时，它不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源。
应用场景：控制线程最大并发数。
2、ScheduledThreadPool（定时线程池）：
特点：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置 10ms 后回收，任务队列为延时阻塞队列。
应用场景：执行定时或周期性的任务。
3、CachedThreadPool（可缓存线程池）:无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置60s回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列，执行大量，耗时少的任务
创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

这种类型的线程池特点是：

工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。

如果长时间没有往线程池中提交任务，即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟)，则该工作线程将自动终止。终止后，如果你又提交了新的任务，则线程池重新创建一个工作线程。

在使用CachedThreadPool时，一定要注意控制任务的数量，否则，由于大量线程同时运行，很有会造成系统OOM。
4、SingleThreadExecutor（单线程化线程池）：只有一个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结果的有界队列，不适合做并发但可能引起io阻塞及影响ui线程响应的操作，如数据库操作、文件操作等

7. execute() 和 submit() 提交任务方法的区别
   execute() 和 submit() 两者都是提交任务，不过execute没返回值，而submit有返回值。他们的关系如源码所示：submit方法里边包含了exectue，不过是多一层Future封装！在主线程中可以用Future的API==>get() 方法来获取结果。
   **

线程的生命周期

**/ 执行流程
在线程的生命周期中，它要经过新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）5种状态。
1.线程通常有5种状态：创建、就绪、运行、阻塞和死亡状态。
（1）新建状态（NEW）：新建一个线程对象。
（2）就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。
（3）运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。
（4）阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU
使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。
（5）死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run方法，该线程结束生命周期。

2.阻塞的情况又分为三种：
（1）等待阻塞：运行的线程执行wait方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM会把该线程放入“等待池”中。进入这个状态后，是不能被自动唤醒的，必须依靠其他线程调用notify或notifyAll方法才能被唤醒，wait是object类的方法。
（2）同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入“锁池”中。
（3）其他阻塞：运行的线程执行sleep或join方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep状态超时、join等待线程终止或超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。sleep是Thread类的方法。

线程的方法

：**
sleep(), wait(),notify() 唤醒线程,notifyAll(), join(),
interrupt() 阻断线程

1. 线程中的start()方法和run()的区别
   1)、线程中的start()方法和run()方法的主要区别在于，当程序调用start()方法，将会创建一个新线程去执行run()方法中的代码。但是如果直接调用run()方法的话，会直接在当前线程中执行run()中的代码，注意，这里不会创建新线程。这样run()就像一个普通方法一样。
   2)、另外当一个线程启动之后，不能重复调用start()，否则会报IllegalStateException异常。但是可以重复调用run()方法。
   总结起来就是run()就是一个普通的方法，而start()会创建一个新线程去执行run()的代码。

2. wait 通常被用于线程间交互，sleep 通常被用于暂停执行,区别如下:

1）. 来自不同的类 wait():来自Object类； sleep():来自Thread类；
2）.关于锁的释放： wait():在等待的过程中会释放锁； sleep():在等待的过程中不会释放锁
3.使用的范围： wait():必须在同步代码块中使用； sleep():可以在任何地方使用；
4.是否需要捕获异常 wait():不需要捕获异常； sleep():需要捕获异常；

多线程阻塞处理 CountDownLatch

原文链接：https://blog.csdn.net/csdnnews/article/details/106324464

以下是一个可能的面试题及答案：

问题：请简要介绍一下CountDownLatch。

答案：CountDownLatch是Java中的一个并发工具类，用于协调多个线程之间的执行顺序。它通过一个计数器来实现，计数器初始值为线程数，每个线程执行完任务后，计数器减1。当计数器为0时，所有线程开始执行下一步操作。常用于等待多个线程完成某个操作后再执行下一步操作。

问题：CountDownLatch的使用场景有哪些？

答案：CountDownLatch主要用于等待多个线程完成某个操作后再执行下一步操作。例如，当多个线程需要同时进行某个计算任务时，可以使用CountDownLatch来等待所有线程完成任务后再进行下一步操作。同时，CountDownLatch还可以用于多线程测试，例如测试多个线程同时执行某个任务的性能。

问题：CountDownLatch的实现原理是什么？

答案：CountDownLatch的实现原理是通过一个计数器来实现的。计数器初始值为线程数，每个线程执行完任务后，计数器减1。主线程可以调用CountDownLatch的await()方法来等待计数器归零，await()方法会一直阻塞直到计数器为0。

问题：CountDownLatch有哪些特点？

答案：CountDownLatch有以下几个特点：

CountDownLatch是一个计数器，初始值为指定的数值，用于表示需要等待的线程数量。
当一个线程完成了它的任务后，调用CountDownLatch的countDown()方法将计数器减1。
主线程可以调用CountDownLatch的await()方法来等待计数器归零，await()方法会一直阻塞直到计数器为0。
CountDownLatch是一次性的，一旦计数器归零，就不能再次使用。
CountDownLatch是线程安全的。
问题：CountDownLatch和CyclicBarrier有什么区别？

答案：CountDownLatch和CyclicBarrier都可以用于协调多个线程之间的执行顺序，但是它们的使用场景有所不同。CountDownLatch主要用于等待多个线程完成某个操作后再执行下一步操作，而CyclicBarrier主要用于等待多个线程到达某个屏障点后再同时执行下一步操作。此外，CountDownLatch是一次性的，一旦计数器归零，就不能再次使用，而CyclicBarrier可以重复使用。

CyclicBarrier使用场景
用于协调多个线程同步执行操作的场合，所有线程等待完成,然后一起做事情( 相互之间都准备好,然后一起做事情 )
例如百米赛跑，必须等待所有运动员都准备好了，才能比赛。

多线程保证安全

在多线程编程中，为了保证线程安全，需要考虑以下几个方面：
互斥访问：多个线程同时访问同一个共享资源时，需要保证同一时刻只有一个线程能够访问该资源，以避免数据竞争的发生。可以使用synchronized关键字、Lock接口等机制来实现互斥访问。

原子操作：原子操作是指一系列不可分割的操作，不会被其他线程中断。在多线程环境下，需要保证原子操作的执行，以避免数据的不一致性。可以使用AtomicInteger、AtomicLong等原子类来实现原子操作。

可见性：多个线程同时访问同一个变量时，需要保证对该变量的读写操作对其他线程是可见的，以避免出现数据不一致的情况。可以使用volatile关键字来保证变量的可见性。

线程安全的数据结构：在多线程环境下，需要使用线程安全的数据结构，例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，来实现线程安全的数据操作。

线程本地存储：线程本地存储是指每个线程都有自己独立的内存空间，线程之间的数据不会相互影响。可以使用ThreadLocal类来实现线程本地存储。

需要注意的是，多线程编程中需要高度关注线程安全问题，尤其是在共享资源的情况下，需要采用适当的线程安全机制，以保证数据的正确性和完整性。同时，需要注意线程安全机制的性能问题，避免过度使用线程安全机制导致性能下降

以下是一些常见的多线程面试题及其答案：

1. 什么是线程？

   • 线程是进程中的执行单元，用于实现程序的并发执行。

2. 线程和进程的区别是什么？

   • 进程是程序的执行实例，具有独立的内存空间和系统资源，而线程是进程中的执行单元，共享进程的内存空间和系统资源。
   • 进程之间相互独立，线程之间共享内存空间和资源。

3. 创建线程的方式有哪些？

   • 继承Thread类并重写run()方法。
   • 实现Runnable接口，并将其传递给Thread类的构造函数。
   • 实现Callable接口，并将其传递给FutureTask类的构造函数，最后传递给Thread类的构造函数
   • 使用Executor框架创建线程池。

4. 线程的生命周期有哪些状态？

   • 新建（New）：线程被创建但尚未启动。
   • 运行（Runnable）：线程正在执行或准备执行。
   • 阻塞（Blocked）：线程被阻塞，等待某个条件满足。
   • 等待（Waiting）：线程等待其他线程的通知。
   • 超时等待（Timed Waiting）：线程在指定时间内等待其他线程的通知。
   • 终止（Terminated）：线程执行完毕或出现异常终止。

5. 线程同步的方式有哪些？

   • 使用synchronized关键字实现同步代码块或同步方法。
   • 使用ReentrantLock类进行显式锁定。
   • 使用volatile关键字保证变量的可见性。

6. 什么是线程安全？

   • 线程安全是指多线程环境下，对共享资源的访问不会产生不正确的结果。