系统学习java高并发

JAVA服务端或者后端需要大量的高并发计算，所以高并发在JAVA服务端或者后端编程中显的格外重要了。

首先需要有几个概念：

1.同步和异步

同步异步是来形容方法的一次调用的，同步必须等等方法调用结束后才可以继续后续的操作，而异步方法调用就会返回（真正的执行一般在另外一个线程中）就可以继续后续操作了。

2.并发和并行

这两个概念都是表示2个或者多个任务一起执行，而并发侧重的是多任务交替执行，就是一个时间点就只有一个任务（时间碎片很小），而并行是真正意义的同时执行（某个时间碎片有大于1个任务在执行）。

3.临界区

临界区这个概念非常重要，就是多个线程都会操作到的，是一个公共资源或者共享的数据，但是每次操作只能一个线程使用而一旦临界区资源被占用其他的线程必须等待该资源的释放，在并行程序中，临界区资源都是受保护的，如果不保护就会出现问题，达不到预期的效果。

4.阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞是形容多个线程之间的相互影响的（前提是多个线程而不是一个），一个线程占用了临界区资源那么其他线程必须在临界区之外等待，阻塞是操作系统层面挂起，上下文切换了，所以性能不高。阻塞如果一个线程一直占用不释放资源，那么其他需要该临界区资源都必须一直等。非阻塞就是运行多个线程同时进入临界区，只要保证不把数据修改坏就行。

由于临界区的存在，多线程并发必须受到控制。
根据控制并发的策略，大概可以分为一下几种：
阻塞、无饥饿、无障碍、无锁、无等待。

• 阻塞上面已经解释了。

• 由于线程直接的具有优先级，如果线程调度会优先调用优先级高的，那么优先级低的可能一直无法执行，就会饥饿，如果锁是公平的，都是按照新进先出就不存在饥饿了就是无饥饿。

• 无障碍，阻塞其实是悲观锁，就是多线程一起修改临界区数据可能会被修改坏，所以每次只能一个人进行修改，其他需要等待，而无障碍的表示的一种非阻塞调度，他是一种乐观锁，他任务多个线程一起修改临界区数据也未必会把临界区数据修改坏，所以可以放开让多线程都进来，一种宽进严出的策略。如果发现一个线程在临界区操作遇到数据竞争，产生冲突，他就会回滚操作，进行重试，可能会出现死锁的情况 a依赖b b依赖a 都不断重试。

• 无锁，是在无障碍的前提上面加一个约束，就是保证有一个线程可以胜出的，可能存在饥饿问题。

• 无等待，是在无锁的前提上面加一个约束，就是保证所有线程都可以在有限步内完成。

JAVA的内存模型（JMM），由于并发程序比串行程序复杂很多，在并发程序下，数据访问一致性和安全性该如何保证呢？所以还需要在定义一些规则，保证多线程之间可以有效地、正确地协同工作，而JMM就是为此而生的。

JMM关键技术点都是围绕多线程的原子性、可见性、有序性来建立的。

关于JMM的原子性、可见性、有序性后续并发系列都会详细解释。

什么是线程？

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器，一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

线程状态转换

1. 新建状态（New）：新创建了一个线程对象。
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。
   阻塞的情况分三种：

• 等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。
• 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。
• 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()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

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。

Java线程：创建与启动

在java中要想实现多线程，有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口。

1. 扩展java.lang.Thread类。此类中有个run()方法，应该注意其用法：
   public void run()
   如果该线程是使用独立的Runnable运行对象构造的，则调用该Runnable对象的run方法；否则，该方法不执行任何操作并返回。Thread的子类应该重写该方法。
2. 实现java.lang.Runnable接口。
   public void run()
   使用实现接口Runnable的对象创建一个线程时，启动该线程将导致在独立执行的线程中调用对象的run方法。方法run的常规协定是，它可能执行任何所需的操作。

特别说明:线程创建的时候，优秀的编码建议，指定线程的名称，在dump线程的时候这样不会是Thread-1这种了，而是自己取的线程名称。

启动线程在线程的Thread对象上调用start()方法，而不是run()或者别的方法。