线程和锁

进程&线程

• 进程
  每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文）；进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1--n个线程。（进程是资源分配的最小单位）
• 线程
  同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。（线程是 CPU 调度的最小单位）

PS: 线程是一个程序的多个执行路径，执行调度的单位，依托于进程存在。 线程不仅可以共享进程的内存，而且还拥有一个属于自己的内存空间，这段内存空间也叫做线程栈，在创建线程时由系统分配，主要用来保存线程内部所使用的数据，如线程执行函数中所定义的变量。
注意：Java中的多线程是一种抢占机制而不是分时机制。抢占机制指的是有多个线程处于可运行状态，但是只允许一个线程在运行，他们通过竞争的方式抢占CPU。

参考：http://www.cnblogs.com/DreamSea/archive/2012/01/11/JavaThread.html

创建线程方式

1. 继承 Thread 类；
2. 实现 Runnable 接口；
3. 实现 Callable 接口（1.5）
4. 线程池

• start & run
  注意：start() 方法的调用后并不是立即执行多线程代码，而是使得该线程变为可运行态（Runnable）状态，什么时候运行是由操作系统决定的。
  用 start() 方法来启动线程，真正实现了多线程运行；run() 方法称为线程体，单独执行 run() 方法只是被当作普通方法的方式调用。

线程状态&生命周期

• 新建（New）：创建线程对象后 (not alive)
• 就绪（Runnable）：start() 方法调用后 (alive)
• 运行（Running）：run() 方法 (alive)
• 阻塞（Blocked）：线程放弃 CPU 的使用权。线程进入阻塞状态后，就不能进入排队队列。只有当引起阻塞的原因被消除后，线程才可以转入就绪状态 (alive)
• 死亡（Dead）：执行完任务（run运行结束），或抛出异常 (not alive)。（对于一个处于Dead状态的线程调用start方法，会出现一个运行时异常）
  Java 中线程状态关键字：NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED.

Thread 方法

• sleep()
  暂停一段时间，阻塞状态；（可中断，不释放锁）
• yield()
  当前线程让出cpu控制权，让别的就绪状态线程运行（切换）；只让给同优先级的线程（如果没有同等优先权的线程，那么yield()方法将不会起作用） （不释放锁）
• join()
  合并某个线程。在一个线程中调用other.join(), 将等待other执行完后才继续本线程（可中断）
• interrupt()
  只能中断处于阻塞状态的线程；不能中断正在运行中的线程。

Object 方法

• wait()
  等待，释放锁。（可中断）
  如果对象调用了wait方法就会使持有该对象的线程把该对象的控制权交出去，然后处于等待状态。

• notify()
  唤醒一个正在等待该对象监视器的线程。
  如果对象调用了notify方法就会通知某个正在等待这个对象的控制权的线程可以继续运行。

• notifyAll()
  唤醒所有正在等待该对象监视器的线程。
  如果对象调用了notifyAll方法就会通知所有等待这个对象控制权的线程继续运行。

• 任何一个时刻，对象的控制权（monitor）只能被一个线程拥有。

• 无论是执行对象的wait、notify还是notifyAll方法，必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权（monitor）。

• 如果在没有控制权的线程里执行对象的以上三种方法，就会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。

• JVM基于多线程，默认情况下不能保证运行时线程的时序性。

线程取得控制权的方法有三种：

• 执行对象的某个同步实例方法。
• 执行对象对应类的同步静态方法。
• 执行对该对象加同步锁的同步块。

【Object 方法】参考：http://longdick.iteye.com/blog/453615

线程安全：经常用来描绘一段代码。指在并发的情况之下，该代码经过多线程使用，线程的调度顺序不影响任何结果
同步：Java中的同步指的是通过人为的控制和调度，保证共享资源的多线程访问成为线程安全，来保证结果的准确。

synchronized 关键字：指定某个方法的时候，锁定当前对象。

synchronized & Lock

• Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；
• 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；
• 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；
• 通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。
• Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

参考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html

lock更灵活，可以自由定义多把锁的加锁解锁顺序（synchronized要按照先加的后解顺序）
提供多种加锁方案，lock 阻塞式, trylock 无阻塞式, lockInterruptily 可打断式， 还有trylock的带超时时间版本。
本质上和监视器锁（即synchronized是一样的）
和Condition类的结合。

非 static synchronized 与 static synchronized 不互斥。

锁的分类

• 可重入锁
  如果锁具备可重入性，则称作为可重入锁。
  像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁，可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制：基于线程的分配，而不是基于方法调用的分配。
• 可中断锁
  就是可以相应中断的锁。
• 公平锁
  公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。
  非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。
  在Java中，synchronized就是非公平锁，它无法保证等待的线程获取锁的顺序。
  而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁。

线程池

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

• ThreadPoolExecutor 类

线程池中的线程初始化：
在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，而是等待有任务到来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法

1. 如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize，则每来一个任务，就会创建一个线程去执行这个任务；
2. 如果当前线程池中的线程数目>=corePoolSize，则每来一个任务，会尝试将其添加到任务缓存队列当中，若添加成功，则该任务会等待空闲线程将其取出去执行；若添加失败（一般来说是任务缓存队列已满），则会尝试创建新的线程去执行这个任务；
3. 如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize，则会采取任务拒绝策略进行处理；
4. 如果线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止，直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize；如果允许为核心池中的线程设置存活时间，那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime，线程也会被终止。

参考：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3932921.html
https://www.cnblogs.com/wxd0108/p/5479442.html
http://www.jianshu.com/p/40d4c7aebd66