多线程思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

JMM内存模型

共享内存模型指的就是Java内存模型(简称JMM)，JMM决定一个线程对共享变量的写入时,能对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

原子性

先读取，再写入，就一定有非原子性操作，导致线程不安全

可见性

有序性

共享内存模型指的就是Java内存模型(简称JMM)，JMM决定一个线程对共享变量的写入时,能对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

线程简介

实现多线程的几种方法

正确的理解

继承（extends）Thread

实现（implements）Runnable

优点

实现Runnable接口这种方法比较好，因为Java是单继承，多实现

常见面试题

启动线程的方法

start()

停止线程的方法

正确停止

Thread.interrupt

通知线程停止，而不是立即停止，等待此线程完成后进行停止。

Thread.isinterrupt

判断线程是否被通知停止

错误停止

Thread.stop

线程状态

新创建NEW

可运行Runnable

阻塞Blocked

等待Waiting

计时等待Timed Waiting

已终止Terminated

Thread和Object类重要方法

线程属性

线程优先级

10个级别，默认是5

线程异常

线程是把双刃剑

常见面试题

常用命令

阻塞

wait

阻塞线程

notify

唤醒等待线程

notifyall

唤醒所有等待线程

睡眠

sleep

睡眠线程

不会释放锁

中断

Join

来保证线程执行顺序

面试题

谦让

yield

释放当前线程时间片

可见性

Volatile

及时读取主内存的值

不能解决原子性问题

守护线程

线程类型默认继承自父线程

给用户线程提供服务

主线程执行完毕，守护线程就停止

临界区

临界区用来表示一种公共资源或者是共享数据，可以被多个线程使用。但是每一次，只能有一个线程可以使用它，一旦临界区资源被占用，其他线程想要使用这个资源就必须等待。 由于临界区的存在，多线程之间的并发必须受到控制，根据控制并发的册罗，我们可以把并发的级别进行分类，大致上可以分为阻塞，无饥饿，无障碍，无锁，无等待几种

阻塞（Blocking）和非阻塞(Non-Blocking)

阻塞和非阻塞通常用来形容多线程间的相互影响。比如一个线程占用了临界区资源，那么其他所有需要这个资源的线程就必须在这个临界区中进行等待。等待会导致线程挂起，这种情况就是阻塞。此时如果占用资源的线程一直不愿意释放资源，那么其他所有阻塞这个临界区上的线程都不能工作。

线程池

锁的升级和降级

升级

不可以升级，升级会造成死锁

降级

可以进行降级

并发工具类分类

线程安全（底层原理）

线程安全

互斥同步

同步锁

synchronized

ReentrantLock

ReadWriteLock

同步工具类

Vector

非互斥同步

Atomic原子包

Atomic*基本类型原子类

Atomic*Array数组类型原子类

Atomic*Reference引用类型原子类

Atomic*Fieldupdate升级原子类

Adder加速器

LongAdder

DoubleAdder

Accumulator累加器

LongAccumulator

DoubleAccumulator

结合互斥和非互斥同步

线程安全并发容器

ConcurrentHashMap

CopyOnWriteArrayList

并发队列

阻塞队列

非阻塞队列

ConcurrentSkipListMap

ConcurrentSkipListSet

无同步方案，不可变

final关键字

线程封闭

ThreadLocal

栈封闭

线程安全（使用角度）

避免共享变量

线程封闭

ThreadLocal

两大使用场景

工具类

全局信息

每个ThreadLocal类中都有自己的实例副本，不共享

initialValue

初始化使用

get

get方法是先取出当前线程的ThreadLocalMap,然后调用Map.getEntry方法，把本Thread Local作为参数传入，取出对应的value

set

存入对象

remove

底层原理

栈封闭

共享变量，加以限制和处理

互斥同步

使用互斥锁

final关键字

使用成熟工具类

线程安全的并发容器

Atomic包，原子类

管理线程

线程池

Executor

Executors

ExecutorService

常见线程池

FixedThreadPool

CachedThreadPool

ScheduledThreadPool

SingleThreadExecutor

ForkJoinPool

总结

参数

能获取子线程的运行结果

Callable

Future

FutureTask

线程配合

CountDownLatch

CyclicBarrier

线程之间相互等待

线程会等待，直到足够多的线程到达事先规定的数目，一旦触发条件就可以进入下一步操作

Semaphore

信号量

可以通过许可证的数量来保证线程之间的配合

线程只有拿到许可证才能运行

Condition

可以等待线程被唤醒

Exanger

让两个线程在合适的时候交换对象

Phaser

计数可变

java中锁的分类

线程要不要锁住同步资源

锁住

悲观锁

如果我不锁住这个资源，别人就会来争抢，就会造成数据错误，所以每次悲观锁未来确保结果的正确性，会在每次获取并修改数据时，把数据锁住。

不锁住

乐观锁

多线程能否共享一把锁

可以

共享锁

读锁

可以一个线程或者多个线程进行读

读锁仅在等待队列列头节点不是想要获取写锁线程的时候可以插队

ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock

不可以

独占锁

写锁

但是只有一个线程可以写

写锁可以插队

ReentrantReadWriteLock.WriteLock

不能同时读或者同时写

多线程竞争时是否排队

排队

公平锁

有序的请求顺序

不排队

非公平锁

不完全按照请求的顺序

不排队可以避免程序的资源浪费，但是同样会造成饥饿

同一个线程是否可以重复获取同一把锁

可以

重入锁

如果当前线程获取到锁，可以再次获取锁，次数+1

不可以

不可重入锁

只能获取一次锁

是否可中断

可以

可中断锁

lock

不可以

非中断锁

synchronized

等待锁的过程

自旋

自旋锁

线程自旋后前面线程同步资源的锁已经释放，那么当前线程就可以直接获取同步资源不必阻塞

阻塞

非自旋锁

阻塞锁如果遇到线程没拿到锁的情况会直接把此线程进行阻塞，知道被唤醒

阻塞和唤醒一个Java线程需要操作系统切换CPU来完成这样会耗费处理器时间的

自旋锁的缺点：如果锁长时间被占用那么会白白浪费处理器资源

自旋锁实现的原理是CAS

千变万化的锁

互斥同步

synchronized

Lock接口

简介

Lock是一个功能接口

Lock接口最常见的实现是ReentrantLock

通常情况下，Lock只允许一个线程来访问共享资源，不过有些时候一些特殊的实现也可以允许并发访问比如，ReadWriteLock里面的ReadLock

Lock锁不会像Synchronized自动释放锁

Lock方法不能被中断，一旦陷入死锁，就会陷入永久等待

为什么使用Lock

子主题

方法介绍

Lock

获取锁，如果锁被其他线程获取则等待。

tryLock

获取锁，成功返回true，失败返回false

LockInterruptibly

如果获取不到锁，就等待

底层原理

调用lock方法，会先进行cas操作看下可否设置同步状态1成功，如果成功执行临界区代码

如果不成功获取同步状态，如果状态是0那么cas设置为1.

如果同步状态既不是0也不是自身线程持有会把当前线程构造成一个节点。

把当前线程节点CAS的方式放入队列中，行为上线程阻塞，内部自旋获取状态。

线程释放锁，唤醒队列第一个节点，参与竞争。重复上述。

非互斥同步

原子类

Atomic*基本类型原子类

AtomicInteger

Get

获取当前值

GetAndSet

获取当前值并修改新的值

GetAndIncrement

获取当前值自增

GetAndDecrement

获取当前值自减

AtomicLong

AtomicBoolean

Atomic*Array数组类型原子类

AtomicIntegerArray

AtomicLongArray

AtomicReferenceArray

Atomic*reference引用类型原子类

AtomicReference

AtomicStampedRefeRence

AtomicMarkableRefeRence

Atomic*FieldUpdater升级类型原子类

AtomicIntegerFieldUpdater

AtomicLongFieldUpdater

AtomicReferenceFieldUpdater

Adder类加载器

LongAdder

DoubleAdder

Accumulator累加器

LongAccumulator

DoubleAccumulator

CAS原理

CAS

什么是CAS

比较并交换

比较并操作

CAS三个操作数

内存值

预期值

修改值

CAS底层

乐观锁思想

预期

如何实现原子操作

AtomicInteger加载Unsafe工具类，用来直接操作内存数据

用Unsafe来实现底层操作

用volatile来修饰Value字段保证可见性

GetandAdd方法分析

缺点

ABA问题

自旋时间较长

Final

final关键字

不可变性

线程安全

防止被修改

如果被final被修饰对象，对象引用对象不可变

构造方法不能被final修饰

final修饰方法不能被重写，和继承

JVM加载final

保存在常量池

并发容器

ConcurrentHashMap

线程安全HashMap 

继承ReentrantLock

get方法解读

1.算出哈希值

2.判断当前是否初始化，如果没有则返回null

3.如果哈希值和key符合则返回value

4.如果哈希值是负数，会调用find查找红黑树节点

5.如果红黑树不是，则会while循环遍历链表查询，返回

put方法解读

1.判断Key是否为空，concurrentMap不能主键为空

2.计算出哈希值

3.初始化，如果已经初始化并且为空，就直接CAS放进去

1.成功返回

2.失败去判断扩容

4.进入链表存值操作

5.判断链表是否转成红黑树

满足红黑树条件

TREEIFY_THRESHOLD 满足8

红黑树占用空间比链表大两倍

正常情况下链表不会到达8

还要满足容量为64

哈希碰撞

先使用拉链法，如果达到添加则转成红黑树

1.7

采用分段锁

1.8

CAS+synchronization

复杂度

1.8

O(logn)

1.7

O(n)

只能保证单个操作线程安全

CopyOnWirteArrayList

线程安全的List

读很快

BlockingQueue

这是一个接口表示阻塞队列，适合数据共享通道

ConcurrentLinkedQueue

高效非阻塞队列

ConcurrentLinkList

线程安全的链表

synchronized

Hash Table

Vector

性能太低

Collections.synchronized

使用synchronized修饰方法快

集合

Map

HashMap

为什么线程不安全

如果两个Key同时put的话,计算出来的哈希值一样的话会丢失

扩容的时候也会丢失

Java7

在Java7的时候Hash Map扩容会给CPU造成100%

会造成链表的死循环

拉链法

数组加链表

如果Hash冲突会将冲突值加入链表

Java8

红黑树加链表

put

HashTable

SortedMap

TreeMap

LinkedHashMap

AQS

CAS

Unsafe

自旋

加锁解锁