1. 线程状态

要求

  • 掌握 Java 线程六种状态
  • 掌握 Java 线程状态转换
  • 能理解五种状态与六种状态两种说法的区别

六种状态及转换
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分别是

  • 新建
    • 当一个线程对象被创建，但还未调用 start 方法时处于新建状态
    • 此时未与操作系统底层线程关联
  • 可运行
    • 调用了 start 方法，就会由新建进入可运行
    • 此时与底层线程关联，由操作系统调度执行
  • 终结
    • 线程内代码已经执行完毕，由可运行进入终结
    • 此时会取消与底层线程关联
  • 阻塞
    • 当获取锁失败后，由可运行进入 Monitor 的阻塞队列阻塞，此时不占用 cpu 时间
    • 当持锁线程释放锁时，会按照一定规则唤醒阻塞队列中的阻塞线程，唤醒后的线程进入可运行状态
  • 等待
    • 当获取锁成功后，但由于条件不满足，调用了 wait() 方法，此时从可运行状态释放锁进入 Monitor 等待集合等待，同样不占用 cpu 时间
    • 当其它持锁线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法，会按照一定规则唤醒等待集合中的等待线程，恢复为可运行状态
  • 有时限等待
    • 当获取锁成功后，但由于条件不满足，调用了 wait(long) 方法，此时从可运行状态释放锁进入 Monitor 等待集合进行有时限等待，同样不占用 cpu 时间
    • 当其它持锁线程调用 notify() 或 notifyAll() 方法，会按照一定规则唤醒等待集合中的有时限等待线程，恢复为可运行状态，并重新去竞争锁
    • 如果等待超时，也会从有时限等待状态恢复为可运行状态，并重新去竞争锁
    • 还有一种情况是调用 sleep(long) 方法也会从可运行状态进入有时限等待状态，但与 Monitor 无关，不需要主动唤醒，超时时间到自然恢复为可运行状态

其它情况（只需了解）

  • 可以用 interrupt() 方法打断等待、有时限等待的线程，让它们恢复为可运行状态
  • park，unpark 等方法也可以让线程等待和唤醒

五种状态
五种状态的说法来自于操作系统层面的划分
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  • 运行态：分到 cpu 时间，能真正执行线程内代码的
  • 就绪态：有资格分到 cpu 时间，但还未轮到它的
  • 阻塞态：没资格分到 cpu 时间的
    • 涵盖了 java 状态中提到的阻塞、等待、有时限等待
    • 多出了阻塞 I/O，指线程在调用阻塞 I/O 时，实际活由 I/O 设备完成，此时线程无事可做，只能干等
  • 新建与终结态：与 java 中同名状态类似，不再啰嗦

2. 线程池

要求

  • 掌握线程池的 7 大核心参数

七大参数

  1. corePoolSize 核心线程数目 - 池中会保留的最多线程数
  2. maximumPoolSize 最大线程数目 - 核心线程+救急线程的最大数目
  3. keepAliveTime 生存时间 - 救急线程的生存时间，生存时间内没有新任务，此线程资源会释放
  4. unit 时间单位 - 救急线程的生存时间单位，如秒、毫秒等
  5. workQueue - 当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务
  6. threadFactory 线程工厂 - 可以定制线程对象的创建，例如设置线程名字、是否是守护线程等
  7. handler 拒绝策略 - 当所有线程都在繁忙，workQueue 也放满时，会触发拒绝策略
    1. 抛异常 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
    2. 由调用者执行任务 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy
    3. 丢弃任务 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy
    4. 丢弃最早排队任务 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy

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3. wait vs sleep

要求

  • 能够说出二者区别

一个共同点，三个不同点
共同点

  • wait() ，wait(long) 和 sleep(long) 的效果都是让当前线程暂时放弃 CPU 的使用权，进入阻塞状态

不同点

  • 方法归属不同
    • sleep(long) 是 Thread 的静态方法
    • 而 wait()，wait(long) 都是 Object 的成员方法，每个对象都有
  • 醒来时机不同
    • 执行 sleep(long) 和 wait(long) 的线程都会在等待相应毫秒后醒来
    • wait(long) 和 wait() 还可以被 notify 唤醒，wait() 如果不唤醒就一直等下去
    • 它们都可以被打断唤醒

  • 锁特性不同（重点）

    • wait 方法的调用必须先获取 wait 对象的锁，而 sleep 则无此限制
    • wait 方法执行后会释放对象锁，允许其它线程获得该对象锁（我放弃 cpu，但你们还可以用）
    • 而 sleep 如果在 synchronized 代码块中执行，并不会释放对象锁（我放弃 cpu，你们也用不了）

      4. lock vs synchronized

      要求

  • 掌握 lock 与 synchronized 的区别

  • 理解 ReentrantLock 的公平、非公平锁
  • 理解 ReentrantLock 中的条件变量

三个层面
不同点

  • 语法层面
    • synchronized 是关键字，源码在 jvm 中，用 c++ 语言实现
    • Lock 是接口，源码由 jdk 提供，用 java 语言实现
    • 使用 synchronized 时，退出同步代码块锁会自动释放，而使用 Lock 时，需要手动调用 unlock 方法释放锁
  • 功能层面
    • 二者均属于悲观锁、都具备基本的互斥、同步、锁重入功能
    • Lock 提供了许多 synchronized 不具备的功能，例如获取等待状态、公平锁、可打断、可超时、多条件变量
    • Lock 有适合不同场景的实现，如 ReentrantLock， ReentrantReadWriteLock
  • 性能层面
    • 在没有竞争时，synchronized 做了很多优化，如偏向锁、轻量级锁，性能不赖
    • 在竞争激烈时，Lock 的实现通常会提供更好的性能