Java多线程
作者：Grey
原文地址：
线程和进程的关系
线程就是轻量级进程，是程序执行的最小单位。
多进程的方式也可以实现并发，为什么我们要使用多线程？
- 共享资源在线程间的通信比较容易。
- 线程开销更小。
进程和线程的区别？
- 进程是一个独立的运行环境，而线程是在进程中执行的一个任务。他们两个本质的区别是是否单独占有内存地址空间及其它系统资源（比如I/O）：
- 进程单独占有一定的内存地址空间，所以进程间存在内存隔离，数据是分开的，数据共享复杂但是同步简单，各个进程之间互不干扰；而线程共享所属进程占有的内存地址空间和资源，数据共享简单，但是同步复杂。
- 进程单独占有一定的内存地址空间，一个进程出现问题不会影响其他进程，不影响主程序的稳定性，可靠性高；一个线程崩溃可能影响整个程序的稳定性，可靠性较低。
- 进程单独占有一定的内存地址空间，进程的创建和销毁不仅需要保存寄存器和栈信息，还需要资源的分配回收以及页调度，开销较大；线程只需要保存寄存器和栈信息，开销较小。
- 进程是操作系统进行资源分配的基本单位，而线程是操作系统进行调度的基本单位，即CPU分配时间的单位 。
创建线程
有三种方式
- 继承Thread类，重写run方法
- 实现Runnable接口，实现run方法
- 通过线程池创建
- 通过Callable/Future创建（需要返回值的时候）
线程基本操作
sleep
当前线程睡一段时间
yield
这是一个静态方法，一旦执行，它会使当前线程让出一下CPU。但要注意，让出CPU并不表示当前线程不执行了。当前线程在让出CPU后，还会进行CPU资源的争夺，但是是否能够再次被分配到就不一定了。
join
等待另外一个线程的结束，当前线程才会运行
public class ThreadJoin {
volatile static int i = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
for (i = 0; i < 10000; i++) {
}
});
thread.start();
// join 方法表示主线程愿意等待子线程执行完毕后才继续执行
// 如果不使用join方法，那么i输出的可能是一个很小的值，因为还没等子线程
// 执行完毕后，主线程就已经执行了打印i的操作
thread.join();
System.out.println(i);
}
}
线程状态切换
CAS
比较与交换的意思
举个例子：
内存有个值是3，如果用Java通过多线程去访问这个数，每个线程都要把这个值+1，之前是需要加锁，即synchronized关键字来控制，但是JUC的包出现后，有了CAS操作，可以不需要加锁来处理，流程是：
第一个线程：把3拿过来，线程本地区域做计算+1，然后把4写回去，
第二个线程：也把3这个数拿过来，线程本地区域做计算+1后，在回写回去的时候，会做一次比较，如果原来的值还是3，那么说明这个值之前没有被打扰过，就可以把4写回去，如果这个值变了，假设变为了4，那么说明这个值已经被其他线程修改过了，那么第二个线程需要重新执行一次，即把最新的4拿过来继续计算，回写回去的时候，继续做比较，如果内存中的值依然是4，说明没有其他线程处理过，第二个线程就可以把5回写回去了。
流程图如下：
ABA问题
CAS会出现一个ABA的问题，即在一个线程回写值的时候，其他线程其实动过那个原始值，只不过其他线程操作后这个值依然是原始值。
如何来解决ABA问题呢？
我们可以通过版本号或者时间戳来控制，比如数据原始的版本是1.0，处理后，我们把这个数据的版本改成变成2.0版本, 时间戳来控制也一样，
以Java为例，AtomicStampedReference这个类，它内部不仅维护了对象值，还维护了一个时间戳。
当AtomicStampedReference对应的数值被修改时，除了更新数据本身外，还必须要更新时间戳。
当AtomicStampedReference设置对象值时，对象值以及时间戳都必须满足期望值，写入才会成功。
因此，即使对象值被反复读写，写回原值，只要时间戳发生变化，就能防止不恰当的写入。
Note:
CAS的底层实现
Unsafe.cpp-->Atom::cmpxchg--Atomic_linux_x86_inline.hpp-->调用了汇编的LOCK_IF_MP方法
Multiple_processor
lock cmpxchg
虽然cmpxchg指令不是原子的，但是加了lock指令后，则cmpxhg被上锁，不允许被打断。在多核CPU中，必须加lock
使用CAS好处
jdk早期是重量级别锁 ，通过0x80中断 进行用户态和内核态转换，所以效率比较低，有了CAS操作，大大提升了效率。
对象的内存布局
这里说到的对象内存布局和具体的虚拟机实现是有关系的，我们讨论的是Hotspot的实现。
参考资料
[多线程与高并发-马士兵]