锁

当多个线程对同一个共享变量/对象进行操作，即使是最简单的操作，比如i++，在处理上实际也，涉及到读取、自增、赋值这三个操作，也就是说，这中间可能存在时间差，导致多个线程没有按照程序编写者所期望的去顺序执行，出现错位，从而导致最终结果与预期的不一致。

java中的多线程同步是通过锁的概念来体现的，锁不是一个对象，也不是一个具体的东西，而是一种机制的名称。锁机制需要保证如下两种特性：

• 互斥性：即在同一时间只允许一个线程持有某个对象锁，通过这种特性来实现多线程中的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需同步的代码块（复合操作）进行访问，互斥性我们也往往称之为操作的原子性。
• 可见性：必须必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的（即在获得锁时应获得最新共享变量的值），否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作从而引起不一致。

挂起、休眠、阻塞与非阻塞

挂起（Suspend）：当线程被挂起的时候，其会失去CPU的使用时间，直到被其他线程（用户线程或调度线程）唤醒。

休眠（Sleep）：同样是会失去CPU的使用时间，但是在过了指定的休眠时间之后，它会自动激活，无需唤醒（整个唤醒表面看是自动的，但实际上也得有守护线程去唤醒，只是不需编程者手动干预）。

阻塞（Block）：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程被挂起，直到满足可操作的条件。

非阻塞(Block)：在线程执行时，所需要的资源不能得到，但线程不是被挂起等待，而是继续执行其余事情，待条件满足了之后，收到了通知（同样是守护线程去做）再执行。

挂起和休眠是独立的操作系统的概念，而阻塞与非阻塞则是在资源不能得到时的两种处理方式，不限于操作系统，当资源申请不到时，要么挂起线程等待、要么继续执行其他操作，资源被满足后再通知该线程重新请求。显然非阻塞的效率要高于阻塞，相应的实现的复杂度也要高一些。

在Java中显式的挂起之前是通过Thread的suspend方法来体现，现在此概念已经消失，原因是suspend/resume方法已经被废弃，它们容易产生死锁，在suspend方法的注释里有这么一段话：当suspend的线程持有某个对象锁，而resume它的线程又正好需要使用此锁的时候，死锁就产生了

所以，现在的JDK版本中，挂起是JVM的系统行为，程序员无需干涉。休眠的过程中也不会释放锁，但它一定会在某个时间后被唤醒，所以不会死锁。现在我们所说的挂起，往往并非指编写者的程序里主动挂起，而是由操作系统的线程调度器去控制。

相应地有必要提下java.lang.Object的wait/notify，这两个方法同样是等待/通知，但它们的前提是已经获得了锁，且在wait（等待）期间会释放锁。在wait方法的注释里明确提到：线程要调用wait方法，必须先获得该对象的锁，在调用wait之后，当前线程释放该对象锁并进入休眠（这里到底是进入休眠还是挂起？文档没有细说，从该方法能指定等待时间来看，更可能是休眠，没有指定等待时间的，则可能是挂起，不管如何，在休眠/挂起之前，JVM都会从当前线程中把该对象锁释放掉），只有以下几种情况下会被唤醒：其他线程调用了该对象的notify或notifyAll、当前线程被中断、调用wait时指定的时间已到。

内核态与用户态

有一些系统级的调用，比如：清除时钟、创建进程等这些系统指令，如果这些底层系统级指令能够被应用程序任意访问的话，那么后果是危险的，系统随时可能崩溃，所以 CPU将所执行的指令设置为多个特权级别，在硬件执行每条指令时都会校验指令的特权，比如：Intel x86架构的CPU将特权分为0-3四个特权级，0级的权限最高，3权限最低。

而操作系统根据这系统调用的安全性分为两种：内核态和用户态。内核态执行的指令的特权是0，用户态执行的指令的特权是3。

• 当一个任务（进程）执行系统调用而进入内核指令执行时，进程处于内核运行态（或简称为内核态）；
• 当任务（进程）执行自己的代码时，进程就处于用户态。
• 在执行系统级调用时，需要将变量传递进去、可能要拷贝、计数、保存一些上下文信息，然后内核态执行完成之后需要再将参数传递到用户进程中去，这个切换的代价相对来说是比较大的，所以应该是尽量避免频繁地在内核态和用户态之间切换。

Java并没有自己的线程模型，而是使用了操作系统的原生线程！

线程方面的事在操作系统来说属于系统级的调用，需要在内核态完成，所以如果频繁地执行线程挂起、调度，就会频繁造成在内核态和用户态之间切换，影响效率。

JDK5之前的synchronized效率低下，是因为在阻塞时线程就会被挂起、然后等待重新调度，而线程操作属于内核态，这频繁的挂起、调度使得操作系统频繁处于内核态和用户态的转换，造成频繁的变量传递、上下文保存等，从而性能较低。

Main线程

main线程是个非守护线程，不能设置为守护线程。

这是因为，Main线程是由Java虚拟机在启动的时候创建的。main方法开始执行的时候，主线程已经创建好并在运行了。对于运行中的线程，调用Thread.setDaemon()会抛出异常Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException。

Main线程结束，其他线程一样可以正常运行

主线程，只是个普通的非守护线程，用来启动应用程序，不能设置成守护线程；除此之外，它跟其他非守护线程没有什么不同。主线程执行结束，其他线程一样可以正常执行。线程其实并不存在互相依赖的关系，一个线程的死亡从理论上来说，不会对其他线程有什么影响。

Main线程结束，其他线程也可以立刻结束，当且仅当这些子线程都是守护线程

Java虚拟机（相当于进程）退出的时机是：虚拟机中所有存活的线程都是守护线程。只要还有存活的非守护线程虚拟机就不会退出，而是等待非守护线程执行完毕；反之，如果虚拟机中的线程都是守护线程，那么不管这些线程的死活java虚拟机都会退出。

并发与并行

并发和并行的区别就是：一个处理器同时处理多个任务和多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。前者是逻辑上的同时发生（simultaneous），而后者是物理上的同时发生。

• 并发性(concurrency)，又称共行性，是指能处理多个同时性活动的能力，并发事件之间不一定要同一时刻发生。
• 并行(parallelism)是指同时发生的两个并发事件，具有并发的含义，而并发则不一定并行。

来个比喻：并发和并行的区别就是一个人同时吃三个馒头和三个人同时吃三个馒头。

单就一个CPU而言两个线程可以解决线程阻塞造成的不流畅问题，其本身运行效率并没有提高，多CPU的并行运算才真正解决了运行效率问题，这也正是并发和并行的区别。