【第二章：Java核心技术解析】第8节：Java进阶 - 高效并发编程（上）

大家好，很高兴我们可以继续学习交流Java高频面试题。在前面Java基础篇章中，我们分5个小节，依次介绍了Java基础知识点以及Java中常见的集合知识点。

为了提高程序的运行效率，我们需要合理运用多线程编程。多线程并发编程是我们必不可少的开发技能。所以，面试中对多线程的考察也是不可或缺的。面试中对多线程并发编程的考察，主要针对多线程出现的问题以及如何保证其线程安全，包括但不限于如下的知识点：

• 单线程和多线程，进程与线程的区别
• 线程活性故障及其解决方法
• 线程调度方式
• 可见性，原子性以及有序性
• synchronized，volatile，Atomic等关键字
• 线程池及阻塞队列
• ......

从Java 5.0开始，JDK中提供了java.util.concurrent（简称JUC ）包，在此包中增加了并发编程中常用的工具类，用于定义线程的自定义子系统，包括线程池、异步IO 和轻量级任务框架等。

本节是《Java进阶 - 高效并发编程（上）》章节，介绍的知识点包括线程与进程的区别，线程转换状态以及线程活性故障等。让我们以面试题为引，开始学习多线程并发编程知识吧。

（1）进程与线程的区别：（重点掌握）

答：进程与线程之间的主要区别可以总结如下。

• 进程是一个“执行中的程序”，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
• 线程是进程的一个实体，一个进程中一般拥有多个线程。线程之间共享地址空间和其它资源（所以通信和同步等操作,线程比进程更加容易）
• 线程一般不拥有系统资源，但是也有一些必不可少的资源（使用ThreadLocal存储）
• 线程上下文的切换比进程上下文切换要快很多。

线程上下文切换比进程上下文切换快的原因，可以总结如下：

• 进程切换时，涉及到当前进程的CPU环境的保存和新被调度运行进程的CPU环境的设置
• 线程切换时，仅需要保存和设置少量的寄存器内容，不涉及存储管理方面的操作

解析：

进程与线程的区别算是一个开场题目，旨在考察大家对进程与线程的理解，因为我们的多线程是指在一个进程中的多个线程。

前面我们说线程之间共享一个进程的资源和地址空间，那么线程可以拥有独属于自己的资源吗？

答：可以的，通过ThreadLocal可以存储线程的特有对象，也就是属于当前线程的资源。关于ThreadLocal，我们会在后续小节详细介绍。

既然说到了进程，那么来看下进程之间有哪些通信方式吧。

进程之间常见的通信方式：

• 通过使用套接字Socket来实现不同机器间的进程通信
• 通过映射一段可以被多个进程访问的共享内存来进行通信
• 通过写进程和读进程利用管道进行通信

（2）多线程与单线程的关系：（掌握）

答：多线程与单线程之间的关系可以概括如下。

• 多线程是指在一个进程中，并发执行了多个线程，每个线程都实现了不同的功能
• 在单核CPU中，将CPU分为很小的时间片，在每一时刻只能有一个线程在执行，是一种微观上轮流占用CPU的机制。由于CPU轮询的速度非常快，所以看起来像是“同时”在执行一样
• 多线程会存在线程上下文切换，会导致程序执行速度变慢
• 多线程不会提高程序的执行速度，反而会降低速度。但是对于用户来说，可以减少用户的等待响应时间，提高了资源的利用效率

解析：

搞清楚多线程和单线程之间的区别，有助于我们理解为什么要使用多线程并发编程。多线程并发利用了CPU轮询时间片的特点，在一个线程进入阻塞状态时，可以快速切换到其余线程执行其余操作，这有利于提高资源的利用率，最大限度的利用系统提供的处理能力，有效减少了用户的等待响应时间。

但是，多线程并发编程也会带来数据的安全问题，线程之间的竞争也会导致线程死锁和锁死等活性故障。线程之间的上下文切换也会带来额外的开销等问题。

（3）线程的状态有哪些？（掌握）

答：线程的状态包括 新建状态，运行状态，阻塞等待状态和消亡状态。其中阻塞等待状态又分为BLOCKED, WAITING和TIMED_WAITING状态。

解析：

要想准确给出线程的各个状态，我们大可不必看网上的若干个版本的解析。俗话说的好，源码面前没有秘密。我们来看下JDK8中对于Thread状态的枚举定义，所有的状态如下所示：

• NEW
• RUNNABLE
• BLOCKED
• WAITING
• TIMED_WAITING
• TERMINATED

接下来，我们一一看看JDK中解释：

（1）NEW：

看的出来，这是属于一个已经创建的线程，但是还没有调用start方法启动的线程所处的状态。

（2）RUNNABLE：

正如JDK中介绍，该状态包含两种可能。有可能