八股文-多线程、并发

最近学到了一种方法，可以用于简历项目经验编写以及面试题目的回答

STAR法则：在什么背景下，你需要解决什么问题，你做了啥，得到了什么结果
情境（Situation）：描述你面对的特定情境或背景。
任务（Task）：说明你面临的具体任务或挑战。
行动（Action）：阐述你采取了什么行动来解决问题或完成任务。
结果（Result）：指出你的行动带来了什么结果，以及你取得了什么成就。
参考：https://blog.csdn.net/qq_37037348/article/details/139144523

多线程是啥？为啥要有多线程？

在单个程序中可以同时运行多个线程执行不同的任务。学习了一个操作系统上面运行多个进程的方法，一个进程上面用多个线程管理。计算机最早出现的时候还没有操作系统，程序直接运行在计算机上，这样一个计算机的功能有限，资源利用率也不高。所以就出现了操作系统，通过进程的方式实现一个计算机可以同时运行多个程序，同时一个程序里面又需要处理多种任务，如果所以任务用一个线程来执行，那么多个任务只能排队处理，同样效率低下，无法好好的利用资源（内存、磁盘IO、CPU等）。
并行处理、充分利用资源 → 提高性能和效率、改善用户体验

使用多线程带来的问题？

线程安全问题（一致性问题）、死锁（相互等待）、资源争抢（CPU时间、内存、I/O）、编程复杂、可见性（内存分为工作内存和主内存，这样做主要是为了提高效率）、有序性问题（指令重排）

怎么解决这些问题？

同步机制（volatile、synchronized、原子类、Lock显式锁）

指令重排是什么？为啥要指令重排？

编译器或者处理器对指令执行顺序进行调整，为了提高执行效率。对于重排的指令会遵循以下原则：不影响单线程执行的语义。但是多线程就不能够保证了（会出现可见性问题、有序性问题）。多线程下正常执行语句也不能够保证原子性，所以基于这两种场景，为了保证并发安全性，就出现了锁和其他的一些机制。主要包括volatile，synchronized，显式锁，原子类等

解决指令重排的方法：
Java提供了一些机制来解决指令重排带来的问题：

volatile关键字：通过使用volatile关键字，可以确保变量的读写操作对所有线程都是可见的，并且保证操作的有序性。volatile变量的写操作对任意后续的volatile变量的读操作都是可见的。（内存屏障阻止重排序，https://juejin.cn/post/6901283327160877063）

synchronized关键字：使用synchronized可以确保同一时间只有一个线程可以执行同步代码块，从而保证操作的原子性和有序性。

final关键字：对于final字段，一旦初始化完成，其值就不会被改变。这可以确保在构造函数中对final字段的赋值在构造函数结束后对其他线程是可见的。

原子类：Java提供了一系列的原子类（如AtomicInteger），这些类利用CAS（Compare-And-Swap）操作来保证操作的原子性，从而避免指令重排的问题。

指令重排为啥能够提高执行效率？

这个就是编译器和处理器做的一些优化，主要原则是提高各个硬件（CPU、内存、寄存器）的利用率，减少空闲时间

volatile是啥？有什么用？

这个就得说到JMM，Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）。内存模型把内存分为线程工作内存和主内存。加了volatile修饰的变量就会直接利用本地内存，这样多个线程set操作会直接从线程内存同步到主内存，get操作会直接从主内存同步到线程内存。
JMM的三个核心特性包括：

可见性：确保一个线程对共享变量的修改能够及时地被其他线程观察到。例如，使用volatile关键字修饰的变量，可以保证对该变量的读写操作对所有线程都是即时可见的。

原子性：确保操作是不可分割的，即当一个线程执行原子操作时，其他线程不能插入执行其他操作。Java中的原子操作包括对基本数据类型的赋值操作，以及synchronized块或方法。

有序性：JMM通过happens-before关系来确保操作的有序性。如果一个操作A happens-before 操作B，那么在执行操作B之前，操作A的结果已经对操作B可见，且操作A的执行顺序在操作B之前。

指令重排序破坏了可见性和有序性。
参考：https://www.jianshu.com/p/a67dc1c11088
双层校验锁：https://www.jianshu.com/p/c6a42c543abf

线程的生命周期

https://www.jianshu.com/p/c22ff5cc4a8f
在这里插入图片描述

synchronized底层实现？锁升级？

synchronized 和 lock的区别

https://blog.csdn.net/qq_32907195/article/details/108906260

怎么使用多线程？

继承Thread、实现Runnable接口、实现Callable接口（可以根据FutureTask拿到返回结果）、线程池
参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/334737925
https://www.cnblogs.com/java1024/p/11950129.html
https://blog.csdn.net/weixin_44797490/article/details/91006241