锁升级及线程池相关

锁升级

在JVM底层实现锁的过程中，有三类锁：偏斜锁、轻量级锁、重量级锁

在Java6之前，synchronized的实现完全依靠重量级锁（系统内的互斥锁），从用户态转为内核态非常消耗资源。
在Java6之后，提供了三种不同Monitor实现，偏斜锁、轻量级锁、重量级锁。

所谓的升级、降级，就是JVM优化synchronized运行的机制，当JVM检测到不同的竞争状况时，会自动切换到适合的锁实现，这种切换就是锁的升级、降级。

偏向锁

只有单线程执行情况下，该线程在后续访问时，便会自动获取锁。
当没有线程并发出现时，会默认使用偏向锁。JVM会利用CAS操作，在对象头上的Mark Word部分设置线程ID,表示这个对象偏向于当前线程。无竞争开销。

轻量级锁

轻量级锁不支持并发，遇到1并发转为重量级锁。

支持多个线程以串行的方式访问同一个加锁对象。每次执行完，都消耗了重复加锁与解锁的性能开销。

锁的状态保存在对象头中。在Hotstop虚拟集中，一个JAVA对象的存储结构，在内存中的存储布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据(Instance data)和对其填充（Padding）。

轻量级锁加锁的过程：

在代码进入同步块的时候，如果对象锁状态为无锁状态（01），即将进入的当前线程先创建lock_record的空间，存储当前对象的Mark Work的拷贝，命名为Displaced Mark Word。
拷贝成功后，对象Mark Word中的prt_to_lock_record指向线程中的lock record,并将lock record 里的owner指针指向对象的 Mark Word。若执行成功，并将无状态（01）修改为有状态（00）。若执行失败，判断当前对象锁Mark Word是否已经指向当前线程。是，当前线程已拥这个对象的锁，否则多个线程竞争该锁，直接接升级为重量级锁，状态值也会变为10。当前线程尝试使用自旋来获取锁。（不断尝试机制）

轻量级锁的解锁过程：

通过CAS指令，尝试把线程中复制的Displaced Mark Word对象替换当前的Mark Word。
若替换成功，整个同步过程就完成了。
如果替换失败，说明有其他线程尝试过获取该锁，该锁已升级为重量级锁，要在释放锁的同时，通知其他线程重新参与所得竞争。

重量级锁

依赖于操作系统互斥锁所实现的锁。操作系统的互斥锁实现线程之间的切换，需从用户态转为内核态。切换成本非常高，状态之间的转换需要相对比较的时间。

线程池

线程池是用于管理和复用线程的一种技术，可以优化线程的执行效率。因为，频繁的创建和销毁线程，会带来额外的系统开销，而线程池可以通过创建并重用一组线程来执行任务，可以显著减少这种开销，提高程序的性能和响应能力。

线程池的基本流程：

应用程序提交线程任务给线程池，判断线程池是否有空闲线程去执行任务，若有，创建新线程就去执行，若没有，比较当前运行的线程数和核心线程数，若小于，线程池会创建一个新线程去执行线程任务，若大于，线程池会检查工作队列是否满，若没满，放入队列进行等待，线程池出现空闲线程，将从队列中按照先进先出规则取出线程任务并分配执行；若已满，判断线程数是否达到最大线程数，若没达到，线程池创建新线程（非核心线程）执行线程任务；若已达到，直接采用拒绝策略处理新线程任务。

执行顺序：核心线程、工作队列、非核心线程、拒绝策略。

如何创建线程池？

通过Executors工具类的静态方法，创建线程池

创建ThreadPoolExecutor对象，按照业务需求，自定义线程池参数，创建线程池

线程池的核心配置参数有哪些？

corePoolSize:线程池的核心线程数

maximumPoolSize:线程池的最大线程数

KeepAliveTime:非核心线程存活时间

threadFactory:创建新线程的线程工厂

handler：线程池的决绝策略

线程池分类

FixedThreadPool:线程固定的线程池，使用Executors.newFixedThreadPool()创建；

CachedThreadPool:线程数根据任务动态调整的线程池，使用Executors.newCachedThreadPool创建

SingleThreadExecutor:进提供一个单线程的线程池，使用Executors.newSingleThreadExecutor()创建；

ScheduledThreadPool:能实现定时、周期性任务的线程池，使用Executors.newScheduledThreadPool（）创建

线程池的状态

线程池的状态：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED;
RUNNING运行状态：
线程池一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0.该状态的线程会接受新任务，并处理工作队列中的任务。
调用线程池的shutdown()方法，可以切换到shutdown状态；
调用线程池的shutdownNow()方法，可以切换到stop状态；
SHUTDOWN关闭状态：
该状态的线程池不会接受新任务，但会处理工作队列中的任务；
当工作队列为空时，并且线程池中执行的任务也为空时，线程进入TIDYING状态；
STOP停止状态:
该状态的线程不会接受新任务，也不会处理阻塞队列中的任务，而且会中断正在运行的任务；
线程池中执行的任务为空，进入TIDYING状态
TIDYING整理状态：
该状态表明所有的任务已经运行终止，记录的任务数量为0
TERMINATED终止状态：该状态表名线程彻底关闭。