第一节 锁相关知识
线程的并发问题的由来？
比如这里的要执行i++操作；
我们一般时在主存存储i的值，然后再cpu进行运算的；
所以这里的步骤分为三部：1.cpu从内存获取i的值；2.cpu执行运算+1操作；3.cpu将计算结果进行返回；
假设我们这里有两台cpu，一个cpu1一个cpu2；如果cpu1和cpu2同时获取到了i=0；
然后执行加一操作两个cpu返回的都是1；按理来说应该两次加一操作主存中应该是2的，这种情况就是并发问题；
并发问题的解决方案：
1.悲观锁：总的来说就是先加锁然后再操作数据；
通过使用synchronized或者reentrantlock加锁，阻止另一个cpu获取资源进行运算操作；
适用于并发量高的场景，因为乐观锁再并发情况下会出现错误；
2.乐观锁：总的来说就是先操作数据然后再加锁；
一般通过CAS来实现，即比较并交换，会先从内存中取出值，和当前线程的值进行比较，若相等，则可执行，反之，不可执行；
优点：可以允许同时修改；
缺点：同时修改可能会失败；（例如cpu1修改完了0-1了，但是cpu2获取到的主存值为1了，还是想要从0-1就不允许了）；
乐观锁是用于并发量低的场景，因为并发高cas一直失败自旋cpu空转消耗资源性能并且性能没有任何意义，不如让cpu执行其他任务；
锁的概念
第一种分类
无锁：就是字面意思，未加锁的情况；
偏向锁：适用于只有一个线程的场景；可能本身并没有并发，程序员水平低 一直加锁，jvm主动做的一种优化；
偏向锁，顾名思义，它会偏向于第一个访问锁的线程，如果在运行过程中，同步锁只有一个线程访问，不存在多线程争用的情况，则线程是不需要触发同步的，这种情况下，就会给线程加一个偏向锁。
如果在运行过程中，遇到了其他线程抢占锁，则持有偏向锁的线程会被挂起，JVM会消除它身上的偏向锁，将锁恢复到标准的轻量级锁。
轻量级锁：竞争没有那么激烈的场景，多个线程只需要轻微的等待或者自旋就可以获取到锁；
重量级锁：竞争激烈的场景，会造成线程阻塞或者睡眠；偏向锁经过大概10次竞争就会升级为重量级锁；
第二种分类：
公平锁：线程按照顺序进行排队的锁；
非公平锁：有些线程不按照顺序执行，直接去cpu获取锁资源；
第三种分类：
可重入锁：可重入锁就是一证通/一卡通，只需一张卡就可以通过所有相同关卡。
可重入锁又名递归锁，指的是可重复可递归调用的锁，在外层使用锁之后，在内层仍然可以使用，并且不发生死锁，这样的锁就叫做可重入锁。与可重入锁相反，不可重入锁不可递归调用，递归调用就发生死锁。
不可重入锁（不可重入锁也叫自旋锁）：即使每个关卡相同，你也得再拿一个一摸一样的卡来。
第四种分类：
单机锁：一般是单机jvm下，多线程竞争持有锁的场景，保证一个jvm里面只有一个线程能够持有锁；
分布式锁：分布式情况下，多台机器，多线程持有锁的场景，保证的是多个jvm机器里面只有一个线程能够持有锁；
第二节 多线程相关知识：
线程安全需要注意的问题？
原子性：为了保证当前线程的操作不会收其他线程的影响；保证执行任务全部成功或者全部失败；
有序性：代码按照顺序执行，但是cpu也会有一定的优化原则可能会调整执行顺序；
可见性：就是说一个共享变量再被多个线程操作时，是否保证结果正确；例如两个cpu，和一个主存对变量i进行加一操作；然后第一个cpu获取到i=0之后进行加一，此时第二个cpu也获取到了i=0进行加一操作的情况；
volatile可以解决什么？
volatile是一个轻量级的synchronized，一般作用与变量，在多处理器开发的过程中保证了内存的可见性。相比于synchronized关键字，volatile关键字的执行成本更低，效率更高。
可以解决有序性：
volatile变量的修饰使得JVM在生成字节码时会在该变量的读写前后插入内存屏障，从而避免了指令的乱序执行问题。
可以解决可见性：
当一个线程修改了volatile变量的值时，其他线程可以立即看到这个变化，因为volatile变量的读写操作会加入到内存屏障，强制刷新缓存和主内存的数据一致性。也是通过MESI协议；
volatile存在什么问题？
无法解决原子性
大量的volatile会导致总线风暴（超纲知识点）
synchronized原理
基础知识
什么是上下文切换？
cpu切换执行的线程就是上下文切换。实际上就是线程的阻塞和唤醒；
上下文切换有什么问题？
会引起资源的消耗。因为cpu需要存储一些临时的计算变量等；
synchronized的缺点？
性能较差，效率低；
jdk1.6之后的优化操作：
锁升级：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/290991898
相关知识：？
考虑的是堆中的对象的数据结构：对象头、实例数据和对齐填充子节；
对象头又分为：mark word、指向对象的指针和数组长度（只有数组对象有）
偏向锁：偏向锁是Java 6之后加入的新锁，它是一种针对加锁操作的优化手段。偏向锁是最乐观的一种情况：在大多数情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得。 因此为了减少同一线程获取锁的代价而引入偏向锁。
偏向锁的核心思想是：如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word 的结构也变为偏向锁结构，当这个线程再次请求锁时，无需再做任何同步操作，直接可以获取锁。这样就省去了大量有关锁申请的操作，从而也就提供程序的性能。
加锁时，如果该锁对象支持偏向锁，那么 Java 虚拟机会通过CAS操作，将当前线程的地址（我理解的是线程ID，不过都能确定唯一线程）记录在锁对象的标记字段之中，并且将标记字段的最后三位设置为101。
轻量锁：轻量级锁是一种比较乐观的情况：多个线程在不同的时间段请求同一把锁，也就是说没有锁竞争。
标记字段（mark word）的最后两位被用来表示该对象的锁状态。其中，00 代表轻量级锁，01 代表无锁（或偏向锁），10 代表重量级锁。
当进行加锁操作时，Java 虚拟机会判断是否已经是重量级锁。如果不是，它会在当前线程的当前栈桢中划出一块空间，作为该锁的锁记录，并且将锁对象的标记字段 复制到该锁记录中（可以理解为保存之前锁对象的标记字段。如果是同一个线程这个值会是0：后面的锁记录清零就是这个意思）。
为什么要有锁升级？
主要是提高程序的执行效率，mutex互斥变量没有拿到锁的线程会阻塞睡眠，引起cpu上下文切换；
官方一点：为了尽量避免昂贵的线程阻塞、唤醒操作，Java 虚拟机会在线程进入阻塞状态之前，以及被唤醒后竞争不到锁的情况下，进入自旋状态，在处理器上空跑并且轮询锁是否被释放。如果此时锁恰好被释放了，那么当前线程便无须进入阻塞状态，而是直接获得这把锁。我们称其为自旋锁。
Java 6之后，为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，引入了轻量级锁和偏向锁
执行流程：
首先是无锁，
然后初次执行到synchronized代码块的时候，锁对象变成偏向锁；
然后轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，却被另外的线程所访问，此时偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋（关于自旋的介绍见文末）的形式尝试获取锁，线程不会阻塞，从而提高性能。
然后如果锁竞争情况严重，某个达到最大自旋次数的线程，会将轻量级锁升级为重量级锁（依然是CAS修改锁标志位，但不修改持有锁的线程ID）。当后续线程尝试获取锁时，发现被占用的锁是重量级锁，则直接将自己挂起（而不是忙等），等待将来被唤醒。
锁粗化：实际上就是因为多个synchronized代码块相连的情况，不如直接合并为一个synchronized代码块；
锁消除：使用synchronized的效率低，直接消除这个synchronized代码块；
ThreadLocal
什么是threadlocal？
是一个线程变量，就是threadlocal中填充的变量是属于当前线程的，该变量对于其他线程而言是隔离的；
为什么要有threadlocal？
threadlocal适用于每个线程需要有自己的实例，并且该实例要在多个方法中被使用；
例子：假设我们在拦截器获取到了用户信息，然后再请求链路上都可能需要使用用户信息，那么这个用户信息放在哪里？
1.每次方法调用时将用户信息作为参数；
2.设置为public static 静态变量；
结论：1和2都不合适；1太麻烦，需要频繁传递参数；方案2单线程没有问题，多线程就会导致多个线程公用一个用户信息，引起线程安全问题；
设计思路？
每个线程都有一个自己的threadlocalmap，其中的key是threadlocal实例，value是我们set进去的值；
引用设计与分析？
为什么key是弱引用，为了避免方法结束之后这里的threadlocal还没有被回收；
为什么value不是弱引用？
threadlocal面试题？
ThreadLocal与Synchronized的区别？
1.synchronized用于线程之间的数据共享，而Threadlocal则用于线程之间的数据隔离；
2.synchronized是利用的锁机制，使得变量或者代码块再某一时刻只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，使得每个线程再某一时间访问到的并不是同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而synchronized刚好相反，它用于再多个线程间通信时能够获得数据共享；
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