面试经验｜春招在即，时间宝贵，这一定是最近的 Java 并发学习路线

多线程这部分内容确实比较高深而且每个知识点之间比较零散，让人摸不着头脑，不知道该从哪里下手。而且对于大部分学生群体来讲，很少有机会接触到高并发这方面的真实场景，平常自己敲代码也基本不会用到，所以也导致我们大部分同学都是面向面经学习，你问 synchronized，叭叭叭我能说一堆，你问 volatile，叭叭叭我也能说一堆，但总感觉差点意思，就是这些知识点是零散的，没有那么一根线把它们很好的串联起来。

所以今天我斗胆造一根线，站在小白的角度，讲讲多线程这部分我们到底要学啥，按照什么样的顺序去学，帮助各位建立一个比较完善的知识体系，形成正确的多线程世界观。后续的文章我也基本上会按照这根线写下来。

山外青山楼外楼，晚辈自知学识尚浅，大佬们若觉得有问题恳请评论区或者私聊我指正，晚辈感激不尽（抱拳）。

炼气
首先，学习多线程，你肯定得知道线程是啥吧，包括线程的一些基础概念（比如上下文切换），那么说到线程，肯定离不开进程。OK，进程和线程这两个概念其实我们在操作系统这门课中都接触过，当然并行和并发、同步与异步等这种基本概念咱也默认你学过，那么你还需要去了解一下 Java 线程和操作系统的线程有啥区别。

另外，容易被大家忽视的一点是，一项技术的出现必定不是凭空捏造的，他一定是为了某个目的而来，在某个成熟的时机应运而生。因此，你需要知道我们为啥要使用多线程，多线程的出现解决了什么问题。

掌握上面这一步，我们称之为炼气，所谓炼精化气，起步阶段需一心一意、沉心静气。

筑基
现在我们已经知道线程是啥了，那在 Java 中如何创建线程呢？为此你会接触到三种创建线程（Thread）的方式：

直接使用 Thread
Thread + Runnable
Thread + Callable + FutureTask
学会了如何创建线程，我们去翻一翻 Thread 类的源码，你会发现其中定义了 Java 线程的六种状态，也就是所谓的生命周期，它和操作系统中线程的五态模型又有啥区别和联系呢？

既然都翻了 Thread 源码，岂有不深究的道理？我们接下来去学习一下 Thread 类给我们提供了哪些控制线程的方法，它们分别能干啥，怎样影响了线程的状态：

start / run
sleep / yield
join / join(long n)
interrupt
setDaemon 守护线程
这一阶段的学习，也就是入门阶段后的第一步，我们称之为筑基。基础不牢，地动山摇。

金丹
诚然，一个程序顺序的运行多个线程本身是没有问题的，但是如果多个线程同时访问了某个共享资源，就可能会发生不可预知的现象，也就是我们常说的线程安全问题，要了解这些问题产生的根本原因，我们就需要去深刻的了解 Java 内存模型（Java Memory Model，JMM）。

为此，我们会学习到和线程安全息息相关的三大性质：

1）原子性：一个操作是不可中断的，要么全部执行成功要么全部执行失败（也可以说是提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据进行操作）

2）可见性：当一个线程修改了共享变量后，其他线程能够立即得知这个修改

3）有序性：编译器和处理器为了优化程序性能，会对指令序列进行重新排序。由于重排序的存在，可能导致多线程环境下程序运行结果出错的问题。

那么编译器和处理器在重排序时会遵守什么原则呢？为此你会了解到数据依赖性和 as-if-serial，这里简单介绍一下这两个概念：

编译器和处理器在重排序时，会遵守数据依赖性，它们不会改变存在数据依赖性关系的两个操作的执行顺序
as-if-serial 语义的意思是：不管怎么重排序，程序的执行结果不能被改变。编译器，runtime 和处理器都必须遵守 as-if-serial 语义
事实上，可见性和有序性其实是互相矛盾的两点。一方面，对于程序员来说，我们希望内存模型易于理解、易于编程，为此 JMM 的设计者要为程序员提供足够强的内存可见性保证，专业术语称之为 “强内存模型”。而另一方面，编译器和处理器则希望内存模型对它们的束缚越少越好，这样它们就可以做尽可能多的优化（比如重排序）来提高性能，因此 JMM 的设计者对编译器和处理器的限制要尽可能地放松，专业术语称之为 “弱内存模型”。

当然，对于这个问题，JMM 的设计者找到了一个很好的平衡点，那就是 happens-before，这是 JMM 最核心的概念！理解 happens-before 是理解 JMM 的关键。

知其然而知其所以然，这一阶段，我们称为金丹。

渡劫
具体到 Java 语言层面，是怎么保证线程安全的呢？也就是如何保证原子性、可见性和有序性呢？（保证有序性上文已经说过了，就是使用 happens-before 原则）。

1）对于可见性，可以使用 volatile 关键字来保证，不仅如此，volatile 还能起到禁止指令重排的作用；另外， synchronized 和 final 这俩关键字也能保证可见性。

2）对于原子性，我们可以使用锁和 java.util.concurrent.atomic 包中的原子类来保证。（给萌新解释一下，java.util.concurrent，简称 J.U.C，就是一个包，也称为并发包。现在网上大部分博客都会直接说 JUC，对萌新不是很友好），我们可以看看 juc.atomic 中有哪些类：

当然， atomic 包下这些原子操作类保证原子性最关键的原因还是因为它们使用了 CAS 操作，于是，你需要先去深入学习一下 CAS，了解 CAS 存在的三个问题，然后再去挖一挖这些原子类的底层原理。

另外，上面我们提到的锁这个话题其实又是一个非常核心的知识点，在深入学习之前，你需要了解一下各种锁的概念：

悲观锁和乐观锁
重量级锁和轻量级锁
自旋锁
偏向锁
重入锁和不可重入锁
公平锁和非公平锁
共享锁和排他锁
另外，与锁相关的概念的还有临界区、竞态条件等，这些你都是要去了解的。

那么锁在 Java 中具体是怎么实现的呢？早先 Java 程序是靠 synchronized 关键字实现锁功能的，在我们掌握了 synchronized 的使用方式以及底层原理后，你还会接触到与 synchronized 配套的 wait/notify/notifyAll 方法。

在 Java SE 5 之后，并发包 JUC 中新增了 Lock 接口以及相关实现类（放在 java.util.concurrent.locks 包下）也可以用来实现锁功能。

为什么会新增这样一个 Lock 接口及其相关实现类呢？因为使用 synchronized 关键字会隐式地获取锁，但是它将锁的获取和释放固化了，也就是先获取再释放。当然，这种方式简化了同步的管理，可是扩展性没有显示的锁获取和释放来的好。

例如，针对一个场景，手把手进行锁获取和释放，先获得锁 A，然后再获取锁 B，当锁 B 获得后，释放锁 A 同时获取锁 C，当锁 C 获得后，再释放 B 同时获取锁 D，以此类推。这种场景下，如果使用 synchronized 关键字就不那么容易实现了，而使用 Lock 却容易许多。

它提供了与 synchronized 关键字类似的同步功能，只是在使用时需要显式地获取和释放锁。虽然它缺少了隐式获取释放锁的便捷性，但是却拥有了锁获取与释放的可操作性、可中断的获取锁以及超时获取锁等多种 synchronized 关键字所不具备的同步特性。

另外，还有一点非常重要的是！我们可以去翻一翻实现了 Lock 接口的类，比如 ReentrantLock（大部分文章都会直接把它翻译成重入锁），你会惊讶的发现它并没有多少代码，基本所有的方法都是调用了其静态内部类 Sync 中的方法，而 Sync 类继承了 AbstractQueuedSynchronizer 类（也就是大名鼎鼎的 AQS，译为队列同步器，简称同步器）。

可以把 AQS 理解为一个用来构建锁和同步器（工具类）的框架，locks 包中的各种锁以及接下来我们会学习的 JUC 中的工具类都是基于 AQS 来实现的。

OK，关于 AQS 这篇文章就不再多说了。上面我们提到了三个并发关键字，synchronized、 volatile，和 final，可能很多小伙伴都不知道，啥？final 和并发有啥关系？当然，这些，后续文章都会写的。

本阶段的知识非常重要，并且相对来说知识点比较多也比较难，因此我们称之为渡劫。

大乘
渡劫完毕，走到这一步各位对多线程基本的知识架构已经有了一定的认知，世界观已经初步形成，最后，就是补强的过程了，我们来看看 J.U.C 这个包还有什么东西（下图没有截全）：

JUC 其实可以分为五大类：

Lock 框架（locks 包）
原子类（atomic 包）
并发集合
线程池
工具类
后面三种正是我们在这一阶段需要学习的。并发集合和线程池就没啥好说的了，它们的知识点都比较集中，学习目标也很明确，网络上很容易就能找到一篇条理清晰的文章。

然后常用的工具类还是有必要学习下：

CountDownLatch
CyclicBarrier
Semaphore
Exchanger
所谓工具类嘛，那一定是封装了某些比较复杂的操作，使我们可以很简单的去完成这些操作。以 CountDownLatch 为例：在多线程协作完成业务功能时，有时候需要等待其他多个线程完成任务之后，主线程才能继续往下执行业务功能，在这种的业务场景下，通常可以使用 Thread 类的 join 方法，让主线程等待被 join 的线程执行完之后，主线程才能继续往下执行。而 Java 并发工具类中为我们提供了这样一个类似 “倒计时” 的工具类 CountDownLatch，可以十分方便的完成这种业务场景。

另外，还有一个比较重要的类，我也不知道怎么给它分类，就是 ThreadLocal，江湖人称线程隔离术，必问高阶考点。

OK，学完了本阶段，多线程世界观已完整形成，我们称之为大乘，忘我之境，全在己心。

最后

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