所谓的并发，一般是指基于多处理器硬件环境的，允许系统在同一时刻执行多件不同的任务逻辑，在单处理器硬件环境下，一般是按照时间片轮转的调度方式，实现宏观意义上的并发，而事实上，在同一个时间点上，仍然只有一件任务在运行，我习惯把这种并发看成“伪并发”，以下所讲的并发临界资源管理，是基于多CPU硬件环境的。即在同一时刻，正在运行的不同CPU可能会访问一些共用的资源，而临界资源管理需要做的就是保证，这些资源的读写操作不能陷入死锁以及，各线程获得的资源都是最新的。

在提到并发之前，我得提到一个基础问题，那就是，程序在运行时，为了加快系统的运算速度，临时数据一般是放在CPU缓存（Cache）中的，而不同的线程占有一段不同的Cache，所以这里就涉及到一个问题，即对共享资源而言，如何保证所有线程读写的同步。这就是并发所要解决的临界资源管理问题的来由。java并发解决这个问题都是基于以下原理：保证每个线程对共享资源的写操作都是独占式的，且将发生改变的共享资源写回到主存（memory）中，基于缓存一致性规则，系统所有Cache中的相同共享资源值将全部过期失效，其他线程的读操作被迫从主存中去取值了。（硬件实现，就不细说了）

一. Java多线程的实现

Java中从语言上实现多线程是通过实例化Thread类，调用实例start()方法，执行其run（）方法所定义的任务来实现的。 得到我们自己的Thread实例，一般有两种方式，一是让自己的任务类继承Thread父类，并覆写其run方法，最后实例化这个任务类，调用start()方法，启动线程。

另一种方法是任务类继承Runnable接口，并实现其run()方法，通过Thread myThread = new Thread(myRunnable)，传入该Runnable实例作为构造器参数，从而获得Thread实例，调用start()方法，启动线程。这种方式较为常用。

以上提到的两种方式，都需要显示获得Thread类的实例，并针对每单个Thread进行操作与管理。但在所需构建的线程较多时，这种方式便显得较为繁琐，因为对系统资源的占用与释放问题都交给了我们的设计者，所以Java中也提供了类似线程池的管理方式来管理这些线程。这些管理工具在java.util.concurrent包中。通过ExecutorService实例，进一步封装了Thread管理细节，通过调用其execute()方法，执行线程，并通过shutdown()方式，释放掉其中所有的线程所占用的资源。其通用代码如下：（推荐）

ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();//获取线程池

for(int i=0;i<5;i++){

es.execute(new Accessor(i)); //执行线程

}

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

es.shutdown(); //释放所有资源

其获取线程池的方式有三种，分别是

Executors.newCachedThreadPool():创建的线程池大小等于实际线程数 Executors.newFixedThreadPool(int num)：创建固定大小的线程池 Executors.newSingleThreadExecutor()：固定线程池大小为1

二. 临界资源管理

这部分涉及到几个常用的关键词，一个是synchronized，一个是volatile，一个是Atomatic*一系列原子类，以及ThreadLocal(线程本地存储)。

1. volatile

这个关键字用来修饰变量，其功能和影响只需要记住一句话，它保证的是，被其所修饰的变量值，在每次发生改变之后，必定即时将改动后的值刷新写入主存中。

其局限性也在于此，他只能保证变量的同步，而不是功能性的同步。例如对被volatile修饰的变量i，执行操作i++;这个操作并不线程安全，因为这个操作不是原子性的，它可以拆分成两步，一步是读i值，第二步是做加法；volatile只能保证第一步读到的值一定是当时最新的，但在第二步之前，该线程可能被暂时挂起，进而去执行其他的线程，如果其他线程在此时修改了i的值，那么第二步算出来的值就不是那么合理了。所以功能性的同步，就是synchronized这个关键字的事情了。

2. synchronized

这是Java并发保证同步最常用到的一个关键字。利用该关键字来保证同步是通过加锁机制实现的，也可以说是一种隐式加锁方式，之所以这么说，是因为你可以使用java.util.concurrent.locks类库中提供的Lock类显示地对代码块进行加锁以实现线程同步。

Java中的每一个对象都可以作为锁，这里的锁是针对加锁和解锁两种操作来说的，即同一时刻至多只有一个线程能够访问作为锁的对象。根据synchronized的用途：synchronized可以用于修饰普通方法、静态方法以及代码块，锁的表现形式有以下三种：

对于普通同步方法，锁是当前实例对象；对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象；对于同步方法块，锁是synchronized括号里参数指明的对象。

关于synchronized需要说明的有两点：

（1）对于某个特定对象来说，其所有synchronized方法共享同一个锁，即当一个类中同时包含多个Synchronized修饰的成员方法时，该类的一个实例对象，同一时刻只能访问其中一个成员方法，对同步代码块，这一规则同样成立。

（2）synchronized关键字不属于方法特征签名的组成部分，所以可以在覆盖方法的时候加上去。

3. 原子类

需要首先说明的是，原子操作是指不能被线程调度机制中断的操作。原子性可以用于除了long和double之外的所有基本类型之上的简单操作，即对于读取和写入除long和double之外的基本类型变量的值的操作，是原子操作。但是由于long和double为64bit数据，而JVM对64位的读取和写入是当做两个分离的32位操作来执行，这就可能产生一个在读取和写入操作中间发生上下文切换的隐患，导致不正确结果的可能性，这也被称为字撕裂。所以Java SE5引入了诸如AtomicInteger、AtomicLong以及AtomicReference等特殊的原子性变量，并提供了其对应的读写方法，从而保证其读写操作的原子性。具体参考手册，其类库为java.util.concurrent.atomic。

4. ThreadLocal

引用自《Java编程编程思想》——“防止任务在共享资源上产生冲突的第二种方式是根除对变量的共享。线程本地存储是一种自动化机制，可以为使用相同变量的每个不同的线程都创建不同的存储。因此，如果你有5个线程都要使用变量X所表示的对象，那么线程本地存储会生成5个用于X的不同的存储块。”，而创建和管理线程本地存储可以用java.lang.ThreadLocal类来实现。

其提供的示例代码如下：

/**

* Created by Song on 2016/10/15.

*/

public class ThreadLocalVariableHolder {

private static ThreadLocal<Integer> values = new ThreadLocal<Integer>(){

private Random rand = new Random(47);

@Override

protected synchronized Integer initialValue() {

return rand.nextInt(10000);

}

};

public static void increment(){

values.set(values.get()+1);

}

public static int get(){return values.get();}

public static void main(String [] args) throws InterruptedException{

ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();

for(int i=0;i<5;i++){

es.execute(new Accessor(i));

}

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

es.shutdown();

}

}

class Accessor implements Runnable{

private final int id;

public Accessor(int id){this.id=id;}

public void run() {

while (!Thread.currentThread().isInterrupted()){                     ThreadLocalVariableHolder.increment();

System.out.println(this); Thread.yield();

}

}

public String toString(){

return "#"+id+": "+ThreadLocalVariableHolder.get();

}

}