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JVM線程屬於用戶態還是內核態

當進程運行在ring3級別時為用戶態，ring0級別時為內核態

有些操作需要有內核許可權才能進行，那麼有三種由用戶態切換到內核態的情況：

1. 系統調用：操作系統封裝內核指令，統一管理硬體資源，然後向用戶程式提供系統服務，用戶程式進行系統調用，操作系統進行檢查確保全全然後再進行相應的資源訪問操作。比如malloc()，print()調用write()系統輸出字元串
2. 異常事件：當cpu正在運行用戶態程式，發生不可預知的異常事件，就會轉用戶態，比如缺頁中斷。
3. 外圍設備的中斷：當外圍設備完成請求就會向CPU發出中斷信號，此時cpu暫停下一條要執行的指令，去執行中斷信號所對應的程式

相同點和不同點：都是中斷，但是系統調用是主動，其他都是被動

用戶態和內核態線程的映射關係

一對一（內核線程實現）

程式使用輕量級進程和內核線程產生映射

缺點：輕量級進程的數量有限制，執行效率低

多對一（用戶線程實現）

優點：用戶線程數量幾乎無限制，執行效率高

缺點：一個用戶線程阻塞，其他線程也會阻塞

多對多

UT 用戶態線程 LWP 輕量級線程 KLT 內核態線程

優點：

1. 一個用戶線程的阻塞不會導致所有線程的阻塞，因為此時還有別的內核線程被調度來執行。
2. 多對多模型對用戶線程的數量沒有限制。
3. 在多處理器的操作系統中，多對多模型的線程也能得到一定的性能提升，但提升的幅度不如一對一模型的高。在現在流行的操作系統中，大都採用多對多的模型。

用戶態線程：切換代價小，高併發但是容易阻塞

內核態線程：處理能力高，切換代價大

Java線程的實現

虛擬機規範中並沒有限定java線程需要使用哪種線程模型，要根據不同的平臺來說，但是無論使用哪種線程模型，java程式的編碼和運行都是沒有差異的

Java線程調度

線程調度有兩種：協同調度和搶占調度

協同：自己分配時間，自己切換

搶占：系統分配時間，系統決定線程的切換

java線程採用搶占調度

java線程的6種狀態

新建———-運行———無限期等待——–限期等待———阻塞——結束

操作系統線程的幾種狀態

新建———就緒————等待————運行———–結束

java和操作系統的線程對應關係

1.2之前（綠色線程 1:N），程式員為jvm開發了一個線程調度內核，映射到操作系統層面就是用戶態線程；

1.2(1:1)之後，jvmU型安澤了操作系統原生線程模型，映射到操作系統層面就是內核態線程，通過系統調用，將程式的線程交給了操作系統內核進行調度。

通過創建過程來理解

Java的Thread對象：僅僅是一個Java對象

JVM的JavaThread對象：連接著java的Thread對象與OS對象

JVM的OSThread對象：一個工具類，對OS線程API進行了功能性封裝

流程圖：

JVM_StartThread核心做了兩件事情：

1.創建JavaThread對象

​ (1) 設置jvm執行run方法的跳板

​ (2) 調用os::create_thread創建OSThread對象及操作系統線程完成三者的關聯

​ os::create_thread做了一下這些：

​ 創建OSThread對象，將JavaThread對象與OSThread對象進行關聯

線程庫

為開發人員提供創建和管理線程的一套API

三個主要的線程庫：

1）POSIX Pthreads：可以作為用戶或內核庫提供，作為 POSIX 標準的擴展

2）Win32 線程：用於 Window 操作系統的內核級線程庫

3）Java 線程：Java 線程 API 通常採用宿主系統的線程庫來實現，也就是說在 Win 系統上，Java 線程 API 通常採用 Win API 來實現，在 UNIX 類系統上，採用 Pthread 來實現。

操作系統對於鎖的實現

在硬體層面，CPU提供了原子操作、關中斷（可解決單核情況下兩個線程同時獲得鎖）、鎖記憶體匯流排的機制（解決多核情況下兩個線程同時獲得鎖）；OS基於這幾個CPU硬體機制，就能夠實現鎖；再基於鎖，就能夠實現各種各樣的同步機制（信號量、消息、Barrier等等等等）

synchronized的底層實現

是通過對象內部的一個監視器鎖(monitor)實現的，監視器鎖有時通過操作系統的互斥鎖來實現的，而且現在主流的java虛擬機實現中，java的線程是映射到操作系統原生的內核線程中的，那麼線程的阻塞或喚醒，就涉及到用戶態和內核態的轉換中，所以是重量級鎖。

是一種塊結構的同步語法，經過javac反編譯之後，會在同步塊的前後分別生成monitorenter和monitorexit兩個位元組碼指令，這兩個指令都需要一個reference類型的參數來指明加鎖解鎖的對象，如果synchronized明確了對象參數。就以這個對象的引用作為reference，如果沒有指定，那就根據修飾的方法類型，來決定是區代碼所在的對象實例還是相應的class對象。

反射的性能優化

兩個地方導致性能差：getMethod和invoke，反射是一個解釋操作，臨時告訴jvm應該做什麼

優化思路1：緩存Method，不重覆調用getMethod

優化思路2：藉助ASM框架，使用reflectAsm，讓invoke變成直接調用

借反射的getDeclaredMethods獲取目標類的所有方法，然後動態生成一個繼承於MethodAccess 的子類SimpleBeanMethodAccess，動態生成一個Class文件並load到JVM中。

SimpleBeanMethodAccess中所有方法名建立index索引，index跟方法名是映射的，根據方法名獲得index，SimpleBeanMethodAccess內部建立的switch直接分發執行相應的代碼，這樣methodAccess.invoke的時候，實際上是直接調用。

hashmap在jdk1.7的死迴圈

多線程頭插法造成的，線程2已經完成擴容散列，鏈表變成了倒序，線程1再進行擴容，將倒序鏈表變成了一個正序鏈表，從而形成環形鏈表，在使用get方法時造成死迴圈。

常用集合

ArrayList

首先有三種構造方法（有參，無參，指定集合參數組成的列表）

主要就是三個方法：

1.ensureCapacityInternal得到最小擴容量，併進行擴容

2.ensureExplicitCapacity//判斷是否需要擴容，如果最小擴容量大於數組現在的長度就調用grow方法

3.grow 進行位運算，擴容1.5倍，併進行判斷是否超出數組的最大容量。

始化數據量為0，add時變為10，當 要 add 進第 1 個元素時，minCapacity 為 1，在 ensureCapacityInternal的Math.max()方法比較後，minCapacity 為 10 ，

最好在 add 大量元素之前用 ensureCapacity 方法（因為是public修飾），以減少增量重新分配的次數

Set Map