java面試題---多線程

1. 並行和併發有什麼區別？
   併發：指在同一時刻做不止一件事情。
   並行：指將大量的任務，拆解成多個子任務分配到多個線程上，併發的執行。

2. 線程和進程的區別？
   進程是資源分配的最小單位，線程是程序執行的最小單位
   進程有自己的獨立地址空間，而線程是共享進程中的數據的，使用相同的地址空間。
   多進程程序更健壯，多線程程序只要有一個線程死掉，整個進程也死掉了，而一個進程死掉並不會對另外一個進程造成影響。

3. 守護線程是什麼？
   守護線程（即daemon thread），是個服務線程，準確地來說就是服務其他的線程，這是它的作用——而其他的線程只有一種，那就是用戶線程。所以java裏線程分2種：
   1、守護線程，比如垃圾回收線程，就是最典型的守護線程。
   2、用戶線程，就是應用程序裏的自定義線程。

4. 創建線程有哪幾種方式？
   繼承Thread類創建線程類
   通過Runnable接口創建線程類
   通過Callable和FutureTask創建線程
   通過線程池創建線程

5. 說一下 runnable 和 callable 有什麼區別？
   實現Callable接口的任務線程能返回執行結果；而實現Runnable接口的任務線程不能返回結果；
   Callable接口的call()方法允許拋出異常；而Runnable接口的run()方法的異常只能在內部消化，不能繼續上拋；

6. 線程有哪些狀態？
   新建狀態、就緒狀態、運行狀態、阻塞狀態、死亡狀態

7. sleep() 和 wait() 有什麼區別？
   sleep()是線程線程類（Thread）的方法
   wait()是Object的方法
   sleep方法只讓出了CPU，而並不會釋放同步資源鎖
   wait()方法則是指當前線程釋放同步資源鎖，只有調用了notify()方法才能喚醒。

8. notify()和 notifyAll()有什麼區別？
   notify():喚醒一個處於等待狀態的線程
   notifyAll():喚醒所有處入等待狀態的線程;

9. 線程的 run()和 start()有什麼區別？
   start（）方法來啓動線程。這時此線程是處於就緒狀態， 並沒有運行。 然後通過此Thread類調用方法run()來完成其運行操作的。
   run（）方法當作普通方法的方式調用。

10. 創建線程池有哪幾種方式？
    newSingleThreadExecutor、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newScheduledThreadPool

11. 線程池都有哪些狀態？
    線程池的5種狀態：Running、ShutDown、Stop、Tidying、Terminated

12. 線程池中 submit()和 execute()方法有什麼區別？
    submit()方法，可以提供Future 類型的返回值，不會拋出異常，入參可以爲Callable。
    executor()方法，無返回值，會拋出異常，入參Runnable。

13. 在 java 程序中怎麼保證多線程的運行安全？
    保證三要素：
    原子性（Synchronized, Lock）
    有序性(Volatile，Synchronized, Lock)
    可見性(Volatile，Synchronized,Lock)

14. 多線程鎖的升級原理是什麼？
    線程在執行同步塊之前，JVM會先在當前線程的棧楨中創建用於存儲鎖記錄的空間，並將對象頭中的Mark Word複製到鎖記錄中，官方稱爲Displaced Mark Word。然後線程嘗試使用CAS將對象頭中的Mark Word替換爲指向鎖記錄的指針。如果成功，當前線程獲得鎖，如果失敗，則自旋獲取鎖，當自旋獲取鎖仍然失敗時，表示存在其他線程競爭鎖(兩條或兩條以上的線程競爭同一個鎖)，則輕量級鎖會膨脹成重量級鎖

15. 什麼是死鎖？
    線程死鎖是指由於兩個或者多個線程互相持有對方所需要的資源，導致這些線程處於等待狀態，無法前往執行。

16. 怎麼防止死鎖？
    互斥條件、請求與保持條件、不可剝奪條件、循環等待條件 破壞其中一個條件即可

17. ThreadLocal 是什麼？有哪些使用場景？
    ThreadLocal是用來維護本線程的變量的，並不能解決共享變量的併發問題。ThreadLocal是各線程將值存入該線程的map中，以ThreadLocal自身作爲key，需要用時獲得的是該線程之前存入的值。如果存入的是共享變量，那取出的也是共享變量，併發問題還是存在的。
    ThreadLocal的主要用途是爲了保持線程自身對象和避免參數傳遞，主要適用場景是按線程多實例（每個線程對應一個實例）的對象的訪問，並且這個對象很多地方都要用到。

18. 說一下 synchronized 底層實現原理？
    synrhronized關鍵字簡潔、清晰、語義明確，因此即使有了Lock接口，使用的還是非常廣泛。其應用層的語義是可以把任何一個非null 對象 作爲"鎖"，當synchronized作用在方法上時，鎖住的便是對象實例（this）；當作用在靜態方法時鎖住的便是對象對應的Class實例，因爲 Class數據存在於永久帶，因此靜態方法鎖相當於該類的一個全局鎖；當synchronized作用於某一個對象實例時，鎖住的便是對應的代碼塊。

19. synchronized 和 volatile 的區別是什麼？
    volatile本質是在告訴jvm當前變量在寄存器（工作內存）中的值是不確定的，需要從主存中讀取； synchronized則是鎖定當前變量，只有當前線程可以訪問該變量，其他線程被阻塞住。
    volatile僅能使用在變量級別；synchronized則可以使用在變量、方法、和類級別的
    volatile僅能實現變量的修改可見性，不能保證原子性；而synchronized則可以保證變量的修改可見性和原子性
    volatile不會造成線程的阻塞；synchronized可能會造成線程的阻塞。
    volatile標記的變量不會被編譯器優化；synchronized標記的變量可以被編譯器優化

20. synchronized 和 Lock 有什麼區別？
    1.首先synchronized是java內置關鍵字，在jvm層面，Lock是個java類；
    2.synchronized無法判斷是否獲取鎖的狀態，Lock可以判斷是否獲取到鎖；
    3.synchronized會自動釋放鎖(a 線程執行完同步代碼會釋放鎖 ；b 線程執行過程中發生異常會釋放鎖)，Lock需在finally中手工釋放鎖（unlock()方法釋放鎖），否則容易造成線程死鎖；
    4.用synchronized關鍵字的兩個線程1和線程2，如果當前線程1獲得鎖，線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會一直等待下去，而Lock鎖就不一定會等待下去，如果嘗試獲取不到鎖，線程可以不用一直等待就結束了；
    5.synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）
    6.Lock鎖適合大量同步的代碼的同步問題，synchronized鎖適合代碼少量的同步問題。

21. synchronized 和 ReentrantLock 區別是什麼？
    1 Lock是一個接口，而synchronized是Java中的關鍵字，synchronized是內置的語言實現；
    2 synchronized在發生異常時，會自動釋放線程佔有的鎖，因此不會導致死鎖現象發生；而Lock在發生異常時，如果沒有主動通過unLock()去釋放鎖，則很可能造成死鎖現象，因此使用Lock時需要在finally塊中釋放鎖；
    3 Lock可以讓等待鎖的線程響應中斷，而synchronized卻不行，使用synchronized時，等待的線程會一直等待下去，不能夠響應中斷；
    4 通過Lock可以知道有沒有成功獲取鎖，而synchronized卻無法辦到。
    5 Lock可以提高多個線程進行讀操作的效率。

22. 說一下 atomic 的原理？
    Atomic包是java.util.concurrent下的另一個專門爲線程安全設計的Java包，包含多個原子操作類。這個包裏面提供了一組原子變量類。其基本的特性就是在多線程環境下，當有多個線程同時執行這些類的實例包含的方法時，具有排他性，即當某個線程進入方法，執行其中的指令時，不會被其他線程打斷，而別的線程就像自旋鎖一樣，一直等到該方法執行完成，才由JVM從等待隊列中選擇一個另一個線程進入，這只是一種邏輯上的理解。實際上是藉助硬件的相關指令來實現的，不會阻塞線程(或者說只是在硬件級別上阻塞了)。可以對基本數據、數組中的基本數據、對類中的基本數據進行操作。原子變量類相當於一種泛化的volatile變量，能夠支持原子的和有條件的讀-改-寫操作。