Java多线程面试题——查缺补漏

目录

35.并行与并发有什么区别?

36.进程与线程的区别?

37.守护线程是什么?

38.创建线程有哪几种方式?

39.Runnable 和 Callable 有什么区别?

40.线程有哪些状态?

41.sleep( ) 和 wait( )有什么区别?

42.notify( ) 和 notifyAll( ) 有什么区别?

43.线程的run( )和start( )有什么区别?

44.创建线程池有哪些方式?

45.线程池有哪些状态?

46.线程池中的submit()和execute()有什么区别?

47.在Java程序中怎么保证多线程的运行安全?

48.多线程锁的升级原理是什么?

49.什么是死锁?

50.怎么防止死锁?

51.ThreadLocal是什么?有哪些使用场景?

52.synchronized底层实现原理?

53.synchronized和volatile的区别是什么?

54.synchronized和Lock有什么区别?

55.synchronized和ReentrantLock区别是什么?

56.说一下atomic的原理?


35.并行与并发有什么区别?

(1)并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;并发是指两个或者多个事件在同一时间间隔发生。

(2)并行是在不同实体上的多个事件,并发是在同一实体上的多个事件。

(3)在多台处理器上同时处理多个任务。在一台处理器上“同时”处理多个任务。

所以:并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核,以达到最高的处理性能。

36.进程与线程的区别?

(1)进程是程序运行和资源分配的基本单位,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存资源,减少切换次数,从而效率更高。

(2)线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,是比程序更小的能独立运行的基本单位。

(3)同一进程中的多个线程之间可以并发执行。

37.守护线程是什么?

守护线程(daemon thread),是个服务线程,准确的来说是服务其他的线程。

注意:所有用户线程一旦结束,守护线程自动结束。

38.创建线程有哪几种方式?

方式一:继承 java.lang.Thread类 重写run方法 创建线程类

(1)定义Thread类的子类,重写该类的run方法,run方法的方法体就代表线程要完成的任务。因此把run方法称为执行体。

(2)创建Thread子类的实例,即创建了线程对象。

(3)调用线程对象的start()方法来启动该线程。

方式二:实现java.lang.Runnable接口,实现run方法 创建线程类(推荐使用!!)

(1)定义Runnable接口的实现类,并重写该接口的run方法,该方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

(2)创建Runnable实现类的实例,并以此作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。

(3)调用线程对象的start( )方法来启动该线程。

方式三:通过Callable和Future创建线程(有返回值!!)

(1)创建Callable接口的实现类,并实现call( )方法,该方法将作为线程执行体,并且有返回值

(2)创建Callable实现类的实例,使用FutureTask类来包装Callable对象,该FutureTask对象封装了Callable对象的call( )方法的返回值

(3)使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程

(4)调用FutureTask对象的get( )方法来获取子线程执行结束后的返回值。

39.Runnable 和 Callable 有什么区别?

(1)Runnable接口中的run( )方法返回值是void,它做到事情只是纯粹去执行run( )方法中的代码而已

(2)Callable接口中的call( )方法是有返回值的,是一个泛型,和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

40.线程有哪些状态?

线程通常有五种状态,创建、就绪、运行、阻塞、死亡

(1)创建状态:在生成线程对象,并没有调用该对象的start方法,这是线程处于创建阶段

(2)就绪状态:当调用了start方法之后,线程就进入了就绪状态,但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程,此时处于就绪状态。在线程运行之后,从等待或者睡眠中回来之后,也会处于就绪状态。

(3)运行状态:线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前状态,此时线程就进入了运行状态,开始运行run方法

(4)阻塞状态:线程正在运行的时候,被暂停,通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep、suspend、wait等方法都可以导致线程阻塞。

(5)死亡状态:如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后,该线程就会死亡。

41.sleep( ) 和 wait( )有什么区别?

(1)sleep( ):是线程Thread的静态方法,让调用线程进入睡眠状态,让出执行机会给其他线程,等到休眠时间结束后,线程进入就绪状态和其他线程一起竞争CPU的执行时间。因为sleep( )是static方法,它不能改变对象的机锁,当一个synchronized块中调用了sleep( )方法,线程虽然进入休眠,但是对象的机锁没有被释放,其他线程依旧无法访问这个对象

(2)wait( ):是Object类的方法,当一个线程执行到wait方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池,同时释放对象的机锁,使得其他线程能够访问,可以通过notify( )、notifyAll( )方法来唤醒等待的线程。

42.notify( ) 和 notifyAll( ) 有什么区别?

notifyAll( )方法:唤醒所有的wait线程;notify( )方法:只随机唤醒一个wait线程。

(1)如果线程调用了对象的wait( ) 方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁

(2)当有线程调用了对象的notifyAll( )方法或者notify( )方法,被唤醒的线程会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说,调用了notify后只有一个线程会由等待池进入到锁池,而notifyAll会将对象池中的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争。

(3)优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,加入某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用wait( )后,它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了synchronized代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

43.线程的run( )和start( )有什么区别?

每个线程都是通过某个特定的Thread对象所对应的方法run( )来完成其操作的,方法run( )称为线程体。通过调用Thread类的start( )方法来启动一个线程。

(1)start( )方法:启动一个线程,真正的实现多线程运行。这是无需等待run( )方法体代码执行完毕,可以直接继续执行下面的代码;这时此线程时处于就绪状态的,并没有运行。然后通过Thread调用方法run( )来完成其运行状态,这里的run称为线程体,它包含了要执行的这个线程的内容,run方法运行结束,此线程终止。然后CPU再调度其他线程。

(2)run( )方法:是在本线程里的,只是线程里的一个函数,而不是多线程的。如果直接调用run( ),其实就相当于调用了一个普通的函数而已,直接调用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码,所以执行路径还是只是一条,根本就没有线程的特征,所以在多线程执行时要使用start()而不是run()

44.创建线程池有哪些方式?

(1)newFixedThreadPool( int nThreads ):创建一个固定长度的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,直到达到线程池的最大数量,这时线程规模将不再变化,当线程发生未预期的错误而结束时,线程池会补充一个新的线程。

(2)newCachedThreadPool( ):创建一个可缓存的线程池,如果线程池的规模超过了处理需求,将自动回收空闲线程,而当需求增加时,则可以自动添加新线程,线程池的规模不存在任何限制。

(3)newSingleTthreadExecutor( ):这是一个单线程的Executor,它创建单个工作线程来执行任务,如果这个线程异常结束,会创建一个新的来替代它;它的特点是能够确保依照在队列中的顺序来串行执行。

(4)newScheduledThreadPool( int corePoolSize ):创建一个固定长度的线程池,而且以延迟或定时的方式来执行任务,类似于Timer。

45.线程池有哪些状态?

五种状态:Running 、ShutDown 、Stop 、Tidying、Terminated

46.线程池中的submit()和execute()有什么区别?

(1)接收的参数不同

(2)submit有返回值,而execute没有

(3)submit方便Exception处理

47.在Java程序中怎么保证多线程的运行安全?

三个方面体现:

(1)原子性:提供互斥访问,同一时刻只能有一个线程对数据进行操作。(atomic、synchronized)

(2)可见性:一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程看到。(synchronized、volatile)

(3)有序性:一个程序观察其他线程中的指令执行顺序,由于指令重排序,该观察结果一般杂乱无序。(happens-before原则)

48.多线程锁的升级原理是什么?

在Java中,锁有四种状态,级别从低到高依次为:无状态锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。

注意:这几个状态会随着竞争情况逐渐升级,锁可以升级但不能降级。

锁升级的图示过程:

49.什么是死锁?

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,他们都将无法推进下去,此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。是操作系统层面的一个错误,是进程死锁的简称。

50.怎么防止死锁?

死锁的四个必要条件:

(1)互斥条件

(2)请求和保持条件

(3)不可剥夺条件

(4)环路等待条件

打破四个必要条件,即不会发生死锁。

51.ThreadLocal是什么?有哪些使用场景?

线程局部变量是局限于线程内部的变量,属于线程自身所有,不在多个线程间共享。Java提高ThreadLocal类来支持线程局部变量,是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下(如web服务器)使用线程局部变量的时候要特别小心,在这种情况下,工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放,Java应用就存在内存泄漏的风险。

52.synchronized底层实现原理?

synchronized可以保证方法或者代码块在运行时,同一时刻只有一个方法可以进入到临界区,同时它还可以保证共享变量的内存可见性。

Java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础:

(1)普通同步方法:锁是当前实例对象

(2)静态同步方法:锁是当前类的class对象

(3)同步方法块:锁是括号里面的对象

53.synchronized和volatile的区别是什么?

(1)volatile本质上是在告诉JVM当前变量在寄存器(工作内存)中的值是不确定的,需要从贮存中读取;synchronized则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问变量,其他线程被阻塞。

(2)volatile仅能使用在变量级别;synchronized则可以使用在变量、方法、类

(3)volatile仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性

(4)valotile不会造成线程的阻塞;synchronized会造成线程阻塞

(5)volatile标记的变量不会被编译器优化;synchronized标记的变量可以被编译器优化。

54.synchronized和Lock有什么区别?

(1)首先synchronized是Java内置的关键字,在JVM里面Lock是个Java类

(2)synchronized无法判断是否获取锁的状态,Lock可以判断是否获取到锁

(3)synchronized会自动释放锁(a线程执行完同步代码会释放锁;b线程执行过程中发生异常会释放锁),Lock须在finally中手工释放锁(uNlock()方法释放锁),否则容易造成线程死锁。

(4)用synchronized关键字的两个线程1和线程2,如果当前线程1获得锁,线程2线程等待。如果线程1阻塞,线程2则会一直等待下去,而Lock锁就不一定会等待下去,如果尝试获取不到锁,线程可以不用一直等待就结束了。

(5)synchronized的锁可重入、不可中断、非公平,而Lock锁可重入、可判断、可公平

(6)Lock锁适合大量同步的代码的同步问题;synchronized锁适合代码少量的同步问题。

55.synchronized和ReentrantLock区别是什么?

synchronized是和if、else、for、while一样的关键字,ReentrantLock是类,这是二者的本质区别。

既然ReentrantLock是类,那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量,ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上: 

(1)ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置,这样就避免了死锁 

(2)ReentrantLock可以获取各种锁的信息

(3)ReentrantLock可以灵活地实现多路通知 

另外,二者的锁机制其实也是不一样的:ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁,synchronized操作的应该是对象头中mark word。

56.说一下atomic的原理?

Atomic包中的类基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时对单个(包括基本类型及引用类型)变量进行操作时,具有排他性,即当多个线程同时对该变量的值进行更新时,仅有一个线程能成功,而未成功的线程可以向自旋锁一样,继续尝试,一直等到执行成功

Atomic系列的类中的核心方法都会调用unsafe类中的几个本地方法。我们需要先知道一个东西就是Unsafe类,全名为:sun.misc.Unsafe,这个类包含了大量的对C代码的操作,包括很多直接内存分配以及原子操作的调用,而它之所以标记为非安全的,是告诉你这个里面大量的方法调用都会存在安全隐患,需要小心使用,否则会导致严重的后果,例如在通过unsafe分配内存的时候,如果自己指定某些区域可能会导致一些类似C++一样的指针越界到其他进程的问题。

 

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