Java線程與多線程面試問答題

更新時間：2020-02-06 16:42:45 來源：動力節(jié)點瀏覽2879次

Java線程與多線程面試問答題

　　進(jìn)程與線程的區(qū)別

　　進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是CPU調(diào)度的最小單位

　　所有與進(jìn)程相關(guān)的資源，都被記錄在PCB（進(jìn)程控制塊）中

　　進(jìn)程是搶占處理機(jī)的調(diào)度單位；線程屬于某個進(jìn)程，共享其資源

　　線程只由堆棧寄存器、程序計數(shù)器和TCB（線程控制塊）組成

　　總結(jié)：

　　線程不能看做獨立應(yīng)用，而進(jìn)程可看做獨立應(yīng)用

　　進(jìn)程有獨立的地址空間，相互不影響，線程只是進(jìn)程的不同執(zhí)行路徑

　　線程沒有獨立的地址空間，多進(jìn)程的程序比多線程的程序健壯

　　進(jìn)程的開銷比線程大，切換代價高

　　Java進(jìn)程和線程的關(guān)系

　　Java對操作系統(tǒng)的功能進(jìn)行封裝，包括進(jìn)程和線程

　　運(yùn)行一個程序會產(chǎn)生一個進(jìn)程，進(jìn)程包含至少一個線程

　　每個進(jìn)程對應(yīng)一個JVM實例，多個線程共享JVM里的堆

　　Java采用單線程編程模型，程序會自動創(chuàng)建主線程

　　主線程可以創(chuàng)建子線程，原則上要后于子線程完成執(zhí)行

　　start和run的區(qū)別

　　調(diào)用start()方法會創(chuàng)建一個新的子線程并啟動

　　run()方法只是Thread的一個普通方法的調(diào)用（注：還是在主線程里面執(zhí)行）

　　Thread和Runnable

　　Thread是實現(xiàn)了Runnable接口的類，使得run支持多線程

　　publicclassThreadimplementsRunnable

　　因為類的單一繼承原則，推薦多使用Runnable接口

　　如何給run()方法傳參

　　實現(xiàn)方式有三種

　　構(gòu)造函數(shù)傳參

　　成員變量傳參

　　回調(diào)函數(shù)傳參

　　如何實現(xiàn)處理線程的返回值

　　實現(xiàn)的方式主要有三種：

　　主線程等待法

　　使用Thread類的join()阻塞當(dāng)前線程以等待子線程處理完畢

　　通過Callable接口實現(xiàn)：通過FutureOr線程池獲取

　　Java線程的六個狀態(tài)

　　新建（New）：創(chuàng)建后尚未啟動的線程的狀態(tài)

　　運(yùn)行（Runnable)：包含Running和Ready

　　無限期等待（Waiting）：不會被分配CPU執(zhí)行時間，需要顯示被喚醒

　　限期等待（TimedWaiting）：在一定時間后會由系統(tǒng)自動喚醒

　　阻塞（Blocked）：等待獲取排它鎖

　　結(jié)束（Terminated）：已終止線程的狀態(tài)，線程已經(jīng)結(jié)束執(zhí)行

　　Sleep和wait的區(qū)別

　　sleep是Thread的方法，wait是Object類中定義的方法

　　sleep()方法可以在任何地方使用

　　wait()方法只能在synchronized方法或synchronized塊中使用

　　Thread.sleep只會讓出CPU，不會導(dǎo)致鎖行為的改變

　　Object.wait不僅讓出CPU，還會釋放已經(jīng)占有的同步資源鎖

　　notify和notifyAll的區(qū)別

　　鎖池EntryList：假設(shè)線程A已經(jīng)獲得了某個對象（不是類）的鎖，而其他線程B，C想要調(diào)用這個對象的某個synchronized方法（或者塊），由于B，C線程在進(jìn)入對象的synchronized方法之前必須獲得該對象鎖的擁有權(quán)，而恰巧該對象的鎖剛好被線程A所占用，此時B，C線程就會被阻塞，進(jìn)入一個地方去等待鎖的釋放，這個地方就是鎖池。

　　等待池WaitSet：假設(shè)線程A調(diào)用了某個對象的wait()方法，線程A就會釋放該對象的鎖，同時線程A就進(jìn)入到了該對象的等待池中，進(jìn)入到等待池中的線程不會去競爭該對象的鎖。

　　notifyAll會讓所有出于等待池WaitSet的線程全部進(jìn)入鎖池EntryList去競爭獲取鎖的機(jī)會

　　notify只會隨機(jī)選取一個處于等待池中的線程進(jìn)入鎖池去競爭獲取鎖的機(jī)會

　　Yield與join的區(qū)別

　　當(dāng)調(diào)用Thread.yeild()函數(shù)時，會給線程調(diào)度器一個當(dāng)前線程愿意讓出CPU使用的暗示，但是線程調(diào)度器可能會忽略這個暗示。并不會讓出當(dāng)前線程的鎖。

　　yield是一個靜態(tài)的原生（native）方法

　　yield不能保證是的當(dāng)前正在運(yùn)行的線程迅速轉(zhuǎn)換到可運(yùn)行的狀態(tài)，僅能從運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)換到可運(yùn)行態(tài)，而不能是等待或阻塞。

　　join方法可以使得一個線程在另一個線程結(jié)束后再執(zhí)行。當(dāng)前線程將阻塞直到這個線程實例完成了再執(zhí)行。

　　join方法可設(shè)置超時，使得join()方法的影響在特定超時后無效,如，join(50)。注：join(0)，并不是等待0秒，而是等待無限時間，等價join()。

　　-join方法必須在線程start()方法調(diào)用之后才有意義

　　join方法的原理，就是調(diào)用了相應(yīng)線程的wait方法

　　如何中斷線程

　　已經(jīng)被拋棄的方法：

　　通過調(diào)用stop()方法停止線層（原因：不安全，會釋放掉鎖）

　　通過調(diào)用suspend()和resume()方法

　　目前使用的方法：

　　調(diào)用interrput()，通知線程應(yīng)該中斷了：1.如果線程出于被阻塞的狀態(tài)，那么線程將立即退出被阻塞狀態(tài)，并拋出一個InterruputedException異常。2.如果線程出于正常的活動狀態(tài)，那么會將該線程的中斷標(biāo)志設(shè)置為true。被設(shè)置中斷標(biāo)志的線程將繼續(xù)正常運(yùn)行，不受影響。

　　需要被調(diào)用的線程配合中斷：1.在正常運(yùn)行任務(wù)時，經(jīng)常檢查本線程的中斷標(biāo)志位，如果被設(shè)置了中斷標(biāo)志就自行停止線程。2.如果線程處于正常活動狀態(tài)，那么會將該線程的中斷標(biāo)志設(shè)置為true。被設(shè)置中斷標(biāo)志的線程將繼續(xù)正常運(yùn)行，不受影響。

　　Synchronized

　　線程安全出現(xiàn)的原因：

　　存在共享數(shù)據(jù)（也稱為臨界資源）

　　存在多線程共同操作這些共享數(shù)據(jù)

　　解決線程安全的根本辦法：同一時刻有且只有一個線程在操作共享數(shù)據(jù)，其他線程必須等到該線程處理完數(shù)據(jù)之后再對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，引入了互斥鎖

　　互斥鎖的特性：

　　互斥性：即在同一個時間只允許一個線程持有某個對象鎖，通過這種特性來實現(xiàn)多線程的協(xié)調(diào)機(jī)制，這樣在同一時間只有一個線程對需要同步的代碼塊（復(fù)合操作）進(jìn)行訪問。互斥性也成為操作的原子性。

　　可見性：必須確保在鎖被釋放之前，對共享變量所做的修改，對于隨后獲得該鎖的另一個線程是可見的（即在獲得鎖時應(yīng)獲得最新的共享變量的值），否則另一個線程可能是在本地緩存的某個副本上繼續(xù)操作，從而引起不一致性。

　　synchronized鎖的不是代碼，是對象。

　　根據(jù)獲取的鎖分類：

　　獲取對象鎖：1、同步代碼塊（synchronized(this)，synchronized(類實例對象)）,鎖是小括號()中的實例對象。2、同步非靜態(tài)方法（synchronizedmethod），鎖是當(dāng)前對象的實例對象。

　　獲取類鎖：1、同步代碼塊（synchronized(類.class)），鎖是小括號()中的類對象（class對象）。2、同步靜態(tài)方法（synchronizedstaticmethod），鎖是當(dāng)前對象的類對象（class對象）。

　　有線程訪問對象的同步代碼塊時，另外的線程可以訪問該對象的非同步代碼塊

　　若鎖住的是同一個對象，一個線程在訪問對象的同步代碼塊時，另一個線程訪問對象的同步方法，會被阻塞

　　類鎖和對象鎖互補(bǔ)干擾

　　synchronized底層實現(xiàn)原理：

　　Monitor：每個java對象天生自帶了一把看不見的鎖（c++實現(xiàn)）

　　Monitor鎖的競爭、獲取與釋放

　　自旋鎖：緣由，1、許多情況下，共享數(shù)據(jù)的鎖定狀態(tài)持續(xù)時間較短，切換線程不值得。2、通過讓線程執(zhí)行忙循環(huán)等待鎖的釋放，不讓出CPU。3、若鎖被其他線程長時間占用，會帶來許多性能上的開銷

　　自適應(yīng)自旋鎖：1、自旋的次數(shù)不固定。2、由前一次在同一個鎖上的自旋時間及鎖的擁有者的狀態(tài)來決定

　　鎖消除：JIT編譯時，對運(yùn)行上下文進(jìn)行掃描，去除不可能存在競爭的鎖

　　鎖粗化：通過擴(kuò)大鎖的范圍，避免反復(fù)的加鎖和解鎖

　　鎖的內(nèi)存語義：

　　當(dāng)線程釋放鎖時，Java內(nèi)存模型會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存中的共享變量刷新到主內(nèi)存中去；

　　而當(dāng)線程獲得鎖時，Java內(nèi)存模型會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存置為無效，從而使得監(jiān)視器保護(hù)的臨界區(qū)代碼必須從主內(nèi)存中讀取共享變量。

　　synchronized的四種狀態(tài)：

　　無鎖

　　偏向鎖：減少同一線程獲取鎖的代價，大多數(shù)情況下，鎖不存在多線程競爭，總是由同一線程多層次獲得。核心思想：如果一個線程獲得了鎖，那么鎖就進(jìn)入偏向模式，此時MarkWord的結(jié)構(gòu)也變?yōu)槠蜴i結(jié)構(gòu)，當(dāng)該線程再次請求鎖時，無需任何同步操作，即獲取鎖的過程只需要檢查Markword的鎖標(biāo)記位為偏向鎖以及當(dāng)前線程Id等于Markword的ThreadId即可，這樣就省去了大量有關(guān)鎖申請的操作。不適合鎖競爭比較激烈的多線程場合

　　輕量級鎖：由偏向鎖升級來的，偏向鎖運(yùn)行在一個線程進(jìn)入同步塊的情況下，當(dāng)?shù)诙€線程加入鎖爭用的時候，偏向鎖就會升級為輕量級鎖。適應(yīng)場景：線程交替執(zhí)行同步代碼塊。若存在同一時間訪問同一鎖的情況，就導(dǎo)致輕量級鎖膨脹為重量級鎖

Java線程與多線程面試問答題