Java面试题2.0--多线程

 
 什么是线程?
 
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。程序员可以通过它进行多处理器编程,你可以使用多线程对运算密集型任务提速。
 

线程和进程有什么区别?

线程是进程的子集,一个进程可以有很多线程,每条线程并行执行不同的任务。不同的进程使用不同的内存空间,而所有的线程共享一片相同的内存空间。
 
创建线程有几种方式
方式一,继承 Thread 类创建线程类。
方式二,通过 Runnable 接口创建线程类。
方式三,通过 Callable 和 Future 创建线程。
 

用Runnable还是Thread?

Java不支持类的多重继承,但允许你调用多个接口。所以如果你要继承其他类,当然是调用Runnable接口好了。
 
Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别?
 
start()方法被用来启动新创建的线程,而且start()内部调用了run()方法,这和直接调用run()方法的效果不一样。当你调用run()方法的时候,只会是在原来的线程中调用,没有新的线程启动,start()方法才会启动新线程。
 

Java中如何停止一个线程?

当run() 或者 call() 方法执行完的时候线程会自动结束
如果要手动结束一个线程,你可以用volatile 布尔变量或设置某个变量达到一定值的时候,来退出run()方法的循环或者是取消任务来中断线程。
抛出异常
 
守护线程是什么:
 
是一种特殊的线程,它的作用有陪伴的含义。当进程中不存在非守护线程了,则守护线程自动销毁。守护线程的作用就是为其他线程的运行提供便利的服务,只有当最后一个非守护线程结束之后,守护线程才会结束,最典型的应用就是GC(垃圾回收器)
 
守护线程会等主线程结束之后才会销毁
 
什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)?
线程调度器是一个操作系统服务,它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它,它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的CPU时间分配给可用的Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到Java虚拟机控制,所以由应用程序来控制它是更好的选择(也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级)。
 
什么是线程安全? 
 
当多个线程同时共享,同一个 全局变量或静态变量,做写的操作时,可能会发生数据冲突问题,也就是线程安全问题。但是做读操作是不会发生数据冲突问题。
 
Synchronized:
 
当Synchronized关键字修饰一个方法的时候,该方法叫做同步方法:java中的每个对象都有一个锁(lock)或者叫做监视器(monitor),当访问某个对象的synchronized方法的时候,表示将对象上锁,此时其它任何线程都无法再去访问synchronized方法了,直到之前的那个线程执行方法完毕后(或者是抛出了异常),那么将该对象的锁释放掉,其他线程才有可能再去访问该synchronized方法。
 
如果一个对象有多个synchronized方法,某一个时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法,那么在该方法没有执行完毕前,其它线程是无法访问该对象的任何synchronzed方法的。
 
如果某个Synchronized方法是static的,那么当线程访问该方法时,它锁的并不是Synchronized方法所在的对象,而是Synchronized方法所在的对象所对象的Class对象,因为java中无论一个类有多少个对象,这些对象会对应唯一一个class对象,因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static Synchronized方法的时候,他们执行的顺序也是顺序的,也就是说一个线程先去执行方法,执行完毕后另一个线程才开始执行。
 
synchronized方法和块比较
 
synchronized方法是一种粗粒度的并发控制,某一个时刻,只能有一个线程执行该synchronized方法,而synchronized块则是一种细粒度的并发控制,只会将块中的代码同步,位于方法内,synchronized块外之外的代码是可以被多个线程同时访问到的。
 
synchronized 的原理是什么?有什么不足?
 
synchronized是 Java 内置的关键字,它提供了一种独占的加锁方式。
 
synchronized的获取和释放锁由JVM实现,用户不需要显示的释放锁,非常方便。
然而,synchronized 也有一定的局限性。
当线程尝试获取锁的时候,如果获取不到锁会一直阻塞。
如果获取锁的线程进入休眠或者阻塞,除非当前线程异常,否则其他线程尝试获取锁必须一直等待。
好处:解决了多线程的安全问题 
弊端:多个线程需要判断锁,较为消耗资源、抢锁的资源
 
synchronized使用前提是什么?有哪些注意事项?
1,必须要有两个或者两个以上的线程 
2,必须是多个线程使用同一个锁 
必须保证同步中只能有一个线程在运行 
 
对象监视器是什么?
 
将任意对象作为对象监视器,即可以定义任意一个对象,在synchronized(object){}中实现同步功能,object为任意类型的对象。
关键字synchronized还可以应用在static静态方法上。如果是加到static静态方法上则是给class类上锁,而加到非静态方法上是给对象上锁。
 
什么是静态同步函数?
 
方法上加上static关键字,使用synchronized 关键字修饰 或者使用类.class文件。
静态的同步函数使用的锁是  该函数所属字节码文件对象 
可以用 getClass方法获取,也可以用当前  类名.class 表示。
被static修饰的静态同步函数,不是使用的this锁,而是锁住的当前字节码文件,就是当前的class文件
多个对象会持有同一把锁吗?
多个对象多个锁:关键字synchronized取得的锁都是对象锁,而不是把一段代码或方法当做锁。哪个线程先执行带有synchronized关键字的方法,哪个线程就持有该方法所属对象的锁lock,那么其他线程只能持等待状态,但前提是多个线程访问的是同一个对象。
 
  如果同步块内的线程抛出异常会发生什么?
 
无论你的同步块是正常还是异常退出的,里面的线程都会释放锁。
 
死锁的原因是什么?
 
在申请锁时发生了交叉闭环申请。即线程在获得了锁A并且没有释放的情况下去申请锁B,这时,另一个线程已经获得了锁B,在释放锁B之前又要先获得锁A,因此闭环发生,陷入死锁循环。
同步中嵌套同步,互相不释放
 
死锁发生的条件
 
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题,因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务,死锁的发生必须满足以下四个条件:
互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
 
怎样避免死锁?
 
避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件,将系统中所有的资源设置标志位、排序,规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序(升序或降序)做操作来避免死锁。

 Java中活锁和死锁有什么区别?

活锁和死锁类似,不同之处在于处于活锁的线程或进程的状态是不断改变的,活锁可以认为是一种特殊的饥饿。一个现实的活锁例子是两个人在狭小的走廊碰到,两个人都试着避让对方好让彼此通过,但是因为避让的方向都一样导致最后谁都不能通过走廊。简单的说就是,活锁和死锁的主要区别是前者进程的状态可以改变但是却不能继续执行。
 

 怎么检测一个线程是否拥有锁?

在java.lang.Thread中有一个方法叫holdsLock(),它返回true如果当且仅当当前线程拥有某个具体对象的锁。
 
多线程的脏读是什么?
虽然在赋值时进行了同步,但是在读取值时,有可能出现意外。在读取实例变量时,此值已经被其他线程更改过了。
当写数据的方法被synchronized变为同步后,读数据的方法没有被synchronized修饰,就有可能出现脏读。
因为尽管读方法和写方法都是同一个对象,但是只有被synchronized修饰的方法才会同步执行,其他非synchronized方法依旧是异步执行。
 
Java中什么是竞态条件? 举个例子说明。
 
当两个线程竞争同一资源时,如果对资源的访问顺序敏感,就称存在竞态条件。导致竞态条件发生的代码区称作临界区。在临界区中使用适当的同步就可以避免竞态条件。 界区实现方法有两种,一种是用synchronized,一种是用Lock显式锁实现
 
 如何在两个线程间共享数据?
 
你可以通过共享对象来实现这个目的,或者是使用像阻塞队列这样并发的数据结构。
 
多线程有三大特性
 
原子性、可见性、有序性
 
什么是原子性
 
即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。
 
什么是可见性
 
当多个线程访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看得到修改的值。
 
什么是有序性
 
程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
 
Java内存模型
 
java内存模型简称jmm,定义了一个线程对另一个线程可见。共享变量存放在主内存中,每个线程都有自己的本地内存,当多个线程同时访问一个数据的时候,可能本地内存没有及时刷新到主内存,所以就会发生线程安全问题
 
线程A与线程B之间如要通信的话,必须要经历下面2个步骤:
1. 首先,线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2. 然后,线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
 

Java中的volatile 变量是什么?

volatile是一个特殊的修饰符,只有成员变量才能使用它。在Java并发程序缺少同步类的情况下,多线程对成员变量的操作对其它线程是透明的。volatile变量可以保证下一个读取操作会在前一个写操作之后发生,就是上一题的volatile变量规则。
 
volatile关键字的作用是:保证变量的可见性。 
在java内存结构中,每个线程都是有自己独立的内存空间(此处指的线程栈)。当需要对一个共享变量操作时,线程会将这个数据从主存空间复制到自己的独立空间内进行操作,然后在某个时刻将修改后的值刷新到主存空间。这个中间时间就会发生许多奇奇怪怪的线程安全问题了,volatile就出来了,它保证读取数据时只从主存空间读取,修改数据直接修改到主存空间中去,这样就保证了这个变量对多个操作线程的可见性了。换句话说,被volatile修饰的变量,能保证该变量的 单次读或者单次写 操作是原子的。
 
但是线程安全是两方面需要的 原子性(指的是多条操作)和可见性。volatile只能保证可见性,synchronized是两个均保证的。 
volatile轻量级,只能修饰变量;synchronized重量级,还可修饰方法。 
volatile不会造成线程的阻塞,而synchronized可能会造成线程的阻塞。
 

volatile 变量和 atomic 变量有什么不同?

Volatile变量可以确保先行关系,即写操作会发生在后续的读操作之前, 但它并不能保证原子性。例如用volatile修饰count变量那么 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger类提供的atomic方法可以让这种操作具有原子性如getAndIncrement()方法会原子性的进行增量操作把当前值加一,其它数据类型和引用变量也可以进行相似操作。
synchronized和volatile进行比较:
 
1、关键字volatile线程同步的轻量级实现,所以volatile的性能要比synchronized要好,并且volatile只修饰于变量,而synchronized可以修饰方法以及代码块,但随着版本提升,synchronized的效率得到很大提升。
2、多线程访问volatile不会发生阻塞,而synchronized会发生阻塞。
3、volatile能保持数据的可见性,但不能保证原子性。而synchronized可以保证原子性,也可以间接保证可见性,因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步。
4、关键字volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性,而synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。
synchronized实现volatile的效果
 
关键字synchronized可用使多个线程访问同一个资源具有同步性,而且它还具有将线程工作内存中的私有变量与公共个内存中的变量同步的功能。。
关键字synchronized可用保证在同一时刻,只有一个线程可以执行某一个方法或代码块,它包含两个特征:互斥性和可见性。同步synchronized不仅可以解决一个线程看到对象处于不一致的状态,还可以保证进入同步方法或者同步代码块的每个线程,都看到由同一个锁保护之前所有的修改效果。
线程的生命周期是什么?
新建状态:
使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后,该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
 
就绪状态:
当线程对象调用了start()方法之后,该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中,要等待JVM里线程调度器的调度。
 
运行状态:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源,就可以执行 run(),此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂,它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
 
阻塞状态:
如果一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法,失去所占用资源之后,该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种:
 
等待阻塞:运行状态中的线程执行 wait() 方法,使线程进入到等待阻塞状态。
 
同步阻塞:线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
 
其他阻塞:通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时,线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时,join() 等待线程终止或超时,或者 I/O 处理完毕,线程重新转入就绪状态。
 
死亡状态:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时,该线程就切换到终止状态。
 
wait和notify
 
方法wait()的作用是使当前执行代码的线程进行等待,wait()方法是Object()类方法,该方法用来将当前线程置入“预执行队列”中,并且在wait()所在的代码处停止执行,直到接到通知或被中断为止。在调用wait()方法之前,线程必须获得该对象的对象级别的锁, 即只能在同步方法或同步代码块中调用wait()方法。在执行完wait()方法后,当前线程释放锁。在从wait()返回前,线程与其他线程竞争重新获得锁。
 
方法notify()也要在同步方法或同步块中调用,即在调用前,线程也必须获得该对象的对象级别的锁。如果调用notify()时没有合适的锁,就会抛出异常。该方法用来通知那些可能等待该对象的对象锁的其他线程,如果有多个线程等待,则由线程规划器随即挑选出其同一个呈wait状态的线程,对其发出通知notify,并使它等待获取该对象的对象所。
 
需要说明的是,在执行notify()方法后,当前线程不会马上释放该对象锁,要等到执行notify()方法的线程将程序执行完,也就是退出synchroized代码块后,当前线程才会释放锁,而呈wait状态的线程才会获取该对象锁。
 

Java中notify 和 notifyAll有什么区别?

notify()方法不能唤醒某个具体的线程,所以只有一个线程在等待的时候它才有用武之地。而notifyAll()唤醒所有线程并允许他们争夺锁确保了至少有一个线程能继续运行。
 

为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面?

一个很明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的,每个对象都有锁,通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中,线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说,由于wait,notify和notifyAll都是锁级别的操作,所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。
 
为什么wait(), notify()和notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用?
当一个线程需要调用对象的wait()方法的时候,这个线程必须拥有该对象的锁,接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的notify()方法。同样的,当一个线程需要调用对象的notify()方法时,它会释放这个对象的锁,以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁,这样就只能通过同步来实现,所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。
 
wait与sleep区别?
 
对于sleep()方法,我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法,则是属于Object类中的。
sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间,让出cpu该其他线程,但是他的监控状态依然保持者,当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。
在调用sleep()方法的过程中,线程不会释放对象锁。
而当调用wait()方法的时候,线程会放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备
获取对象锁进入运行状态。
 
join()方法是什么:
 
在很多情况下,主线程创建并启动子线程,如果子线程中要进行大量的耗时运算,主线程往往将早于子线程结束之前结束。这时,如果主线程想要等待子线程执行完成之后再结束,比如子线程处理一个数据,主线程要取得这个数据中的值,就要用到join()了。方法join()的作用是等待线程对象销毁。
 
Yield方法
 
Thread.yield()方法的作用:暂停当前正在执行的线程,并执行其他线程。(可能没有效果)
yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此,使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步的目的,因为,让步的线程可能被线程调度程序再次选中。
 
结论:大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。 只保证当前线程放弃CPU占用而不能保证使其它线程一定能占用CPU,执行yield()的线程有可能在进入到暂停状态后马上又被执行。
 
为什么Thread类的sleep()和yield()方法是静态的?
 
Thread类的sleep()和yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作,并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。
 
线程的 sleep 方法和 yield 方法有什么区别?
 
sleep 方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级,因此会给低优先级的线程以运行的机会。yield 方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会。
线程执行 sleep 方法后转入阻塞(blocked)状态,而执行 yield 方法后转入就绪(ready)状态。
sleep 方法声明抛出 InterruptedException 异常,而 yield 方法没有声明任何异常。
sleep 方法比 yield 方法(跟操作系统 CPU 调度相关)具有更好的可移植性。
 

 现在有T1、T2、T3三个线程,你怎样保证T2在T1执行完后执行,T3在T2执行完后执行?

现在有T1、T2、T3三个线程,你怎样保证T2在T1执行完后执行,T3在T2执行完后执行?
这个线程问题通常会在第一轮或电话面试阶段被问到,目的是检测你对”join”方法是否熟悉。这个多线程问题比较简单,可以用join方法实现。
 
核心:
 
thread.Join把指定的线程加入到当前线程,可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。
比如在线程B中调用了线程A的Join()方法,直到线程A执行完毕后,才会继续执行线程B。
想要更深入了解,建议看一下join的源码,也很简单的,使用wait方法实现的。
 
t.join(); //调用join方法,等待线程t执行完毕
t.join(1000); //等待 t 线程,等待时间是1000毫秒。
 
 
public static void main(String[] args) {
        method01();
        method02();
    }
    /**
     * 第一种实现方式,顺序写死在线程代码的内部了,有时候不方便
     */
    private static void method01() {
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                System.out.println("t1 is finished");
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                try {
                    t1.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t2 is finished");
            }
        });
        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override public void run() {
                try {
                    t2.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t3 is finished");
            }
        });
        t3.start();
        t2.start();
        t1.start();
    }
    /**
     * 第二种实现方式,线程执行顺序可以在方法中调换
     */
    private static void method02(){
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完成");
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(runnable, "t1");
        Thread t2 = new Thread(runnable, "t2");
        Thread t3 = new Thread(runnable, "t3");
        try {
            t1.start();
            t1.join();
            t2.start();
            t2.join();
            t3.start();
            t3.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 

 什么是ThreadLocal变量?

ThreadLocal是Java里一种特殊的变量。每个线程都有一个ThreadLocal就是每个线程都拥有了自己独立的一个变量,竞争条件被彻底消除了。因为那个类创建代价高昂且每次调用都需要创建不同的实例所以不值得在局部范围使用它,如果为每个线程提供一个自己独有的变量拷贝,将大大提高效率。首先,通过复用减少了代价高昂的对象的创建个数。其次,你在没有使用高代价的同步或者不变性的情况下获得了线程安全。线程局部变量的另一个不错的例子是ThreadLocalRandom类,它在多线程环境中减少了创建代价高昂的Random对象的个数。
 
ThreadLoca实现原理
 
ThreadLoca通过map集合
Map.put(“当前线程”,值);
 
Lock接口(Lock interface)是什么?对比同步它有什么优势?
 
Lock接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。他们允许更灵活的结构,可以具有完全不同的性质,并且可以支持多个相关类的条件对象。
 
它的优势有:
 
可以使锁更公平
可以使线程在等待锁的时候响应中断
可以让线程尝试获取锁,并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间
可以在不同的范围,以不同的顺序获取和释放锁
 

Lock 接口与 synchronized 关键字的区别

1.用法不一样。synchronized既可以加在方法上,也可以加载特定的代码块上,括号中表示需要锁的对象。而Lock需要显示地指定起始位置和终止位置。synchronzied是托管给jvm执行的,Lock锁定是通过代码实现的。
2.在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的,而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。
3.锁的机制不一样。synchronized获得锁和释放的方式都是在块结构中,而且是自动释放锁。而Lock则需要开发人员手动去释放,并且必须在finally块中释放,否则会引起死锁问题的发生。
4.Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;
5.synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;
 
ReadWriteLock是什么?
 
读写锁表示有两个锁,一个是读操作相关的锁,也称为共享锁;另一个是写操作相关的锁。也叫做排他锁。也就是多个读锁之间不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥。在没有线程Thread进行写入操作时,机进行读取操作的多个Thread都可以获取读锁,而进行写操作的Thread只有在获取写锁后才能进行写入操作。即多个Thread可以同时进行读取操作,但是同一时刻只允许一个Thread进行写入操作。
 

什么是FutureTask?

在Java并发程序中FutureTask表示一个可以取消的异步运算。它有启动和取消运算、查询运算是否完成和取回运算结果等方法。只有当运算完成的时候结果才能取回,如果运算尚未完成get方法将会阻塞。一个FutureTask对象可以对调用了Callable和Runnable的对象进行包装,由于FutureTask也是调用了Runnable接口所以它可以提交给Executor来执行。
 

Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的区别?

interrupted()  和  isInterrupted() 的主要区别是前者会将中断状态清除而后者不会。Java多线程的中断机制是用内部标识来实现的,调用 Thread.interrupt() 来中断一个线程就会设置中断标识为true。当中断线程调用 静态方法 Thread.interrupted() 来检查中断状态时,中断状态会被清零。而非静态方法isInterrupted()用来查询其它线程的中断状态且不会改变中断状态标识。简单的说就是任何抛出InterruptedException异常的方法都会将中断状态清零。无论如何,一个线程的中断状态有有可能被其它线程调用中断来改变。

为什么你应该在循环中检查等待条件?

处于等待状态的线程可能会收到错误警报和伪唤醒,如果不在循环中检查等待条件,程序就会在没有满足结束条件的情况下退出。因此,当一个等待线程醒来时,不能认为它原来的等待状态仍然是有效的,在notify()方法调用之后和等待线程醒来之前这段时间它可能会改变。这就是在循环中使用wait()方法效果更好的原因
 
 
 

 什么是线程池? 为什么要使用它?

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序
都可以使用线程池。在开发过程中,合理地使用线程池能够带来3个好处。
第一:降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二:提高响应速度。当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,
还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是,要做到合理利用
线程池,必须对其实现原理了如指掌。
 
线程池作用
 
线程池是为突然大量爆发的线程设计的,通过有限的几个固定线程为大量的操作服务,减少了创建和销毁线程所需的时间,从而提高效率。
如果一个线程的时间非常长,就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作,而是不宜。),况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。
 
线程池原理剖析
 
提交一个任务到线程池中,线程池的处理流程如下:
1、判断线程池里的核心线程是否都在执行任务,如果不是(核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建)则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务,则进入下个流程。
2、线程池判断工作队列是否已满,如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了,则进入下个流程。
3、判断线程池里的线程是否都处于工作状态,如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务。
 
合理配置线程池
 
CPU密集型时,任务可以少配置线程数,大概和机器的cpu核数相当,这样可以使得每个线程都在执行任务
IO密集型时,大部分线程都阻塞,故需要多配置线程数,2*cpu核数
操作系统之名称解释:
某些进程花费了绝大多数时间在计算上,而其他则在等待I/O上花费了大多是时间,
前者称为计算密集型(CPU密集型)computer-bound,后者称为I/O密集型,I/O-bound。
 
线程的优先级
 
线程的优先级及其设置
目的:设置优先级是为了在多线程环境中便于系统对线程的调度,优先级高的线程将优先执行。
 
原则:
 
----线程创建时,子继承父的优先级
----setPriority()方法改变优先级
----优先级数由低到高是1——10的正整数,默认为5.(动态)
 
线程的调度策略
 
线程调度器选择优先级最高的线程运行,但是,如果发生以下情况,就会终止线程的运行:
 
(1)线程体中调用了yield方法让出了对cpu的占用权利
(2)线程体中调用了sleep方法使线程进入睡眠状态
(3)线程由于IO操作受到阻塞
(4)另外一个更高优先级线程出现
(5)在支持时间片的系统中,该线程的时间片用完。
 

多线程中的忙循环是什么?

忙循环就是程序员用循环让一个线程等待,不像传统方法wait(), sleep() 或 yield() 它们都放弃了CPU控制,而忙循环不会放弃CPU,它就是在运行一个空循环。这么做的目的是为了保留CPU缓存,在多核系统中,一个等待线程醒来的时候可能会在另一个内核运行,这样会重建缓存。为了避免重建缓存和减少等待重建的时间就可以使用它了。
 
ThreadPoolExecutor
 
Executor接口是Executor框架中最基础的部分,定义了一个用于执行Runnable的execute方法,它没有实现类只有另一个重要的子接口ExecutorService
ExecutorService接口继承自Executor接口,定义了终止、提交,执行任务、跟踪任务返回结果等方法
ThreadPoolExecutor中,包含了一个任务缓存队列和若干个执行线程,任务缓存队列是一个大小固定的缓冲区队列,用来缓存待执行的任务,执行线程用来处理待执行的任务。每个待执行的任务,都必须实现Runnable接口,执行线程调用其run()方法,完成相应任务。
 
ThreadPoolExecutor对象初始化时,不创建任何执行线程,当有新任务进来时,才会创建执行线程。
 
构造ThreadPoolExecutor对象时,需要配置该对象的核心线程池大小和最大线程池大小:
 
当目前执行线程的总数小于核心线程大小时,所有新加入的任务,都在新线程中处理
 
当目前执行线程的总数大于或等于核心线程时,所有新加入的任务,都放入任务缓存队列中
 
当目前执行线程的总数大于或等于核心线程,并且缓存队列已满,同时此时线程总数小于线程池的最大大小,那么创建新线程,加入线程池中,协助处理新的任务。
 
当所有线程都在执行,线程池大小已经达到上限,并且缓存队列已满时,就rejectHandler拒绝新的任务
 
什么是 Executor 框架?
 
Executor 框架,是一个根据一组执行策略调用,调度,执行和控制的异步任务的框架。
 
无限制的创建线程,会引起应用程序内存溢出。所以创建一个线程池是个更好的的解决方案,因为可以限制线程的数量并且可以回收再利用这些线程。利用 Executor 框架,可以非常方便的创建一个线程池。
 
为什么使用 Executor 框架?
 
每次执行任务创建线程 new Thread() 比较消耗性能,创建一个线程是比较耗时、耗资源的。
调用 new Thread() 创建的线程缺乏管理,被称为野线程,而且可以无限制的创建,线程之间的相互竞争会导致过多占用系统资源而导致系统瘫痪,还有线程之间的频繁交替也会消耗很多系统资源。
接使用 new Thread() 启动的线程不利于扩展,比如定时执行、定期执行、定时定期执行、线程中断等都不便实现。
 
在 Java 中 Executor 和 Executors 的区别?
 
Executors 是 Executor 的工具类,不同方法按照我们的需求创建了不同的线程池,来满足业务的需求。
Executor 接口对象,能执行我们的线程任务。
ExecutorService 接口,继承了 Executor 接口,并进行了扩展,提供了更多的方法我们能获得任务执行的状态并且可以获取任务的返回值。
使用 ThreadPoolExecutor ,可以创建自定义线程池。
Future 表示异步计算的结果,他提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并可以使用 #get() 方法,获取计算的结果。
 

Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别?

两个方法都可以向线程池提交任务,execute()方法的返回类型是void,它定义在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象,它定义在ExecutorService接口中,它扩展了Executor接口,其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。
 

如何写代码来解决生产者消费者问题?

在现实中你解决的许多线程问题都属于生产者消费者模型,就是一个线程生产任务供其它线程进行消费,你必须知道怎么进行线程间通信来解决这个问题。比较低级的办法是用wait和notify来解决这个问题,比较赞的办法是用Semaphore 或者 BlockingQueue来实现生产者消费者模型, 这篇教程 有实现它。
 

Java中的同步集合与并发集合有什么区别?

同步集合是把整个集合锁起来,所以性能较差;
并发集合是通过锁剥离、COW等技术使得多个线程可以同时访问集合,所以性能很好。
 
Vector与ArrayList区别
 
1.ArrayList内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。
 
2.Vector也是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此,访问它比访问ArrayList慢
 
注意: Vector线程安全、ArrayList线程不安全。 Vector的add和get方法都用了syncronized关键字实现了同步,而ArrayList没有
 
HasTable与HasMap的区别
 
1.HashMap不是线程安全的 
HastMap是是map接口的子接口,不能包含重复键,但可以包含重复值。HashMap允许null key和null value,而hashtable不允许。线程不安全
 
2.HashTable是线程安全的一个Collection。
3.HashMap是Hashtable的轻量级实现(非线程安全的实现),他们都完成了Map接口,主要区别在于HashMap允许空(null)键值(key),由于非线程安全,效率上可能高于Hashtable。
 
HashMap允许将null作为一个entry的key或者value,而Hashtable不允许。
HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改成containsvalue和containsKey。
注意: HashTable线程安全,HashMap线程不安全。Hashtable的put和get方法都用了syncronized关键字实现了同步,而HashMap没有
Semaphore
Semaphore是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值,基于此,多个线程竞争获取许可信号,做自己的申请后归还,超过阈值后,线程申请许可信号将会被阻塞。Semaphore可以用来构建一些对象池,资源池之类的,比如数据库连接池,我们也可以创建计数为1的Semaphore,将其作为一种类似互斥锁的机制,这也叫二元信号量,表示两种互斥状态。
ConcurrentLinkedQueue
 
ConcurrentLinkedQueue : 是一个适用于高并发场景下的队列, 通过无锁的方式,实现
了高并发状态下的高性能,通常ConcurrentLinkedQueue性能好于BlockingQueue.它
是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循先进先出的原则。头是最先
加入的,尾是最近加入的,该队列不允许null元素。
 
ConcurrentLinkedQueue重要方法:
add 和offer() 都是加入元素的方法(在ConcurrentLinkedQueue中这俩个方法没有任何区别)
poll() 和peek() 都是取头元素节点,区别在于前者会删除元素,后者不会。
 
BlockingQueue
 
阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是:
在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空。
当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用。 
阻塞队列常用于生产者和消费者的场景,生产者是往队列里添加元素的线程,消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器,而消费者也只从容器里拿元素。
 
BlockingQueue即阻塞队列,从阻塞这个词可以看出,在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种:
1. 当队列满了的时候进行入队列操作
2. 当队列空了的时候进行出队列操作
 

 Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什么不同?

CountDownLatch : 一个线程(或者多个), 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。  
CyclicBarrier  : N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。
这样应该就清楚一点了,对于CountDownLatch来说,重点是那个“一个线程”,是它在等待,而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待,可以终止。而对于CyclicBarrier来说重点是那N个线程,他们之间任何一个没有完成,所有的线程都必须等待。

 

单例模式的双检锁是什么?

它其实是一个用来创建线程安全的单例的老方法,当单例实例第一次被创建时它试图用单个锁进行性能优化,但是由于太过于复杂在JDK1.4中它是失败的,我个人也不喜欢它。无论如何,即便你也不喜欢它但是还是要了解一下,因为它经常被问到。
 

如何在Java中创建线程安全的Singleton?

这是上面那个问题的后续,如果你不喜欢双检锁而面试官问了创建Singleton类的替代方法,你可以利用JVM的类加载和静态变量初始化特征来创建Singleton实例,或者是利用枚举类型来创建Singleton,
 

 写出3条你遵循的多线程最佳实践

给你的线程起个有意义的名字。这样可以方便找bug或追踪。OrderProcessor, QuoteProcessor or TradeProcessor 这种名字比 Thread-1. Thread-2 and Thread-3 好多了,给线程起一个和它要完成的任务相关的名字,所有的主要框架甚至JDK都遵循这个最佳实践。
 
避免锁定和缩小同步的范围。锁花费的代价高昂且上下文切换更耗费时间空间,试试最低限度的使用同步和锁,缩小临界区。因此相对于同步方法我更喜欢同步块,它给我拥有对锁的绝对控制权。
 
多用同步类少用wait 和 notify
首先,CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger 这些同步类简化了编码操作,而用wait和notify很难实现对复杂控制流的控制。其次,这些类是由最好的企业编写和维护在后续的JDK中它们还会不断优化和完善,使用这些更高等级的同步工具你的程序可以不费吹灰之力获得优化。
 
多用并发集合少用同步集合
这是另外一个容易遵循且受益巨大的最佳实践,并发集合比同步集合的可扩展性更好,所以在并发编程时使用并发集合效果更好。如果下一次你需要用到map,你应该首先想到用ConcurrentHashMap。我的文章 Java并发集合 有更详细的说明。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
  • 2
    点赞
  • 13
    收藏
    觉得还不错? 一键收藏
  • 0
    评论

“相关推荐”对你有帮助么?

  • 非常没帮助
  • 没帮助
  • 一般
  • 有帮助
  • 非常有帮助
提交
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值