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Java线程与多线程面试问答题

2020-02-06 16:42:45
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Java线程与多线程面试问答题

　　进程与线程的区别

　　进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位

　　所有与进程相关的资源，都被记录在PCB（进程控制块）中

　　进程是抢占处理机的调度单位；线程属于某个进程，共享其资源

　　线程只由堆栈寄存器、程序计数器和TCB（线程控制块）组成

　　总结：

　　线程不能看做独立应用，而进程可看做独立应用

　　进程有独立的地址空间，相互不影响，线程只是进程的不同执行路径

　　线程没有独立的地址空间，多进程的程序比多线程的程序健壮

　　进程的开销比线程大，切换代价高

　　Java进程和线程的关系

　　Java对操作系统的功能进行封装，包括进程和线程

　　运行一个程序会产生一个进程，进程包含至少一个线程

　　每个进程对应一个JVM实例，多个线程共享JVM里的堆

　　Java采用单线程编程模型，程序会自动创建主线程

　　主线程可以创建子线程，原则上要后于子线程完成执行

　　start和run的区别

　　调用start()方法会创建一个新的子线程并启动

　　run()方法只是Thread的一个普通方法的调用（注：还是在主线程里面执行）

　　Thread和Runnable

　　Thread是实现了Runnable接口的类，使得run支持多线程

　　publicclassThreadimplementsRunnable

　　因为类的单一继承原则，推荐多使用Runnable接口

　　如何给run()方法传参

　　实现方式有三种

　　构造函数传参

　　成员变量传参

　　回调函数传参

　　如何实现处理线程的返回值

　　实现的方式主要有三种：

　　主线程等待法

　　使用Thread类的join()阻塞当前线程以等待子线程处理完毕

　　通过Callable接口实现：通过FutureOr线程池获取

　　Java线程的六个状态

　　新建（New）：创建后尚未启动的线程的状态

　　运行（Runnable)：包含Running和Ready

　　无限期等待（Waiting）：不会被分配CPU执行时间，需要显示被唤醒

　　限期等待（TimedWaiting）：在一定时间后会由系统自动唤醒

　　阻塞（Blocked）：等待获取排它锁

　　结束（Terminated）：已终止线程的状态，线程已经结束执行

　　Sleep和wait的区别

　　sleep是Thread的方法，wait是Object类中定义的方法

　　sleep()方法可以在任何地方使用

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

　　Thread.sleep只会让出CPU，不会导致锁行为的改变

　　Object.wait不仅让出CPU，还会释放已经占有的同步资源锁

　　notify和notifyAll的区别

　　锁池EntryList：假设线程A已经获得了某个对象（不是类）的锁，而其他线程B，C想要调用这个对象的某个synchronized方法（或者块），由于B，C线程在进入对象的synchronized方法之前必须获得该对象锁的拥有权，而恰巧该对象的锁刚好被线程A所占用，此时B，C线程就会被阻塞，进入一个地方去等待锁的释放，这个地方就是锁池。

　　等待池WaitSet：假设线程A调用了某个对象的wait()方法，线程A就会释放该对象的锁，同时线程A就进入到了该对象的等待池中，进入到等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。

　　notifyAll会让所有出于等待池WaitSet的线程全部进入锁池EntryList去竞争获取锁的机会

　　notify只会随机选取一个处于等待池中的线程进入锁池去竞争获取锁的机会

　　Yield与join的区别

　　当调用Thread.yeild()函数时，会给线程调度器一个当前线程愿意让出CPU使用的暗示，但是线程调度器可能会忽略这个暗示。并不会让出当前线程的锁。

　　yield是一个静态的原生（native）方法

　　yield不能保证是的当前正在运行的线程迅速转换到可运行的状态，仅能从运行态转换到可运行态，而不能是等待或阻塞。

　　join方法可以使得一个线程在另一个线程结束后再执行。当前线程将阻塞直到这个线程实例完成了再执行。

　　join方法可设置超时，使得join()方法的影响在特定超时后无效,如，join(50)。注：join(0)，并不是等待0秒，而是等待无限时间，等价join()。

　　-join方法必须在线程start()方法调用之后才有意义

　　join方法的原理，就是调用了相应线程的wait方法

　　如何中断线程

　　已经被抛弃的方法：

　　通过调用stop()方法停止线层（原因：不安全，会释放掉锁）

　　通过调用suspend()和resume()方法

　　目前使用的方法：

　　调用interrput()，通知线程应该中断了：1.如果线程出于被阻塞的状态，那么线程将立即退出被阻塞状态，并抛出一个InterruputedException异常。2.如果线程出于正常的活动状态，那么会将该线程的中断标志设置为true。被设置中断标志的线程将继续正常运行，不受影响。

　　需要被调用的线程配合中断：1.在正常运行任务时，经常检查本线程的中断标志位，如果被设置了中断标志就自行停止线程。2.如果线程处于正常活动状态，那么会将该线程的中断标志设置为true。被设置中断标志的线程将继续正常运行，不受影响。

　　Synchronized

　　线程安全出现的原因：

　　存在共享数据（也称为临界资源）

　　存在多线程共同操作这些共享数据

　　解决线程安全的根本办法：同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据，其他线程必须等到该线程处理完数据之后再对共享数据进行操作，引入了互斥锁

　　互斥锁的特性：

　　互斥性：即在同一个时间只允许一个线程持有某个对象锁，通过这种特性来实现多线程的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需要同步的代码块（复合操作）进行访问。互斥性也成为操作的原子性。

　　可见性：必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的（即在获得锁时应获得最新的共享变量的值），否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作，从而引起不一致性。

　　synchronized锁的不是代码，是对象。

　　根据获取的锁分类：

　　获取对象锁：1、同步代码块（synchronized(this)，synchronized(类实例对象)）,锁是小括号()中的实例对象。2、同步非静态方法（synchronizedmethod），锁是当前对象的实例对象。

　　获取类锁：1、同步代码块（synchronized(类.class)），锁是小括号()中的类对象（class对象）。2、同步静态方法（synchronizedstaticmethod），锁是当前对象的类对象（class对象）。

　　有线程访问对象的同步代码块时，另外的线程可以访问该对象的非同步代码块

　　若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步代码块时，另一个线程访问对象的同步方法，会被阻塞

　　类锁和对象锁互补干扰

　　synchronized底层实现原理：

　　Monitor：每个java对象天生自带了一把看不见的锁（c++实现）

　　Monitor锁的竞争、获取与释放

　　自旋锁：缘由，1、许多情况下，共享数据的锁定状态持续时间较短，切换线程不值得。2、通过让线程执行忙循环等待锁的释放，不让出CPU。3、若锁被其他线程长时间占用，会带来许多性能上的开销

　　自适应自旋锁：1、自旋的次数不固定。2、由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定

　　锁消除：JIT编译时，对运行上下文进行扫描，去除不可能存在竞争的锁

　　锁粗化：通过扩大锁的范围，避免反复的加锁和解锁

　　锁的内存语义：

　　当线程释放锁时，Java内存模型会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中去；

　　而当线程获得锁时，Java内存模型会把该线程对应的本地内存置为无效，从而使得监视器保护的临界区代码必须从主内存中读取共享变量。

　　synchronized的四种状态：

　　无锁

　　偏向锁：减少同一线程获取锁的代价，大多数情况下，锁不存在多线程竞争，总是由同一线程多层次获得。核心思想：如果一个线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时MarkWord的结构也变为偏向锁结构，当该线程再次请求锁时，无需任何同步操作，即获取锁的过程只需要检查Markword的锁标记位为偏向锁以及当前线程Id等于Markword的ThreadId即可，这样就省去了大量有关锁申请的操作。不适合锁竞争比较激烈的多线程场合

　　轻量级锁：由偏向锁升级来的，偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下，当第二个线程加入锁争用的时候，偏向锁就会升级为轻量级锁。适应场景：线程交替执行同步代码块。若存在同一时间访问同一锁的情况，就导致轻量级锁膨胀为重量级锁

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