Java：Basic/集合框架/多线程

J2SE ：

Basic；
集合框架；
多线程；

J2SE Basic

面向对象(OOP)

Java是一个支持并发、基于类和面向对象的计算机编程语言。下面列出了面向对象软件开发的优点：

代码开发模块化，更易维护和修改。
代码复用。
增强代码的可靠性和灵活性。
增加代码的可理解性。

面向对象编程有很多重要的特性，比如：封装，继承，多态和抽象。下面的章节我们会逐个分析这些特性。

封装

封装给对象提供了隐藏内部特性和行为的能力。对象提供一些能被其他对象访问的方法来改变它内部的数据。在Java当中，有3种修饰符：public，private和protected。每一种修饰符给其他的位于同一个包或者不同包下面对象赋予了不同的访问权限。

下面列出了使用封装的一些好处：

通过隐藏对象的属性来保护对象内部的状态。
提高了代码的可用性和可维护性，因为对象的行为可以被单独的改变或者是扩展。
禁止对象之间的不良交互提高模块化。

多态

指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式

Java实现多态有三个必要条件：继承、重写、向上转型。

继承：在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。

重写：子类对父类中某些方法进行重新定义，在调用这些方法时就会调用子类的方法。

向上转型：在多态中需要将子类的引用赋给父类对象，只有这样该引用才能够具备技能调用父类的方法和子类的方法。

继承

继承给对象提供了从基类获取字段和方法的能力。继承提供了代码的重用性，也可以在不修改类的情况下给现存的类添加新特性。

抽象

抽象是把想法从具体的实例中分离出来的步骤，因此，要根据他们的功能而不是实现细节来创建类。Java支持创建只暴漏接口而不包含方法实现的抽象的类。这种抽象技术的主要目的是把类的行为和实现细节分离开。

抽象和封装的不同点

抽象和封装是互补的概念。一方面，抽象关注对象的行为。另一方面，封装关注对象行为的细节。一般是通过隐藏对象内部状态信息做到封装，因此，封装可以看成是用来提供抽象的一种策略。

Q：对面向对象的认识/理解？

1.特性；2.优点；

Object类的方法？

（1.对象的复制/获取/String/释放：clone/getClass/toString/finalize；

2.hash：hashcode/equals；

3.多线程：wait/notify/notifyAll）

1．clone方法

保护方法，实现对象的浅复制，只有实现了Cloneable接口才可以调用该方法，否则抛出CloneNotSupportedException异常。

2．getClass方法

final方法，获得运行时类型。

3．toString方法

该方法用得比较多，一般子类都有覆盖。

4．finalize方法

该方法用于释放资源。因为无法确定该方法什么时候被调用，很少使用。

5．equals方法

该方法是非常重要的一个方法。一般equals和==是不一样的，但是在Object中两者是一样的。子类一般都要重写这个方法。

6．hashCode方法

该方法用于哈希查找，重写了equals方法一般都要重写hashCode方法。这个方法在一些具有哈希功能的Collection中用到。

一般必须满足obj1.equals(obj2)==true。可以推出obj1.hash-Code()==obj2.hashCode()，但是hashCode相等不一定就满足equals。不过为了提高效率，应该尽量使上面两个条件接近等价。

7．wait方法

wait方法就是使当前线程等待该对象的锁，当前线程必须是该对象的拥有者，也就是具有该对象的锁。wait()方法一直等待，直到获得锁或者被中断。wait(longtimeout)设定一个超时间隔，如果在规定时间内没有获得锁就返回。

调用该方法后当前线程进入睡眠状态，直到以下事件发生。

（1）其他线程调用了该对象的notify方法。

（2）其他线程调用了该对象的notifyAll方法。

（3）其他线程调用了interrupt中断该线程。

（4）时间间隔到了。

此时该线程就可以被调度了，如果是被中断的话就抛出一个InterruptedException异常。

8．notify方法

该方法唤醒在该对象上等待的某个线程。

9．notifyAll方法

该方法唤醒在该对象上等待的所有线程。

Overload和Override的区别，即重载和重写的区别

（1.参数/方法名/返回值；2.子类父类）

override（重写，覆盖）
1、方法名、参数、返回值相同。
2、子类方法不能缩小父类方法的访问权限。
3、子类方法不能抛出比父类方法更多的异常(但子类方法可以不抛出异常)。
4、存在于父类和子类之间。
5、方法被定义为final不能被重写。

overload（重载，过载）
1、参数类型、个数、顺序至少有一个不相同。
2、不能重载只有返回值不同的方法名。
3、存在于父类和子类、同类中。

String、StringBuffer、StringBuilder区别

1.可变与不可变

　　String类中使用字符数组保存字符串，如下就是，因为有“final”修饰符，所以可以知道string对象是不可变的。

　　　　private final char value[];

　　StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，如下就是，可知这两种对象都是可变的。

　　　　char[] value;

2.是否多线程安全

　　String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，显然线程安全。

　　AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。

　　StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。

　　StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

3.StringBuilder与StringBuffer共同点

　　StringBuilder与StringBuffer有公共父类AbstractStringBuilder(抽象类)。

　　抽象类与接口的其中一个区别是：抽象类中可以定义一些子类的公共方法，子类只需要增加新的功能，不需要重复写已经存在的方法；而接口中只是对方法的申明和常量的定义。

　　StringBuilder、StringBuffer的方法都会调用AbstractStringBuilder中的公共方法，如super.append(...)。只是StringBuffer会在方法上加synchronized关键字，进行同步。

　　最后，如果程序不是多线程的，那么使用StringBuilder效率高于StringBuffer。

接口和抽象类的区别是什么？

答：Java提供和支持创建抽象类和接口。它们的实现有共同点，不同点在于：

（1.变量；2.方法(抽象、public)；3.一/多；4.实现方法）

接口中所有的方法隐含的都是抽象的。而抽象类则可以同时包含抽象和非抽象的方法。
类可以实现很多个接口，但是只能继承一个抽象类
类可以不实现抽象类和接口声明的所有方法，当然，在这种情况下，类也必须得声明成是抽象的。
抽象类可以在不提供接口方法实现的情况下实现接口。
Java接口中声明的变量默认都是final的。抽象类可以包含非final的变量。
Java接口中的成员函数默认是public的。抽象类的成员函数可以是private，protected或者是public。
接口是绝对抽象的，不可以被实例化。抽象类也不可以被实例化，但是，如果它包含main方法的话是可以被调用的。
使用方式：
抽象类只能够通过继承被使用
接口必须通过实现被使用

实现方法：
抽象类不仅可以提供抽象方法，也可以提供实现方法
接口只能提供抽象方法，不能提供实现方法。

异常

运行时异常与一般异常有何异同？

运行时异常又叫做非可查异常，在编译过程中，不要求必须进行显示捕捉
一般异常又叫做可查异常，在编译过程中，必须进行处理，要么捕捉，要么通过throws 抛出去.

可查异常： CheckedException
可查异常即必须进行处理的异常，要么try catch住,要么往外抛，谁调用，谁处理，比如 FileNotFoundException
如果不处理，编译器，就不让你通过

运行时异常RuntimeException指：不是必须进行try catch的异常
常见运行时异常:
除数不能为0异常:ArithmeticException
下标越界异常:ArrayIndexOutOfBoundsException
空指针异常:NullPointerException
在编写代码的时候，依然可以使用try catch throws进行处理，与可查异常不同之处在于，即便不进行try catch，也不会有编译错误
Java之所以会设计运行时异常的原因之一，是因为下标越界，空指针这些运行时异常太过于普遍，如果都需要进行捕捉，代码的可读性就会变得很糟糕。

常见的Runtime exception

NullPointerException 空指针异常
ArithmeticException 算术异常，比如除数为零
ClassCastException 类型转换异常
ConcurrentModificationException 同步修改异常，遍历一个集合的时候，删除集合的元素，就会抛出该异常
IndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常
NegativeArraySizeException 为数组分配的空间是负数异常

集合框架

集合框架中的泛型

限定集合元素类型，无需强制转换；

Java1.5引入了泛型，所有的集合接口和实现都大量地使用它。泛型允许我们为集合提供一个可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为你将会在编译时得到报错信息。泛型也使得代码整洁，我们不需要使用显式转换和instanceOf操作符。它也给运行时带来好处，因为不会产生类型检查的字节码指令。

Java集合框架的基础接口有哪些

答：集合类接口指定了一组叫做元素的对象。集合类接口的每一种具体的实现类都可以选择以它自己的方式对元素进行保存和排序。有的集合类允许重复的键，有些不允许。
Java集合类提供了一套设计良好的支持对一组对象进行操作的接口和类。Java集合类里面最基本的接口有：
Collection：代表一组对象，每一个对象都是它的子元素。
Set：不包含重复元素的Collection。
List：有顺序的collection，并且可以包含重复元素。
Map：可以把键(key)映射到值(value)的对象，键不能重复。

参考：Java集合框架

为何Collection不从Cloneable和Serializable接口继承？

Collection接口指定一组对象，对象即为它的元素。如何维护这些元素由Collection的具体实现决定。例如，一些如List的Collection实现允许重复的元素，而其它的如Set就不允许。很多Collection实现有一个公有的clone方法。然而，把它放到集合的所有实现中也是没有意义的。这是因为Collection是一个抽象表现。重要的是实现。当与具体实现打交道的时候，克隆或序列化的语义和含义才发挥作用。所以，具体实现应该决定如何对它进行克隆或序列化，或它是否可以被克隆或序列化。在所有的实现中授权克隆和序列化，最终导致更少的灵活性和更多的限制。特定的实现应该决定它是否可以被克隆和序列化。

Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。我们可以从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

遍历一个List有哪些不同的方式？

List<String> strList = new ArrayList<>();
//使用for-each循环
for(String obj : strList){
  System.out.println(obj);
}
//using iterator
Iterator<String> it = strList.iterator();
while(it.hasNext()){
  String obj = it.next();
  System.out.println(obj);
}

View Code

使用迭代器更加线程安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，它会抛出ConcurrentModificationException。

通过迭代器fail-fast属性，你明白了什么？

每次我们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast属性检查当前集合结构里的任何改动。如果发现任何改动，它抛出ConcurrentModificationException。Collection中所有Iterator的实现都是按fail-fast来设计的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList这类并发集合类除外）。

快速失败(fail-fast)和安全失败(fail-safe)的区别是什么？

答：Iterator的安全失败是基于对底层集合做拷贝，因此，它不受源集合上修改的影响。java.util包下面的所有的集合类都是快速失败的，而java.util.concurrent包下面的所有的类都是安全失败的。快速失败的迭代器会抛出ConcurrentModificationException异常，而安全失败的迭代器永远不会抛出这样的异常。

List

1.ArrayList和LinkedList有何区别？

（1.实现；2.查询/添加删除；3.内存）

ArrayList和LinkedList两者都实现了List接口，但是它们之间有些不同。

（1）ArrayList是由Array所支持的基于一个索引的数据结构，所以它提供对元素的随机访问，复杂度为O(1)，但LinkedList存储一系列的节点数据，每个节点都与前一个和下一个节点相连接。所以，尽管有使用索引获取元素的方法，内部实现是从起始点开始遍历，遍历到索引的节点然后返回元素，时间复杂度为O(n)，比ArrayList要慢。

（2）与ArrayList相比，在LinkedList中插入、添加和删除一个元素会更快，因为在一个元素被插入到中间的时候，不会涉及改变数组的大小，或更新索引。

（3）LinkedList比ArrayList消耗更多的内存，因为LinkedList中的每个节点存储了前后节点的引用。

HashMap

1.在Java中，HashMap是如何工作的？

HashMap在Map.Entry静态内部类实现中存储key-value对。HashMap使用哈希算法，在put和get方法中，它使用hashCode()和equals()方法。当我们通过传递key-value对调用put方法的时候，HashMap使用Key hashCode()和哈希算法来找出存储key-value对的索引。Entry存储在LinkedList中，所以如果存在entry，它使用equals()方法来检查传递的key是否已经存在，如果存在，它会覆盖value，如果不存在，它会创建一个新的entry然后保存。当我们通过传递key调用get方法时，它再次使用hashCode()来找到数组中的索引，然后使用equals()方法找出正确的Entry，然后返回它的值。下面的图片解释了详细内容。

其它关于HashMap比较重要的问题是容量、负荷系数和阀值调整。HashMap默认的初始容量是16，负荷系数是0.75。阀值是为负荷系数乘以容量，无论何时我们尝试添加一个entry，如果map的大小比阀值大的时候，HashMap会对map的内容进行重新哈希，且使用更大的容量。容量总是2的幂，所以如果你知道你需要存储大量的key-value对，比如缓存从数据库里面拉取的数据，使用正确的容量和负荷系数对HashMap进行初始化是个不错的做法。

HashMap的工作原理

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用LinkedList来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在LinkedList的下一个节点中。 HashMap在每个LinkedList节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么？它们会储存在同一个bucket位置的LinkedList中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

2.HashMap原理

（1.HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，

2.可以将Entry数组理解为一个个的散列桶。每一个桶实际上是一个单链表。Entry内部类有key,value，hash和next四个字段，其中next也是一个Entry类型。

3.当执行put操作时，会根据key的hashcode定位到相应的桶。

遍历单链表检查该key是否已经存在，存在则覆盖该value；否则新建一个新的Entry，并放在单链表的头部。

4.当通过传递key调用get方法时，它再次使用key.hashCode()来找到相应的散列桶，然后使用key.equals()方法找出单链表中正确的Entry，然后返回它的值。）

回答：底层是数组加链表实现的哈希表。允许null作为键，null作为值。线程不安全。

为什么用数组+链表实现？

利用拉链法解决冲突：把所有的同义词用单链表链接起来。该方法下，哈希表每个单元中存放的不再是元素本身，而是相应同义词单链表的头指针。

HashMap维护了一个Entry数组，Entry内部类有key,value，hash和next四个字段，其中next也是一个Entry类型。

可以将Entry数组理解为一个个的散列桶。每一个桶实际上是一个单链表。当执行put操作时，会根据key的hashcode定位到相应的桶。

遍历单链表检查该key是否已经存在，如果存在，覆盖该value，反之，新建一个新的Entry，并放在单链表的头部。

当通过传递key调用get方法时，它再次使用key.hashCode()来找到相应的散列桶，然后使用key.equals()方法找出单链表中正确的Entry，然后返回它的值。

HashMap：线程不同步。根据key的hashcode进行存储，内部使用静态内部类Node的数组进行存储，默认初始大小为16，每次扩大一倍。当发生Hash冲突时，采用拉链法（链表）。

可以接受为null的键值(key)和值(value)。JDK 1.8中：当单个桶中元素个数大于等于8时，链表实现改为红黑树实现；当元素个数小于6时，变回链表实现。由此来防止hashCode攻击。

3.HashMap和HashSet关系

HashSet 的实现非常简单，它只是封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存

4. HashMap和Hashtable有什么区别？

（1.null 2.同步）

答：HashMap和Hashtable都实现了Map接口，因此很多特性非常相似。但是，他们有以下不同点：
HashMap允许键和值是null，而Hashtable不允许键或者值是null。
Hashtable是同步的，而HashMap不是。因此，HashMap更适合于单线程环境，而Hashtable适合于多线程环境。
HashMap提供了可供应用迭代的键的集合，因此，HashMap是快速失败的。另一方面，Hashtable提供了对键的列举(Enumeration)。
一般认为Hashtable是一个遗留的类。

1. HashSet和TreeSet有什么区别？

答：HashSet是由一个hash表来实现的，因此，它的元素是无序的。add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(1)。
另一方面，TreeSet是由一个树形的结构来实现的，它里面的元素是有序的。因此，add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(logn)。

2.Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢?

以HashSet为例，判断重复的逻辑是：
1. 首先看hashcode是否相同，如果不同，就是不重复的
2. 如果hashcode一样，再比较equals，如果不同，就是不重复的，否则就是重复的。

参考：40个Java集合面试问题、Java集合类

多线程

进程和线程的区别

（1.定义；2.基本；3.资源）

一个进程是一个独立(self contained)的运行环境，它可以被看作一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。Java运行环境是一个包含了不同的类和程序的单一进程。线程可以被称为轻量级进程。线程需要较少的资源来创建和驻留在进程中，并且可以共享进程中的资源。

进程(process)

狭义的定义：进程就是一段程序的执行过程。

广义定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某次数据集合的一次运行活动，它是操作系统分配资源的基本单元。

进程可以看作是程序执行时的实例，是一个分配了系统资源的独立实体。每个进程都在各自独立的地址空间执行，一个进程无法访问另一个进程的变量和数据结构。如果一个进程想要访问其他进程的资源，就必须使用进程间通信机制，包括管道、文件、套接字以及其他形式。
进程状态：进程有三个状态，就绪，运行和阻塞。就绪状态其实就是获取了除cpu外的所有资源，只要处理器分配资源马上就可以运行。运行态就是获取了处理器分配的资源，程序开始执行，阻塞态，当程序条件不够时，需要等待条件满足时候才能执行，如等待I/O操作的时候，此刻的状态就叫阻塞态。

线程(thread)

线程存在于进程中，共享进程的资源（包括它的堆空间）。同一进程里的多个线程将共享同一个堆空间。这跟进程大不相同，一个进程不能直接访问另一个进程的内存。每个线程仍然会有自己的寄存器和栈，而其他线程可以读写堆内存。

通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程可以利用进程所拥有的资源，在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位，由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统多个程序间并发执行的程度。

列举几种不同的创建线程的方法

继承Thread、实现Runnable接口、使用Executor创建线程池

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

1）：适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源

2）：可以避免java中的单继承的限制

参考：Thread与Runnable、Thread与Runnable2

线程的各种状态

New、Runnable、Running、Blocked、Dead

新建(new)：新创建了一个线程对象。
可运行(runnable)：线程对象创建后，其他线程(比如 main线程）调用了该对象的 start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取 cpu 的使用权。
运行(running)：可运行状态(runnable)的线程获得了 cpu 时间片（timeslice），执行程序代码。
阻塞(block)：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice，暂时停止运行。直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种：
(一). 等待阻塞：运行(running)的线程执行 o.wait()方法， JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。
(二). 同步阻塞：运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池(lock pool)中。
(三). 其他阻塞: 运行(running)的线程执行 Thread.sleep (long ms)或 t.join()方法，或者发出了 I/O请求时， JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态。
死亡(dead)：线程 run()、 main()方法执行结束，或者因异常退出了 run()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

实现同步的方式

（1）同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。

（2）同步代码块

即有synchronized关键字修饰的语句块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步

注：同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。

同步方法和同步代码块的区别是什么？

答：区别：
同步方法默认用this或者当前类class对象作为锁；
同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法要更细颗粒度，我们可以选择只同步会发生同步问题的部分代码而不是整个方法；

（3）使用特殊域变量(volatile)实现线程同步/'vɒlətaɪl/

a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制
b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新
c.因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值
d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量

它的原理是每次要线程要访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是从缓存当中读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。这样就保证了同步。

（4）使用重入锁实现线程同步

在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力。
   ReenreantLock类的常用方法有：
   ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
lock() : 获得锁
unlock() : 释放锁
  注：ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用

如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码。如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁

（5）使用局部变量实现线程同步

如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。现在明白了吧，原来每个线程运行的都是一个副本，也就是说存钱和取钱是两个账户，只是名字相同而已。所以就会发生上面的效果。

参考：多线程同步的五种方法

注：一般回答多线程问题可以用取钱存钱或者售票系统为例；

什么是ThreadLocal?

ThreadLocal类的作用是为每个线程都创建一个变量副本, 每个线程都可以修改自己所拥有的变量副本, 而不会影响其他线程的副本. 其实这也是解决线程安全的问题的一种方法.

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单：在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本。

ThreadLocal并不能替代同步机制，两者面向的问题领域不同。同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信的有效方式；而ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源（变量），这样当然不需要对多个线程进行同步了。所以，如果你需要进行多个线程之间进行通信，则使用同步机制；如果需要隔离多个线程之间的共享冲突，可以使用ThreadLocal，这将极大地简化你的程序，使程序更加易读、简洁。

参考：ThreadLocal

什么是死锁(deadlock)？

答：两个线程或两个以上线程都在等待对方执行完毕才能继续往下执行的时候就发生了死锁。结果就是这些线程都陷入了无限的等待中。

简述synchronized和java.util.concurrent.locks.Lock的异同？

（1.接口/关键字；2.trylock 选择性获取/死锁；3.自动/手动释放；）

1. Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现，Lock是代码层面的实现。

2. Lock可以选择性的获取锁，如果一段时间获取不到，可以放弃。synchronized不行，会一根筋一直获取下去。借助Lock的这个特性，就能够规避死锁，synchronized必须通过谨慎和良好的设计，才能减少死锁的发生。（trylock方法）

3. synchronized在发生异常和同步块结束的时候，会自动释放锁。而Lock必须手动释放，所以如果忘记了释放锁，一样会造成死锁。

线程交互

(1)synchronized

　　wait() 与notify()/notifyAll()这三个方法都是Object的方法，并不是线程的方法！

　　wait():释放占有的对象锁，线程进入等待池，释放cpu,而其他正在等待的线程即可抢占此锁，获得锁的线程即可运行程序。而sleep()不同的是，线程调用此方法后，会休眠一段时间，休眠期间，会暂时释放cpu，但并不释放对象锁。也就是说，在休眠期间，其他线程依然无法进入此代码内部。休眠结束，线程重新获得cpu,执行代码。wait()和sleep()最大的不同在于wait()会释放对象锁，而sleep()不会！

　　notify(): 该方法会唤醒因为调用对象的wait()而等待的线程，其实就是对对象锁的唤醒，从而使得wait()的线程可以有机会获取对象锁。调用notify()后，并不会立即释放锁，而是继续执行当前代码，直到synchronized中的代码全部执行完毕，才会释放对象锁。JVM则会在等待的线程中调度一个线程去获得对象锁，执行代码。需要注意的是，wait()和notify()必须在synchronized代码块中调用。

　　notifyAll()则是唤醒所有等待的线程。

(2)Lock

　　使用synchronized方式进行线程交互，用到的是同步对象的wait,notify和notifyAll方法

　　Lock也提供了类似的解决办法，首先通过lock对象得到一个Condition对象，然后分别调用这个Condition对象的：await, signal,signalAll 方法

完整的Lock教程请查看：Lock对象

sleep和wait方法的区别

（1.释放锁；2.使用范围；3.所属类；）　　

　　1、sleep()方法正在执行的线程主动让出CPU（然后CPU就可以去执行其他任务），在sleep指定时间后CPU再回到该线程继续往下执行(注意：sleep方法只让出了CPU，而并不会释放同步资源锁！)；

wait()方法则是指当前线程让自己暂时退让出同步资源锁，以便其他正在等待该资源的线程得到该资源进而运行，只有调用了notify()方法，之前调用wait()的线程才会解除wait状态，可以去参与竞争同步资源锁，进而得到执行。（注意：notify的作用相当于叫醒睡着的人，而并不会给他分配任务，就是说notify只是让之前调用wait的线程有权利重新参与线程的调度）；

　　2、sleep()方法可以在任何地方使用；wait()方法则只能在同步方法或同步块中使用；

　　3、sleep()是线程线程类（Thread）的方法，调用会暂停此线程指定的时间，但监控依然保持，不会释放对象锁，到时间自动恢复；

wait()是Object的方法，调用会放弃对象锁，进入等待队列，待调用notify()/notifyAll()唤醒指定的线程或者所有线程，才会进入锁池，不再次获得对象锁才会进入运行状态；

Linux进程间的通信方式

linux下进程间通信的几种主要手段简介：

管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；
报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
共享内存(shared memory)：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

设计线程池

（1）创建线程池原因：

每一个线程的启动和结束都是比较消耗时间和占用资源的。如果在系统中用到了很多的线程，大量的启动和结束动作会导致系统的性能变卡，响应变慢。为了解决这个问题，引入线程池这种设计思想。

（2）线程池设计思路

　　（1.任务容器；2.线程；3.任务->唤醒；4.循环利用；）

　　1. 准备一个任务容器
　　2. 一次性启动10个消费者线程
　　3. 刚开始任务容器是空的，所以线程都wait在上面。
　　4. 直到一个外部线程往这个任务容器中扔了一个“任务”，就会有一个消费者线程被唤醒notify
　　5. 这个消费者线程取出“任务”，并且执行这个任务，执行完毕后，继续等待下一次任务的到来。
　　6. 如果短时间内，有较多的任务加入，那么就会有多个线程被唤醒，去执行这些任务。
　　在整个过程中，都不需要创建新的线程，而是循环使用这些已经存在的线程。

（3）开发一个自定义线程池

（1.size，任务容器tasks，启动n个线程start()；2.add方法添加任务；3.myThread内部类：run方法-取得task并执行；）

 1 package multiplethread;
 2   
 3 import java.util.LinkedList;
 4   
 5 public class ThreadPool {
 6   
 7     // 线程池大小
 8     int threadPoolSize;
 9   
10     // 任务容器
11     LinkedList<Runnable> tasks = new LinkedList<Runnable>();
12   
13     // 试图消费任务的线程
14   
15     public ThreadPool() {
16         threadPoolSize = 10;
17   
18         // 启动10个任务消费者线程
19         synchronized (tasks) {
20             for (int i = 0; i < threadPoolSize; i++) {
21                 new TaskConsumeThread("任务消费者线程 " + i).start();
22             }
23         }
24     }
25   
26     public void add(Runnable r) {
27         synchronized (tasks) {
28             tasks.add(r);
29             // 唤醒等待的任务消费者线程
30             tasks.notifyAll();
31         }
32     }
33   
34     class TaskConsumeThread extends Thread {
35         public TaskConsumeThread(String name) {
36             super(name);
37         }
38   
39         Runnable task;
40   
41         public void run() {
42             System.out.println("启动： " + this.getName());
43             while (true) {
44                 synchronized (tasks) {
45                     while (tasks.isEmpty()) {
46                         try {
47                             tasks.wait();
48                         } catch (InterruptedException e) {
49                             // TODO Auto-generated catch block
50                             e.printStackTrace();
51                         }
52                     }
53                     task = tasks.removeLast();
54                     // 允许添加任务的线程可以继续添加任务
55                     tasks.notifyAll();
56   
57                 }
58                 System.out.println(this.getName() + " 获取到任务，并执行");
59                 task.run();
60             }
61         }
62     }
63   
64 }

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参考：how2j线程池

线程池

Java里面线程池的顶级接口是Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是ExecutorService。ThreadPoolExecutor是ExecutorService的默认实现。

ThreadPoolExecutor的完整构造方法是：ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) .

corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize-池中允许的最大线程数。

keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit - keepAliveTime 参数的时间单位。

workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute方法提交的 Runnable任务。

threadFactory - 执行程序创建新线程时使用的工厂。

handler - 由于超出线程范围和队列容量而使执行被阻塞时所使用的处理程序。

ThreadPoolExecutor是Executors类的底层实现。

Executors类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。

1. newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

2.newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

3. newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，

那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

4.newScheduledThreadPool

创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();

参考：线程池