面试简单整理之多线程

35.并行和并发有什么区别?

并行就是同一时刻有多个事件执行;并发就是在同一时间间隔多个事件分别执行,宏观上造成同时执行的假象。
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36.线程和进程的区别?

进程是资源(CPU、内存等)分配的基本单位,它是程序执行时的一个实例。程序运行时系统就会创建一个进程,并为它分配资源,然后把该进程放入进程就绪队列,进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间,程序开始真正运行。
线程是程序执行时的最小单位,它是进程的一个执行流,是CPU调度和分派的基本单位,一个进程可以由很多个线程组成,线程间共享进程的所有资源,每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行,在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作,每个请求分配一个线程来处理。
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37.守护线程是什么?

守护线程是服务线程,为用户线程提供服务。当所有用户线程结束后,守护线程就会结束。例如垃圾回收线程
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38.创建线程有哪几种方式?

创建线程的三种方式

39.说一下 runnable 和 callable 有什么区别?

runnable没有返回值,不能抛出异常;callable有返回值, 可以抛出异常,返回值以Future包装
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40.线程有哪些状态?

线程的5种状态及转换

41.sleep() 和 wait() 有什么区别?

sleep()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
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42.notify()和 notifyAll()有什么区别?

先说两个概念:锁池和等待池

锁池:假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁,而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块),由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权,但是该对象的锁目前正被线程A拥有,所以这些线程就进入了该对象的锁池中。
等待池:假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法,线程A就会释放该对象的锁后,进入到了该对象的等待池中
Reference:java中的锁池和等待池
然后再来说notify和notifyAll的区别

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。
当有线程调用了对象的 notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或 notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便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后只要一个线程会由等待池进入锁池,而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争
优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若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()方法,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。
Reference:线程间协作:wait、notify、notifyAll
综上,所谓唤醒线程,另一种解释可以说是将线程由等待池移动到锁池,notifyAll调用后,会将全部线程由等待池移到锁池,然后参与锁的竞争,竞争成功则继续执行,如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而notify只会唤醒一个线程。
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43.线程的 run()和 start()有什么区别?

start方法是线程进入就绪状态,等待获取CPU时间;获取cpu时间后,由cpu调用run方法。
线程的run()方法是由java虚拟机直接调用的,如果我们没有启动线程(没有调用线程的start()方法)而是在应用代码中直接调用run()方法,那么这个线程的run()方法其实运行在当前线程(即run()方法的调用方所在的线程)之中,而不是运行在其自身的线程中,从而违背了创建线程的初衷;
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44.创建线程池有哪几种方式?

Executors提供的线程池配置方案 
1、构造一个固定线程数目的线程池,配置的corePoolSize与maximumPoolSize大小相同,同时使用了一个无界LinkedBlockingQueue存放阻塞任务,因此多余的任务将存在再阻塞队列,不会由RejectedExecutionHandler处理 
2、构造一个缓冲功能的线程池,配置corePoolSize=0,maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,keepAliveTime=60s,以及一个无容量的阻塞队列 SynchronousQueue,因此任务提交之后,将会创建新的线程执行;线程空闲超过60s将会销毁 
3、构造一个只支持一个线程的线程池,配置corePoolSize=maximumPoolSize=1,无界阻塞队列LinkedBlockingQueue;保证任务由一个线程串行执行 
4、构造有定时功能的线程池,配置corePoolSize,无界延迟阻塞队列DelayedWorkQueue;有意思的是:maximumPoolSize=Integer.MAX_VALUE,由于DelayedWorkQueue是无界队列,所以这个值是没有意义的
5、newWorkStealingPool(int parallelism),这是一个经常被人忽略的线程池,Java 8 才加入这个创建方法,其内部会构建ForkJoinPool,利用Work-Stealing算法,并行地处理任务,不保证处理顺序。
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45.线程池都有哪些状态?

1、RUNNING
(1) 状态说明:线程池处在RUNNING状态时,能够接收新任务,以及对已添加的任务进行处理。 
(02) 状态切换:线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说,线程池被一旦被创建,就处于RUNNING状态,并且线程池中的任务数为0!

2、 SHUTDOWN
(1) 状态说明:线程池处在SHUTDOWN状态时,不接收新任务,但能处理已添加的任务。 
(2) 状态切换:调用线程池的shutdown()接口时,线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。

3、STOP
(1) 状态说明:线程池处在STOP状态时,不接收新任务,不处理已添加的任务,并且会中断正在处理的任务。 
(2) 状态切换:调用线程池的shutdownNow()接口时,线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。

4、TIDYING
(1) 状态说明:当所有的任务已终止,ctl记录的”任务数量”为0,线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时,会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的,若用户想在线程池变为TIDYING时,进行相应的处理;可以通过重载terminated()函数来实现。 
(2) 状态切换:当线程池在SHUTDOWN状态下,阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时,就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。 
当线程池在STOP状态下,线程池中执行的任务为空时,就会由STOP -> TIDYING。

5、 TERMINATED
(1) 状态说明:线程池彻底终止,就变成TERMINATED状态。 
(2) 状态切换:线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED。
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46.线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别?

execute和submit都属于线程池的方法,execute只能提交Runnable类型的任务,而submit既能提交Runnable类型任务也能提交Callable类型任务。

execute会直接抛出任务执行时的异常,submit会吃掉异常,可通过Future的get方法将任务执行时的异常重新抛出。

execute所属顶层接口是Executor,submit所属顶层接口是ExecutorService,实现类ThreadPoolExecutor重写了execute方法,抽象类AbstractExecutorService重写了submit方法。
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47.在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

当多个线程要共享一个实例对象的值得时候,那么在考虑安全的多线程并发编程时就要保证下面3个要素:

原子性(Synchronized, Lock)
有序性(Volatile,Synchronized, Lock)
可见性(Volatile,Synchronized,Lock)

当然由于synchronized和Lock保证每个时刻只有一个线程执行同步代码,所以是线程安全的,也可以实现这一功能,但是由于线程是同步执行的,所以会影响效率。

下面是对3个要素的详细解释:
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。
在Java中,基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作,即这些操作是不可被中断的,要么执行,要么不执行。
可见性:指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。
当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取共享变量时,它会去内存中读取新值。
普通的共享变量不能保证可见性,因为普通共享变量被修改后,什么时候被写入主存是不确定的,当其他线程去读取时,此时内存中可能还是原来的旧值,因此无法保证可见性。
更新主存的步骤:当前线程将其他线程的工作内存中的缓存变量的缓存行设置为无效,然后当前线程将变量的值跟新到主存,更新成功后将其他线程的缓存行更新为新的主存地址
其他线程读取变量时,发现自己的缓存行无效,它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后,然后去对应的主存读取最新的值。

有序性:即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
在Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。
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48.多线程锁的升级原理是什么?

锁的种类:
偏向锁--轻量锁--重量锁

当synchronized区域长期都由同一个线程加锁、解锁时,jvm就用偏向锁来做,它的加锁解锁比轻量锁操作起来指令更加简化。不过一旦有其他线程使用synchronized区域,即使没有线程间竞争,也会把偏向锁升级为轻量锁,当然如果发生线程竞争就再升级为对象锁。
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49.什么是死锁?

  多个进程在运行过程中因竞争资源而陷入僵局,若无外力作用,都将无法往前推进。

  死锁的必要条件:互斥条件(资源只能由一个进程获得);请求与保持条件(一个进程因请求被占用资源而发生阻塞时,对已获得的资源保持不放);不剥夺条件(任何一个资源在没被该进程释放之前,任何其他进程都无法对他剥夺占用);循环等待条件(当发生死锁时,所等待的进程必定会形成一个环路(类似于死循环),造成永久阻塞)。

50.怎么防止死锁?

  设置加锁顺序(安装一定的顺序加锁);设置加锁的时限(超时重试);死锁检测

51.ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?

ThreadLocal是线程的局部变量,这些变量只能在这个线程内被读写,在其他线程内是无法访问的。 ThreadLocal 定义的通常是与线程关联的私有静态字段(例如,用户ID或事务ID)。:对于同一个static ThreadLocal,不同线程只能从中get,set,remove自己的变量,而不会影响其他线程的变量。

1、ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

2、ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值。

场景:
数据库连接
session
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52.说一下 synchronized 底层实现原理?

每个对象有一个监视器锁(monitor)。当monitor被占用时就会处于锁定状态,线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权,过程如下:

如果monitor的进入数为0,则该线程进入monitor,然后将进入数设置为1,该线程即为monitor的所有者。
如果线程已经占有该monitor,只是重新进入,则进入monitor的进入数加1。
如果其他线程已经占用了monitor,则该线程进入阻塞状态,直到monitor的进入数为0,再重新尝试获取monitor的所有权。

执行monitorexit的线程必须是objectref所对应的monitor的所有者。

指令执行时,monitor的进入数减1,如果减1后进入数为0,那线程退出monitor,不再是这个monitor的所有者。其他被这个monitor阻塞的线程可以尝试去获取这个 monitor 的所有权。

通过这两段描述,我们应该能很清楚的看出Synchronized的实现原理,Synchronized的语义底层是通过一个monitor的对象来完成,其实wait/notify等方法也依赖于monitor对象,这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法,否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException的异常的原因。
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53.synchronized 和 volatile 的区别是什么?

1)volatile本质是告诉JVM当前变量在寄存器中的值是不确定的,需要从主存中读取。synchronized则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其它线程被阻塞。

   2)volatile仅能使用在变量级别,synchronized则可以使用在变量、方法。

   3)volatile仅能实现变量修改的可见性,而synchronized则可以保证变量修改的可见性和原子性。《Java编程思想》上说,定义long或double时,如果使用volatile关键字(简单的赋值与返回操作),就会获得原子性。(常规状态下,这两个变量由于其长度,其操作不是原子的)

   4)volatile不会造成线程阻塞,synchronized会造成线程阻塞。

   5)使用volatile而不是synchronized的唯一安全情况是类中只有一个可变的域。

5、当一个域的值依赖于它之前的值时,volatile就无法工作了,如n=n+1,n++等。如果某个域的值受到其他域的值的限制,那么volatile也无法工作,如Range类的lower和upper边界,必须遵循lower<=upper的限制
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54.synchronized 和 Lock 有什么区别?

1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问;

2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。

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; 6.Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。
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56.说一下 atomic 的原理? 

  CAS算法是由硬件直接支持来保证原子性的,有三个操作数:内存位置V、旧的预期值A和新值B,当且仅当V符合预期值A时,CAS用新值B原子化地更新V的值,否则,它什么都不做。

57.并发包 :CountDownLatch(闭锁),CyclicBarrier (栅栏)

多线程之CountDownLatch和CyclicBarrier的区别和用法  

原文地址:https://www.cnblogs.com/nzxj/p/10470358.html