java面试:多线程

1、多线程

同步:发送一个指令需要等待返回才能发送下一条(完成一件事才能做下一件)。

异步:发送一个请求不需要等待返回,随时可以再发下一条(一次进行多个事件

线程不安全根本原因是异步,对一个资源多个线程同时操作。

1、什么是线程安全和线程不安全?

​ 压力测试或并发测试,会经常遇到此问题。

举例:假设售票系统有100张票,若线程不安全,A和B同时买了一张票后显示还有999张票,这是错的,应该只有998张票。

线程安全:

​ 安全指多个线程在执行同一段代码的时候采用加锁机制,使每次的执行结果和单线程执行的结构都一样。

线程不安全:

​ 指不提供加锁机制保护,有可能会出现多个线程先后更改数据造成所得的数据是脏数据。

2、引起线程安全问题的原因:

1、线程安全问题都是有全局变量及静态变量引起的。

​ 若每个线程中全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的。

​ 若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则的话就可能影响线程安全

2、解决多线程并发访问资源安全问题的方法:

​ (1)synchronize(只给一个线程执行,完成后才到下一个线程)

​ 用来控制线程同步,保证我们的线程在多线程环境下,不被多个线程同时执行,确保数据完整性。使用方法加在方法上。

​ (2)lock

​ lock的引入让锁有了可操作性,是指我们在需要的时候手动获取锁和释放锁。

3、并发和并行有什么区别?

​ 你吃饭到一半,电话来了,你一直吃完才去接,说明你不支持并发也不支持并行

​ 你吃饭迟到一半,电话来了,你停下来接电话,接完后继续吃饭,说明你支持并发

​ 你吃饭迟到一半,电话来了,你一边打电话一半吃饭,说明你支持并行

并发有处理多个任务的能力不一定要同时进行。同一实体上多个事件。

并行同时处理多个任务的能力。不同实体上多个事件。

4、线程和进程的区别?

​ 1、进程是程序运行和资源分配的基本单位

​ 2、进程拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存资源

​ 3、一个进程可以包含多个线程

5、守护线程是什么?

​ 守护线程(如:GC垃圾回收线程)是个服务线程,服务其他线程(如:用户线程即用户编写的线程)。

6、创建线程有哪几种方式?

​ 1、继承Thread类

继承Thread类重写run()方法。通过start()方法启动

​ 2、实现Runnable接口

​ 定义Runnable接口的实现类,重run()方法,调用start()启动线程。

​ 3、通过Callable和Future创建线程

​ Callable和Runnable很类似,主要区别在于Callable能返回运行结果能抛出异常

执行Callable方式,需要Future的实现类的支持,用于接收运算结果。FutureTask是Future接口的实现类。

public class TestCallable {
  
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo td = new ThreadDemo();
  
        //1.执行 Callable 方式,需要 FutureTask 实现类的支持,用于接收运算结果。
        //参数里面放一个Callable的对象
        FutureTask<Integer> result = new FutureTask<>(td);
  
        new Thread(result).start();
  
        //2.接收线程运算后的结果
        try {
            Integer sum = result.get();  //FutureTask 可用于 闭锁 类似于CountDownLatch的作用,在所有的线程没有执行完成之后这里是不会执行的
            System.out.println(sum);
            System.out.println("------------------------------------");
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  
}
  
class ThreadDemo implements Callable<Integer> {
  
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
  
        for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
            sum += i;
        }
  
        return sum;
    }
  
}

7、Runnable和Callable有什么区别?

​ 1、Runnbale接run()方法返回值void,只是去实现没有返回。

​ 2、Callable能返回结果抛出异常

8、线程有哪些状态?

​ 1、创建状态

​ 继承Thread类获实现Runnable得到线程类,new一个实例,进入初始化状态。

​ 2、就绪状态

​ 调用该对象的start()方法。该线程位于线程池中,等待被线程调度选中,获取cpu使用权。

​ 3、运行状态

​ 线程获得了cpu时间片,执行程序代码。

​ 4、阻塞状态

​ 指线程因某种原因放弃了cpu使用权,暂时停止运行。

​ 5、死亡状态

​ 线程run()、main()方法结束,或因一场退出run()方法。

9、sleep()和wait()有什么区别?

​ 1、sleep():是线程类(Thread)静态方法,让线程进入睡眠状态结束后进入就绪状态和其他线程竞争cpu执行时间。

​ 2、wait():wait()是Object类的方法。让它进入到对象相关的等待池,同时释放对象的机锁,通过notify(),notifyAll()方法唤醒等待的线程。

10、notify()和notifyAll()有什么区别?

​ 1、调用notifyAll()方法唤醒所有wait线程,notify()方法值随机唤醒一个wait线程。唤醒后进入对象锁池中竞争对象锁

​ 2、优先级高的线程竞争获得对象锁概率大没有竞争到的留在锁池,只有再次调用wait()才能进入等待池。竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完synchronize代码块,它会释放该对象锁

11、线程run()方法和start()方法有什么区别?

​ 每个线程通过特定的run()方法完成操作,成为线程体

start()方法用来启动线程

12、创建线程池有哪几种方式?

1、newFixedThreadPool(int nThreads):固定线程池

​ 创建固定长度的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,知道达到线程池的最大数量,这是线程规模将不再变化,当线程发生为预期的错误而结束时,线程池会补充一个新的线程。

/**
 * @author fangshixiang@vipkid.com.cn
 * @description
 * @date 2018-11-04 10:13
 */
public class Main {

    //创建一个固定线程池
    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);


    //向kafka里推送消费
    public static void push2Kafka(Object msg) {
        executor.execute(() -> {
            try {
                //模拟 占用的内存大小
                Byte[] bytes = new Byte[1024 * 1000 * 1000];
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->任务放到线程池:" + msg);
                TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }


    public static void main(String[] args) {

        //模拟高并发环境下  一直向线程池里面不停的塞任务
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println("塞任务start..." + i);
            push2Kafka(i);
            System.out.println("塞任务end..." + i);
        }

    }
}

2、newCachedThreadPool():缓存线程池

​ 创建一个缓存的线程池,当线程池规模超过处理需求,将自动回收空闲线程需求增加是自动添加新线程,不存在任何限制。

3、newSingleThreadExecutor():单线程执行

​ 单线程的Executor,创建单个线程执行任务,这个线程结束,会创建新的来代替它。

4、newScheduledThreadPool(intcorePoolSize)

​ 创建固定长度线程池,且延迟或定时的方式执行任务。

13、线程池包含哪些状态?

1、RUNNING:

​ 线程池一旦创建就处于这个状态,能接收新任务对已排队任务进行处理

2、SHUTDOWN:

​ 调用shutdown()方法,线程有running转变为shutdown,接收任务,但能处理已排队任务

3、STOP:

​ 调用shutdownNow()方法,线程池有(running或shutdown)转变为stop状态。不接收新任务不处理已排队任务

4、TIDYING:

​ 1、SHUTDOWN状态下,任务数为0,任务终止,线程池转变为TIDYING状态。

​ 2、SHUTDOWN状态,任务队列为空,线程池转变为TIDYING 状态

​ 3、STOP状态,任务为空

5、TERMINATED:

​ terminated状态下线程彻底终止

14、java中怎么保证多线程的运行安全?

​ 线程的安全性问题体现在:

​ 1、原子性:一个或多个操作cpu执行过程中不被中断的特性。(atomic、aynchronized、lock)

​ 2、可见性:一个线程对共享变量的修改。(synchronized、volatitle、lock)

​ 3、有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。(happers-before原则)

15、什么是死锁?

​ 指两个或两个以上进程竞争资源造成的一种阻塞现象。

16、怎么防止死锁?

​ 死锁的四个必要条件:

1、互斥条件进程分配到的资源不允许其他进程访问,若其他进程访问资源,只能等待,直至占有该资源的进程使用完成。

2、请求和保持条件:进程获取资源后,又对其他资源发出请求,但该资源可能被其他进程占有,此事请求阻塞,但又对自己获得的资源保持不放

3、不可剥夺条件:已获得的资源,不可被剥夺

4、环路等待条件:死锁后,若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

只要上述条件之一不满足就不会发生死锁。

17、ThreadLocal是什么?有哪些使用场景?

​ ThreadLocal是线程本地存储,在每个线程中都创建了一个ThreadLocalMap对象,每个线程可以访问自己内部ThreadLocalMap对象内的value。能避免资源在多线程键共享

​ 使用场景:经典的场景是为每个线程分配一个 JDBC 连接 Connection。这样就能保证每个线程都在各自的 Connection 上进行数据库的操作。还有 session 管理等问题

public class TestThreadLocal {
    
    //线程本地存储变量
    private static final ThreadLocal<Integer> THREAD_LOCAL_NUM = new ThreadLocal<Integer>() {
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };
 
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i <3; i++) {//启动三个线程
            Thread t = new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    add10ByThreadLocal();
                }
            };
            t.start();
        }
    }
    
    /**
     * 线程本地存储变量加 5
     */
    private static void add10ByThreadLocal() {
        for (int i = 0; i <5; i++) {
            Integer n = THREAD_LOCAL_NUM.get();
            n += 1;
            THREAD_LOCAL_NUM.set(n);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : ThreadLocal num=" + n);
        }
    }
    
}
打印结果:启动了 3 个线程,每个线程最后都打印到 "ThreadLocal num=5",而不是 num 一直在累加直到值等于 15
Thread-0 : ThreadLocal num=1
Thread-1 : ThreadLocal num=1
Thread-0 : ThreadLocal num=2
Thread-0 : ThreadLocal num=3
Thread-1 : ThreadLocal num=2
Thread-2 : ThreadLocal num=1
Thread-0 : ThreadLocal num=4
Thread-2 : ThreadLocal num=2
Thread-1 : ThreadLocal num=3
Thread-1 : ThreadLocal num=4
Thread-2 : ThreadLocal num=3
Thread-0 : ThreadLocal num=5
Thread-2 : ThreadLocal num=4
Thread-2 : ThreadLocal num=5
Thread-1 : ThreadLocal num=5

18、说一下synchronized底层原理?

​ synchronized可以保证方法或者代码块在运行时,同一时刻只有一个方法可以进入临界区保证共享变量的内存可见性。

java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础:

  • 普通同步方法,锁是当前实例对象
  • 静态同步方法,锁是当前类的class对象
  • 同步方法块,锁是括号里面的对象

19、synchronized和volatile的区别是什么?

​ volatile是一个很老的关键字,jdk诞生时它就有了。作用是内存可见性防止指令重排序

  • volatile本质是告诉jvm当前变量在寄存器(工作内存)中的值不确定,需要从主存中读取。synchronized是锁当前变量只有当前线程可以访问该变量
  • volatile仅能使用在变量级别,synchronized则可以使用在变量、方法和类
  • volatile实现修改可见性但不能保证原子性。而synchronized可以修改可见性和原子性。
  • volatile不会造成线程阻塞,synchronized可能会造成线程阻塞。
  • volatile标记变量不会被编译器优化,synchronized标记变量可以被编译器优化。

20、synchronized和Lock有什么区别?

​ 1、synchronized是java内置关键字,在jvm层面,lock是个java类。

​ 2、synchronized无法判断是否获取锁的状态,lock可以判断是否获取锁;

​ 3、synchronized自动释放锁,lock手动释放锁。

原文地址:https://blog.csdn.net/sufu1065/article/details/88051083

原文地址:https://www.cnblogs.com/zhouyongyin/p/13407831.html