多線程

筆者能力有限，總結(jié)有誤的地方，請(qǐng)讀者協(xié)作更正。

1.什么是線程？

線程是操作系統(tǒng)中運(yùn)算調(diào)度的最小單位，包含在進(jìn)程中； 使用多線程在處理密集任務(wù)的時(shí)候可以提速。Java語(yǔ)言對(duì)多線程提供了很好的支持。

2.線程和進(jìn)程的區(qū)別？

一個(gè)進(jìn)程可以有很多線程，每條線程執(zhí)行不同的任務(wù)。 不同進(jìn)程有不同的內(nèi)存空間，所有的線程共享一塊內(nèi)存空間。 每個(gè)線程都有單獨(dú)的棧內(nèi)存用來(lái)存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)。

3 .線程的實(shí)現(xiàn)方式？

繼承Thread類，實(shí)現(xiàn)Runnable接口；

Java繼承的單根性，實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫(xiě)run（）方法實(shí)現(xiàn)線程。

4.Start和Run的區(qū)別？

Start啟動(dòng)新創(chuàng)建的線程，start內(nèi)部調(diào)用run方法；

直接調(diào)用run方法，只會(huì)在原來(lái)的線程中調(diào)用，沒(méi)有新的線程啟動(dòng)，start方法會(huì)啟動(dòng)新線程。

5. Runable和Callable有什么不同？

Runnable從jdk1.0就開(kāi)始有的，Callable是jdk1.5增加的； Callable的call（）方法可以有返回值和拋出異常，Runnable的run（）方法沒(méi)有這些功能； Callable還可以返回裝載有計(jì)算結(jié)果的Future對(duì)象。

6. Java的內(nèi)存模型？

Java的內(nèi)存模型規(guī)定和指引了java程序在不同的內(nèi)存架構(gòu)，CPU和操作系統(tǒng)之間有確定性的行為； 它們?cè)诙嗑€程的情況下尤其重要，內(nèi)存模型為多線程之間的可見(jiàn)性提供了保證；

內(nèi)存模型中有一塊共享的內(nèi)存空間——主內(nèi)存，持有所有線程的共享變量，各個(gè)線程的的本地內(nèi)存持有的僅是共享變量的副本；

當(dāng)線程A發(fā)生變化的時(shí)候，將副本信息刷新到主內(nèi)存中；線程B在主內(nèi)存中讀取線程A改變的信息。

7. volatile變量是什么？

在并發(fā)編程中缺少同步的情況下，多線程對(duì)成員變量的操作是透明的，其它線程可見(jiàn)； vlatile可以保證下一個(gè)讀取操作會(huì)在前一個(gè)寫(xiě)操作之后發(fā)生，只有成員變量才能使用它。

8. 什么是線程安全？Vector是一個(gè)線程安全類么？

多線程情況下，同時(shí)執(zhí)行一段代碼，運(yùn)行結(jié)果和單線程保持一致，就是線程安全；

Vector是用同步方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全的；ArrayList不是線程安全的；

9. Java中的競(jìng)態(tài)條件？例子

多線程對(duì)一些資源的競(jìng)爭(zhēng)，首先要執(zhí)行的程序競(jìng)爭(zhēng)失敗重新排隊(duì)，導(dǎo)致整個(gè)流程沒(méi)有按照預(yù)期的順序處理，出現(xiàn)一些不確定的，很難發(fā)現(xiàn)的bug，這種情況是競(jìng)態(tài)條件； 例如：無(wú)序處理

10. Java中如何停止一個(gè)線程？

沒(méi)有停止線程的API； JDK1.0提供，stop（），suspend（），resume（）等控制線程的方法，已經(jīng)被被棄用，太暴力； 當(dāng)run（）或者call（）方法執(zhí)行完之后線程會(huì)自動(dòng)結(jié)束； 手動(dòng)結(jié)束，可以調(diào)用interrupt（）來(lái)中斷線程，有一個(gè)中斷標(biāo)志。

11. 一個(gè)線程發(fā)生異常時(shí)會(huì)怎樣？

沒(méi)有捕獲線程會(huì)停止執(zhí)行，拋異常UncaughtExceptionHandler； JVM內(nèi)部提供了Thread.getUncaughtExceptionHandler()來(lái)查詢線程是否設(shè)置異常處理。

12. 如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線程之間共享數(shù)據(jù)？

可以通過(guò)共享對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)；

13.Notify和NotifyAll的區(qū)別？

Notify（）喚醒單個(gè)線程； notifyAll（）喚醒所有的線程，讓他們爭(zhēng)奪鎖。

14. 為什么wait，notify、notifyall這些方法不在thread類里面？

這些方法防放在Object類里面； 因?yàn)閖ava提供的鎖是對(duì)象級(jí)的鎖，而不是線程級(jí)的鎖，每個(gè)對(duì)象都有鎖，通過(guò)線程獲得； 定義在Thread里面，不符合對(duì)象鎖的設(shè)計(jì)。

15. 什么是ThreadLocal變量？

本地線程變量； 讓每一個(gè)線程都有ThredLocal，競(jìng)態(tài)條件就被消除；

對(duì)于頻繁創(chuàng)建對(duì)象的線程，使用它可以減少對(duì)象的創(chuàng)建個(gè)數(shù)，在線程本地內(nèi)存中持有變量副本，不用每次都創(chuàng)建；

例如：使用ThreadLocal可以讓SimpleDateFormat變成線程安全的；

16. Interrupted和isInterrupted方法的區(qū)別?

前者會(huì)將中斷狀態(tài)清除，后者不會(huì)； Java多線程中的中斷機(jī)制是用內(nèi)部標(biāo)識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)用interrupt來(lái)中斷一個(gè)線程會(huì)設(shè)置一個(gè)中斷標(biāo)志true，查詢中斷狀態(tài)的時(shí)候，標(biāo)志會(huì)被清除； 后者用來(lái)查詢中斷狀態(tài)不會(huì)改變中斷狀態(tài)標(biāo)志； 前者是靜態(tài)的，后者是非靜態(tài)的；

17. 為什么wait和notify方法要在同步代碼塊中調(diào)用？

強(qiáng)制要求的，不這樣做會(huì)拋異常IllegalMonitorStateException； 避免二者之間產(chǎn)生競(jìng)態(tài)條件；

18. Java中的同步集合與并發(fā)集合的區(qū)別？

同步集合與并發(fā)集合都為對(duì)線程提供了合適的線程安全的集合，并發(fā)集合擴(kuò)展性更高；

Java5之前，只有同步集合，且在多線程并發(fā)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致?tīng)?zhēng)搶，阻礙看程序的擴(kuò)展性；

Java5之后，出現(xiàn)并發(fā)集合，例如ConcurrentHashMap，不僅提供線程安全，還用鎖分離和內(nèi)部分區(qū)等，擴(kuò)展性更好。

19. Java中堆和棧有什么不同？

棧是一塊和線程緊密相關(guān)的內(nèi)存區(qū)域，每個(gè)線程都有自己的棧內(nèi)存，用于存儲(chǔ)本地變量，方法參數(shù)和棧調(diào)用，一個(gè)棧中存儲(chǔ)的變量對(duì)其它線程不可見(jiàn)；

堆是所有線程共享的一片公共內(nèi)存區(qū)域，對(duì)象都在堆中創(chuàng)建； 為了提升效率，線程會(huì)從堆中弄一個(gè)緩存到自己的棧；

在多線程情況下，從公共內(nèi)存中讀取變量存在線程不安全問(wèn)題，使用volatile變量可以保證線程安全。

20. 什么是線程池？為什么要使用它？

創(chuàng)建若干數(shù)量的線程來(lái)等待響應(yīng)處理，就叫線程池，線程池里面的線程叫工作線程； Java API提供了Execution框架可以創(chuàng)建不同的線程池；

Why？ 創(chuàng)建線程需要花費(fèi)昂貴的資源和時(shí)間，任務(wù)來(lái)了,在創(chuàng)建的話,響應(yīng)時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，影響效率；

可以創(chuàng)建單線程池，每次處理一個(gè)任務(wù)；

可以創(chuàng)建固定數(shù)量的線程池，或者可擴(kuò)展的線程池來(lái)處理 多任務(wù)；

比喻：線程池比喻 公交場(chǎng)

21. 如何解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題？

一個(gè)線程生產(chǎn)任務(wù)，提供給其它線程進(jìn)行消費(fèi) ，這就是屬于生產(chǎn)者消費(fèi)者模型；

生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題，可以通過(guò)線程之間的通訊來(lái)解決，java API提供了wait和notify方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題； 更好的方法是Semaphore或者BlockingQueue來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者模型。

22. 如何避免死鎖？

死鎖是兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行的時(shí)候，爭(zhēng)奪資源造成相互等待，程序卡死的一種現(xiàn)象；

死鎖的發(fā)生存在下面四個(gè)條件：

互斥條件，一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程調(diào)用；

請(qǐng)求與保持條件，一個(gè)進(jìn)程獲得資源阻塞時(shí)，對(duì)已經(jīng)獲得的資源保持不放；

不剝奪條件，進(jìn)程已經(jīng)獲得資源，在未使用完成之前，不強(qiáng)行剝奪；

循環(huán)等待條件，進(jìn)程之間頭尾相接等待資源釋放；

避免死鎖就是阻止循環(huán)等待條件，將系統(tǒng)中的所有資源設(shè)置標(biāo)志位，排序，規(guī)定所有的進(jìn)程在申請(qǐng)資源的時(shí)候按順序執(zhí)行（升序或降序）；

23. Java中活鎖和死鎖的區(qū)別？

活鎖，就是進(jìn)程的狀態(tài)可以改變，但是不能夠執(zhí)行； 例如,走廊里兩個(gè)人相遇，一個(gè)讓一個(gè),一直讓不開(kāi)的現(xiàn)象。

死鎖，就是進(jìn)程的狀態(tài)不能改變，也不能夠執(zhí)行； 例如,走廊里兩個(gè)人相遇，堵在那兒不動(dòng)的現(xiàn)象。

24. 怎樣檢查一個(gè)線程是否擁有鎖？

Java.lang.Thread中有一個(gè)方法holdsLock（），返回true，當(dāng)前線程持有鎖；

25. Java中synchronized和RentrantLock有什么不同？

它們都是鎖；

使用synchronized關(guān)鍵字作為鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)互斥，它可以鎖方法，鎖語(yǔ)句塊，鎖對(duì)象，但是不能夠擴(kuò)展鎖之外的方法或者邊界，嘗試獲取鎖時(shí)候中途不能取消等；

Java5之后的lock接口提供了更為復(fù)雜的控制來(lái)解決并發(fā)問(wèn)題； RentrantLock類實(shí)現(xiàn)了Lock，它擁有synchronized相同的并發(fā)性和內(nèi)存語(yǔ)義且擴(kuò)展性更好。

26. 有3個(gè)線程，怎樣保證他們按照順序執(zhí)行？

有很多種方法； 可以使用join（）方法在一個(gè)線程中啟動(dòng)另一個(gè)線程，

比如：A，B，C三個(gè)線程；將A join到b中，b join到c中，先啟動(dòng)C線程，按照c-b-a的順序執(zhí)行；

27. Thread類中的yield方法有什么作用？

可以暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對(duì)象，讓優(yōu)先級(jí)高的先執(zhí)行；

它是一個(gè)靜態(tài)方法，保證當(dāng)前線程放棄CPU占用，而不保證優(yōu)先級(jí)高的就一定執(zhí)行，有可能線程剛暫停又立馬恢復(fù)；

28. Java中的ConcurrentHashMap的并發(fā)度是什么？

ConcurrentHashMap把實(shí)際的map劃分為若干部分來(lái)實(shí)現(xiàn)它的可擴(kuò)展性和線程安全；

這種劃分是使用并發(fā)度獲得的，它是ConcurrentHashMap類構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)構(gòu)造參數(shù)，默認(rèn)值是16，這樣能在多線程情況下避免爭(zhēng)用。

29. 如果你提交任務(wù)時(shí)候，線程池已經(jīng)滿，會(huì)發(fā)生什么？

會(huì)拋異常RejectedExecutionException；因?yàn)樵诜菙U(kuò)展線程池的情況下該線程任務(wù)不能夠被調(diào)度。 **

1. Java中線程池中的submit和execute方法有什么區(qū)別？**

兩個(gè)方法都可以向線程池提交任務(wù)；

execute方法的返回值類型是void，定義在Execotor接口中；

Submit方法返回持有計(jì)算結(jié)果的future對(duì)象，它定義在ExecutorService接口中，它擴(kuò)展了Exector接口；

其它的線程池類ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法；

31. 什么是阻塞式方法？

指程序會(huì)等待該方法完成，期間不會(huì)做其它的事情； ServerSocket類的accept方法就是阻塞式方法，會(huì)一直等待客戶端連接；

阻塞指的是線程在調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會(huì)被掛起，直到得到結(jié)果之后才會(huì)返回；

32. Java中的ReadWriteLock是什么？

讀寫(xiě)鎖，用來(lái)提升并發(fā)程序性能； Java5 新增的接口，一個(gè)讀寫(xiě)鎖維護(hù)一對(duì)關(guān)聯(lián)的鎖，一個(gè)用于讀操作，一個(gè)用于寫(xiě)操作；

讀鎖是共享的，寫(xiě)鎖是獨(dú)占的。

33. 多線程中的忙循環(huán)是什么？

忙循環(huán)就是開(kāi)發(fā)者用空循環(huán)讓一個(gè)線程等待，一直持有CPU的控制；

不像wait（），sleep（），yield（）等方法，放棄了CPU的控制；

好處是保留CPU緩存，減少線程等待，避免重建緩存。

34. 如果同步塊內(nèi)的線程拋出異常會(huì)發(fā)生什么？

線程會(huì)釋放鎖；

35. 單例模式的雙檢鎖是什么 ？

它是用來(lái)創(chuàng)建線程安全的，寫(xiě)單例模式的老方法；

當(dāng)單例實(shí)例第一次被創(chuàng)建時(shí)候它試圖用單個(gè)鎖進(jìn)行性能優(yōu)化，但是由于太過(guò)復(fù)雜幾乎沒(méi)人用。

36. 如何在java中創(chuàng)建線程安全的singleton？

雙檢索實(shí)現(xiàn)單例；

也可以通過(guò)JVM的類加載和靜態(tài)變量初始化特征來(lái)創(chuàng)建單例；

或者利用枚舉實(shí)現(xiàn)；

以上三種都是線程安全的可用的； **

1. 寫(xiě)出3條你遵循的多線程最佳實(shí)踐？**

1）給線程起一個(gè)有意義的名字 方便找bug或追蹤線程執(zhí)行；

2）避免鎖定和縮小同步范圍 鎖花費(fèi)的代價(jià)高昂，且上下文切換更耗費(fèi)時(shí)間和空間，最低限度的使用同步鎖，縮小臨界區(qū)，有利于提升性能。

3）多用同步類，少用wait和notify CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger?等這些同步類簡(jiǎn)化了編碼操作； 而wait和notify很難實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜控制流控制； 使用高級(jí)的同步工具有利于優(yōu)化線程；

4）多用并發(fā)集合少用同步集合 并發(fā)集合比同步集合擴(kuò)展性好

38. 如何強(qiáng)制啟動(dòng)一個(gè)線程？

線程是被線程 調(diào)度器控制的，java中沒(méi)有提供響應(yīng)的API。

39. Java多線程中調(diào)用wait和sleep的方法有什么不同？

都可以讓線程進(jìn)入等待狀態(tài)； wait方法用于線程間通信，如果等待條件為真且其它線程被喚醒是它會(huì)釋放鎖；

sleep方法僅僅是釋放CPU的資源，讓當(dāng)前線程停止執(zhí)行，不會(huì)釋放鎖；

- 其它

1.CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什么不同？

CyclicBarrier和CountDownLatch都可以讓一組線程等待其它線程； 不同點(diǎn)是CountdownLatch不能重新使用。

2.什么是FutureTask？

在java并發(fā)編程中，F(xiàn)utrueTask表示一個(gè)可以取消的異步運(yùn)算；

它有啟動(dòng)運(yùn)算，取消運(yùn)算，查詢運(yùn)算，取回運(yùn)算等方法，只有單運(yùn)算完成才能取回結(jié)果，運(yùn)算未完成get將會(huì)被阻塞。

異步運(yùn)算也是調(diào)用Runnable接口，可以交給Executor來(lái)執(zhí)行。

3.為什么應(yīng)該在循環(huán)中檢查等待條件？

處在等待狀態(tài)的線程可能會(huì)收到錯(cuò)誤報(bào)警和偽喚醒，不在循環(huán)中檢查等待，程序就會(huì)在沒(méi)有滿足條件的情況下退出；

當(dāng)一個(gè)線程被notify時(shí)候，并不認(rèn)為它原來(lái)的狀態(tài)仍然有效，因?yàn)檫@段時(shí)間它有可能改變。

4.如何在java中獲取線程堆棧？

JVM會(huì)把所有線程的狀態(tài)存到日志文件，或者輸出到控制臺(tái)；

Windows中Ctrl+Break組合鍵獲??； Linux下用kill -3 命令獲??； 業(yè)可以用jps這個(gè)工具找到id；

5.JVM中的那個(gè)參數(shù)是用來(lái)控制線程的棧堆大小的？

-Xss用來(lái)控制線程棧堆大??；

6.Java中的semaphore是什么？

是一種新的同步類，是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)；

信號(hào)量維護(hù)了一個(gè)許可集合，未經(jīng)許可的線程請(qǐng)求會(huì)被阻塞，獲得許可請(qǐng)求才可以進(jìn)入排隊(duì)狀態(tài)；

Semaphore只對(duì)可用許可的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；

信號(hào)量常用在多線程代碼種，比如數(shù)據(jù)庫(kù)連接池等

7.Swing是線程安全的么？ 為什么？

不是線程安全的；

因?yàn)閟wing的提供的組件不能再多線程中進(jìn)行修改，所有對(duì)GUI組件的更新都需要在AWT線程中完成；

而swin提供了同步和異步兩種回調(diào)方法來(lái)進(jìn)行更新；

8.Java中的invokeAndWait和invokeLater方法有什么區(qū)別？

作用都是從當(dāng)前線程更新GUI組件； 前者同步更新GUI組件，比如一個(gè)進(jìn)度條，一旦更新了，進(jìn)度條就要做出相應(yīng)改變；

后者請(qǐng)求派線程更新組件，比如一個(gè)進(jìn)度條，一旦更新，并沒(méi)有更新，需要等待派發(fā)線程完成更新，才最終更新。

9.Swing API中的哪些方法是線程安全的 ？

Swing不是線程安全的，它的一些方法是線程安全的；

比如：repaint（），revalidata（），JTextComponent的setText（）方法和JTextArea的insert（）方法和append（）方法等。

10.Java中volatile變量和atomic變量有什么不同？

Java中的volatile變量可以確保先行關(guān)系，寫(xiě)操作會(huì)發(fā)生在后續(xù)的讀操作之前，但是并不能保證原子性；

例如用volatile修飾count變量，那么count++操作就不是原子性的； AtomicInteger類提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性；

11.Java中的fork join框架是什么 ？

Fork join框架是JDK7出現(xiàn)的一款工具，java開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)它，充分利用現(xiàn)代服務(wù)器上的多出來(lái)器；

可以將所有可用的處理能力調(diào)用起來(lái)提升程序性能；

它使用了工作竊取算法，可以完成更多任務(wù)的工作線程，可以從其它線程中竊取任務(wù)來(lái)執(zhí)行。