一文搞定互联网大厂必问Java线程面试题

服务端技术栈
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前言

并发编程技术是互联网应用开发中必须掌握的知识，从本篇文章开始笔者将从线程知识开始学习，一步一步了解Java领域并发编程知识。以问题的形式来介绍线程相关的知识点。

一、Java线程是什么？

    一个运行的程序就是一个进程，一个进程中可以有多个线程（线程是程序执行的最小单元）。 

二、定义并开启Java线程的方法

1、继承Thread，重写run方法

//定义线程public class MyThread extends Thread {​    
@Override    
public void run() {
//业务逻辑    
}}
//开启线程
new MyThread().start();

2、实现Runnable,重写run方法

class MyRunnable implements Runnable{​    
@Override    
public void run() {        
//业务逻辑    
}}
//开启线程
new Thread(new MyRunnable()).start();

3、FutureTask 实现Callable接口，重写call方法， 实现有返回结果的线程 通过自旋 get方法通过自旋等待执行完成或者异常

class MyCallableTask extends Callable {    
@Override    public Object call() throws Exception {        
//业务逻辑        return null;    
}}
//提交一个FutureTask对象到线程池执行,并拿到结果

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2,5,2, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10));
Future<?> result = executor.submit(new FutureTask(new MyCallableTask()));

4、线程池

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2,5,2, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10));
//提交一个Runnable任务到线程池
executor.execute(new Runnable() {
@Override            
public void run() {
//业务逻辑            
}        
});

三、使用线程的目的？

1、多核心cpu的场景下，真正实现并行的计算，

2、提高程序吞吐量，最大化利用硬件的性能能力。

3、异步处理 

四、使用线程的好处？

1、在一个应用进程中，会存在多个同时执行的任务，通过对不同任务创建不同的线程去处理，可以提升程序处理的实时性，提高程序吞吐量。

2、充分利用cpu多核心的特征，最大化利用硬件的性能能力

3、通过开启线程异步处理，提升响应速度，提升用户对程序的使用体验。 

五、线程使用场景

1、网络通信BIO模型优化

2、文件跑批

3、复杂业务处理

4、中间件开启后台线程清理资源，同步数据等

5、定时任务等 

六、Java线程运行流程，状态？

1、在Thread类中，定义了6种状态：

public enum State {
NEW, //新建
RUNNABLE, //运行中
BLOCKED, //同步锁获取阻塞
WAITING, //等待
TIMED_WAITING, //超时等待
TERMINATED; //终止
}

各种状态代码演示： 

  • Thread.sleep(n)后进入TIMED_WAITING状态 

Object.wait()方法，进入WAITING状态

如果是Object.wait(n)方法，进入TIMED_WAITING状态 

两个线程都去竞争同一把锁，成功进入睡眠TIMED_WAITING,失败的进入BLOCKING 

最终得到如下状态流转图：

这里的问题：

Thread.sleep(0),会干什么？线程立马恢复运行

Object.wait(0)方法和Object.wait()方法效果相同。

七、Java线程如何正确停止呢？

1、Thread.stop，jdk官方提供的强制停止线程的方法，会破坏程序的数据完整性，由于它会释放所有锁住的监视器对象，如果先前由这些监视器保护的任何对象处于不一致状态，则损坏的对象将对其他线程可见，从而可能导致任意行为。

2、可以通过Thread.interrupt()方法来给线程设置一个中断标记，然后在程序中循环判断中断状态是否设置成true。

Thread的interrupt()方法是通过native方法实现的，jvm在linux系统下的实现如下： 

3、下面看下停止一个正在执行的线程的正确姿势： 

4、如果线程正在sleep要怎么停止呢？ 

5、验证park方法也会被interrupt方法中断 

总结：

推荐使用interrupt方法中断，sleep/park的线程也可以响应中断请求。 

八、wait yield sleep notify/notifyall 区别 

  • sleep()

　　sleep()方法需要指定等待的时间，进入waiting状态，它可以让当前正在执行的线程(这里要注意)在指定的时间内暂停执行，进入阻塞状态，该方法既可以让其他同优先级或者高优先级的线程得到执行的机会，也可以让低优先级的线程得到执行机会。但是sleep()方法不会释放锁标志，也就是说如果有synchronized同步块，其他线程仍然不能访问共享数据。

如果线程被中断了，会响应中断异常，停止睡眠。睡眠使当前正在执行的线程休眠（暂时停止）在规定的时间内，根据系统计时器和调度程序。线程不会失去任何监视器的所有权，恢复执行将取决于时间安排和可用性,执行线程的处理器。

        调用sleep方法前，不会加载写数据缓存从寄存器到共享内存，调用sleep方法后，也不会重新加载寄存器的缓存

  • wait()

    wait()方法与sleep()方法的不同之处在于，wait()方法会释放对象的“锁标志” wait方法使线程进入阻塞状态,blocking.

wait()，notify()及notifyAll()只能在synchronized语句中使用，但是如果使用的是ReentrantLock实现同步，该如何达到这三个方法的效果呢？解决方法是使用ReentrantLock.newCondition()获取一个Condition类对象，然后Condition的await()，signal()以及signalAll()分别对应上面的三个方法。

调用wait方法(释放同步锁)，会使得当前线程进入到当前对象的等待池wait set中，并且放弃当前对象的同步锁资源，进入等待monitor状态，直到发生如下情况：

1、其他线程调用notify并且被选中为被唤醒的线程

2、其他线程调用notifyAll方法

3、一些线程中断当前线程，Thread#interrupt()

4、指定的时间到了

  • notify()

    随机唤醒一个正在等待该对象上的monitor的线程

  • notifyAll()

    唤醒所有正在等待该对象上的monitor的线程，重新抢占锁。

  • yield()

    放弃cpu资源，不会释放对象锁

  • join()

    join()方法会使当前线程等待调用join()方法的线程结束后才能继续执行，实际调用了wait方法.

   join方法源码如下：

// 同步代码块 获取线程对象的对象锁//如果在main线程中调用，t.join main线程获取到对象t的锁public final synchronized void join(long millis)throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}
if (millis == 0) {
while (isAlive()) 
{
//"testCallJoinThread" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fda23008800 nid=0xf03 //in Object.wait() [0x0000700004b53000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
//main线程进入WAITING状态
//等当前线程t1执行完成，jvm会执行完的时候，调用当前线程t1的notifyAll方法唤醒等待当前线程t1的线程main线程。
wait(0);
}} else {
while (isAlive()) {
long delay = millis - now;
if (delay <= 0) {
break;
}
wait(delay);
now = System.currentTimeMillis() - base;
}}}

九、线程安全是什么

  •  原子性

  • 可见性

  •  有序性

     

十、什么是线程死锁，活锁

  • 死锁：

    一组互相竞争资源的线程因互相等待，导致“永久”阻塞的现象。

  • 活锁：

    活锁指的是任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试—失败—尝试—失败的过程。处于活锁的实体是在不断的改变状态，活锁有可能自行解开

**十一、死锁发生的条件**

1、这四个条件同时满足，就会产生死锁。

  • 互斥，共享资源 X 和 Y 只能被一个线程占用；
  • 占有且等待，线程 T1 已经取得共享资源 X，在等待共享资源 Y 的时候，不释放共享资源 X；
  • 不可抢占，其他线程不能强行抢占线程 T1 占有的资源；
  • 循环等待，线程 T1 等待线程 T2 占有的资源，线程 T2 等待线程 T1 占有的资源，就是循环等待。

2、如何解决死锁问题

按照前面说的四个死锁的发生条件，我们只需要破坏其中一个，就可以避免死锁的产生。

其中，互斥这个条件我们没有办法破坏，因为我们用锁为的就是互斥，其他三个条件都有办法可以破坏

  • 对于“占用且等待”这个条件，我们可以一次性申请所有的资源，这样就不存在等待了。

  • 对于“不可抢占”这个条件，占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源，这样不可抢占这个条件就破坏掉了。

  • 对于“循环等待”这个条件，可以靠按序申请资源来预防。所谓按序申请，是指资源是有线性顺序的，申请的时候可以先申请资源序号小的，再申请资源序号大的，这样线性化后自然就不存在循环了。按顺序申请资源。

死锁演示

public static void main(String[] args) { 
Object o = new Object();        
Object o2 = new Object();​        
new Thread(new Runnable(){​            
@Override            
public void run() {                
synchronized (o) {                    
try {                        
Thread.sleep(2000);                    
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();                   
}                    
synchronized (o2) { 
System.out.println("1 locked "); 
}                }            }        
}).start();​        
new Thread(new Runnable(){​            
@Override            
public void run() {                
synchronized (o2) {
try {                        
Thread.sleep(2000);                    
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();                    
}                    
synchronized (o) {  
System.out.println("2 locked ");    
}                
}           
}        
}).start();    }

线程知识就介绍这么多了，通过代码实践发现很多知识还是很有意思的，欢迎大家补充。

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