java多线程面试题

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正文开始

1.线程和进程的区别是什么?

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。

2.Java 实现线程有哪几种方式?

1)继承 Thread 类实现多线程

2)实现 Runnable 接口方式实现多线程

3)使用 ExecutorService、Callable、Future 实现有返回结果的多线程

3.stop() 和 suspend() 方法为何不推荐使用?

反对使用 stop(),是因为它不安全。它会解除由线程获取的所有锁定,而且如果对象处于一种不连贯状态,那么其他线程能在那种状态下检查和修改它们。结果很难检查出真正的问题所在。suspend() 方法容易发生死锁。调用 suspend() 的时候,目标线程会停下来,但却仍然持有在这之前获得的锁定。此时,其他任何线程都不能访问锁定的资源,除非被 "挂起" 的线程恢复运行。对任何线程来说,如果它们想恢复目标线程,同时又试图使用任何一个锁定的资源,就会造成死锁。所以不应该使用 suspend(),而应在自己的 Thread类中置入一个标志,指出线程应该活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起,便用 wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复,则用一个 notify() 重新启动线程。

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

主要相同点:Lock 能完成 synchronized 所实现的所有功能。

主要不同点:Lock 有比 synchronized 更精确的线程语义和更好的性能。

synchronized 会自动释放锁,而 Lock 一定要求程序员手工释放,并且必须在 finally 从句中释放。Lock 还有更强大的功能,例如,它的 tryLock 方法可以非阻塞方式去拿

锁。

5.什么是 ThreadLocal?

ThreadLocal 用于创建线程的本地变量,我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量,所以这些变量不是线程安全的,我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候,我们可以选择 ThreadLocal 变量。每个线程都会拥有他们自己的 Thread 变量,它们可以使用 get()\set() 方法去获取他

们的默认值或者在线程内部改变他们的值。ThreadLocal 实例通常是希望它们同线程状态关联起来是 private static 属性。

6.启动线程方法 start()和 run()有什么区别?

只有调用了 start()方法,才会表现出多线程的特性,不同线程的 run()方法里面的代码交替执行。如果只是调用 run()方法,那么代码还是同步执行的,必须等待一个线程的 run()方法里面的代码全部执行完毕之后,另外一个线程才可以执行其 run()方法里面的代码。

7.请说出你所知道的线程同步的方法。

wait():使一个线程处于等待状态,并且释放所持有的对象的 lock。sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要捕捉InterruptedException 异常。notify():唤醒一个处于等待状态的线程,注意的是在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由 JVM 确定唤醒哪个线程,而且不是按优先级。 

notityAll():唤醒所有处入等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁,而是让它们竞争。

8.violatile 关键字的作用?

一个非常重要的问题,是每个学习、应用多线程的 Java 程序员都必须掌握的。理解 volatile关键字的作用的前提是要理解 Java 内存模型,这里就不讲 Java 内存模型了,volatile 关键字的作用主要有两个:

1)多线程主要围绕可见性和原子性两个特性而展开,使用 volatile 关键字修饰的变量,保证了其在多线程之间的可见性,即每次读取到 volatile 变量,一定是最新的数据

2)代码底层执行不像我们看到的高级语言----Java 程序这么简单,它的执行是 Java代码-->字节码-->根据字节码执行对应的 C/C++代码-->C/C++代码被编译成汇编语言-->和硬件电路交互,现实中,为了获取更好的性能 JVM 可能会对指令进行重排序,多线程下可能会出现一些意想不到的问题。使用 volatile 则会对禁止语义重排序,当然这也一定程度上降低了代码执行效率从实践角度而言,volatile 的一个重要 作 用 就 是 和 CAS 结 合 , 保 证 了 原 子 性 。

9. 什么是⾃旋锁?

⾃旋锁是SMP架构中的⼀种low-level的同步机制。

1、当线程A想要获取⼀把⾃旋锁⽽该锁⼜被其它线程锁持有时,线程A会在⼀个循环中⾃旋以检测锁是不是已经可⽤了。

2、⾃选锁需要注意:

由于⾃旋时不释放CPU,因⽽持有⾃旋锁的线程应该尽快释放⾃旋锁,否则等待该⾃旋锁的线程会⼀直在那⾥⾃旋,这就会浪费CPU时间。

持有⾃旋锁的线程在sleep之前应该释放⾃旋锁以便其它线程可以获得⾃旋锁。

3、⽬前的JVM实现⾃旋会消耗CPU,如果⻓时间不调⽤doNotify⽅法,doWait⽅法会⼀直⾃旋,CPU会消耗太⼤

4、⾃旋锁⽐较适⽤于锁使⽤者保持锁时间⽐较短的情况,这种情况⾃旋锁的效率⽐较⾼。

5、⾃旋锁是⼀种对多处理器相当有效的机制,⽽在单处理器⾮抢占式的系统中基本上没有作⽤。

10. 什么是CAS?

1、CAS(compare and swap)的缩写,中⽂翻译成⽐较并交换。

2、CAS 不通过JVM,直接利⽤java本地⽅ JNI(Java Native Interface为JAVA本地调⽤),直接调⽤CPU 的cmpxchg(是汇编指令)指令。

3、利⽤CPU的CAS指令,同时借助JNI来完成Java的⾮阻塞算法,实现原⼦操作。其它原⼦操作都是利⽤类似的特性完成的。

4、整个java.util.concurrent都是建⽴在CAS之上的,因此对于synchronized阻塞算法,J.U.C在性能上有了很⼤的提升。

5、CAS是项乐观锁技术,当多个线程尝试使⽤CAS同时更新同⼀个变量时,只有其中⼀个线程能更新变量的值,⽽其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,⽽是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。

11.什么是AQS?

1、AbstractQueuedSynchronizer简称AQS,是⼀个⽤于构建锁和同步容器的框架。事实上concurrent包内许多类都是基于AQS构建,例如ReentrantLock,Semaphore,CountDownLatch,ReentrantReadWriteLock,FutureTask等。AQS解决了在实现同步容器时设计的⼤量细节问题。

2、AQS使⽤⼀个FIFO的队列表示排队等待锁的线程,队列头节点称作“哨兵节点”或者“哑节点”,它不与任何线程关联。

其他的节点与等待线程关联,每个节点维护⼀个等待状态waitStatus。

12.什么是Callable和Future?

1、Callable 和 Future 是⽐较有趣的⼀对组合。当我们需要获取线程的执⾏结果时,就需要⽤到它们。Callable⽤于产⽣结果,Future⽤于获取结果。

2、Callable接⼝使⽤泛型去定义它的返回类型。Executors类提供了⼀些有⽤的⽅法去在线程池中执⾏Callable内的任务。由于Callable任务是并⾏的,必须等待它返回的结果。java.util.concurrent.Future对象解决了这个问题。

3、在线程池提交Callable任务后返回了⼀个Future对象,使⽤它可以知道Callable任务的状态和得到Callable返回的执⾏结果。Future提供了get()⽅法,等待Callable结束并获取它的执⾏结果。

13.什么是FutureTask?

1、FutureTask可⽤于异步获取执⾏结果或取消执⾏任务的场景。通过传⼊Runnable或者Callable的任务给FutureTask,直接调⽤其run⽅法或者放⼊线程池执⾏,之后可以在外部通过FutureTask的get⽅法异步获取执⾏结果,因此,FutureTask⾮常适合⽤于耗时的计算,主线程可以在完成⾃⼰的任务后,再去获取结果。另外,FutureTask还可以确保即使调⽤了多次run⽅法,它都只会执⾏⼀次Runnable或者Callable任务,或者通过cancel取消FutureTask的执⾏等。

2、futuretask可⽤于执⾏多任务、以及避免⾼并发情况下多次创建数据机锁的出现。

如有错漏之处,敬请指正