Home Java 多线程 Java面试

线程的实现方式

  1. 继承 Thread 类

  2. 实现 Runnable 接口

  3. 使用 Callable 和 Future

Thread 类中的 start() 和 run() 方法有什么区别？

  1. start（）方法来启动线程，真正实现了多线程运行。这时无需等待 run 方法体代码执行完毕，可以直接继续执行下面的代码；通过调用 Thread 类的 start () 方法来启动一个线程， 这时此线程是处于就绪状态， 并没有运行。 然后通过此 Thread 类调用方法 run () 来完成其运行操作的， 这里方法 run () 称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容， Run 方法运行结束， 此线程终止。然后 CPU 再调度其它线程。
  2. run（）方法当作普通方法的方式调用。程序还是要顺序执行，要等待 run 方法体执行完毕后，才可继续执行下面的代码； 程序中只有主线程 —— 这一个线程， 其程序执行路径还是只有一条， 这样就没有达到写线程的目的。

线程 RUNNABLE 状态

线程对象通过 start 方法进入 runnable 状态，启动的线程不一定会立即得到执行，线程的运行与否要看 cpu 的调度，我们把这个中间状态叫可执行状态（RUNNABLE)。

线程的 BLOCKED 状态

线程正在等待获取锁。

进入 BLOCKED 状态，比如调用了 sleep , 或者 wait 方法
进行某个阻塞的 io 操作，比如因网络数据的读写进入 BLOCKED 状态
获取某个锁资源，从而加入到该锁的阻塞队列中而进入 BLOCKED 状态

线程的 TERMINATED 状态

`TERMINATED`` 是一个线程的最终状态，在该状态下线程不会再切换到其他任何状态了，代表整个生命周期都结束了。

下面几种情况会进入 TERMINATED 状态:

线程运行正常结束，结束生命周期
线程运行出错意外结束
JVM Crash 导致所有的线程都结束

如何知道代码段被哪个线程调用？

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System.out.println(Thread.currentThread().getName());

停止线程

run 方法执行完成，自然终止。

stop() 方法， suspend() 以及 resume() 都是过期作废方法，使用它们结果不可预期。

大多数停止一个线程的操作使用 Thread.interrupt() 等于说给线程打一个停止的标记，此方法不回去终止一个正在运行的线程，需要加入一个判断才能可以完成线程的停止。

interrupted 和 isInterrupted

interrupted : 判断当前线程是否已经中断，会清除状态。

isInterrupted ：判断线程是否已经中断，不会清除状态。

yield

放弃当前 cpu 资源，将它让给其他的任务占用 cpu 执行时间。但放弃的时间不确定，有可能刚刚放弃，马上又获得 cpu 时间片。

线程的优先级

在操作系统中，线程可以划分优先级，优先级较高的线程得到 cpu 资源比较多，也就是 cpu 有限执行优先级较高的线程对象中的任务，但是不能保证一定优先级高，就先执行。

Java 的优先级分为 1～10 个等级，数字越大优先级越高，默认优先级大小为 5。超出范围则抛出： java.lang.IllegalArgumentException 。

优先级继承特性

线程的优先级具有继承性，比如 a 线程启动 b 线程， b 线程与 a 优先级是一样的。

线程种类

Java 线程有两种，一种是用户线程，一种是守护线程。

守护线程的特点

守护线程是一个比较特殊的线程，主要被用做程序中后台调度以及支持性工作。当 Java 虚拟机中不存在非守护线程时，守护线程才会随着 JVM 一同结束工作。

Java 中典型的守护线程

GC （垃圾回收器）

如何设置守护线程
Thread.setDaemon(true)

PS:Daemon 属性需要再启动线程之前设置，不能再启动后设置。

join

join 是指把指定的线程加入到当前线程，比如 join 某个线程 a, 会让当前线程 b 进入等待，直到 a 的生命周期结束，此期间 b 线程是处于 blocked 状态。

什么是 synchronized?

synchronized 关键字可以时间一个简单的策略来防止线程干扰和内存一致性错误，如果一个对象是对多个线程可见的，那么对该对想的所有读写都将通过同步的方式来进行。

synchronized 包括哪两个 jvm 重要的指令？

monitor enter 和 monitor exit

synchronized 关键字用法？

可以用于对代码块或方法的修饰

synchronized 锁的是什么？

普通同步方法 —————> 锁的是当前实力对象。

静态同步方法 —————> 锁的是当前类的 Class 对象。

同步方法 块 —————> 锁的是 synchonized 括号里配置的对象。

Java 对象头

synchronized 用的锁是存在 Java 对象头里的。对象如果是数组类型，虚拟机用 3 个字宽 (Word) 存储对象头，如果对象是非数组类型，用 2 字宽存储对象头。

Tips:32 位虚拟机中一个字宽等于 4 字节。

volatile 关键字

volatile 是轻量级的 synchronized, 它在多处理器开发中保证了共享变量的 “可见性 “。

Java 语言规范第 3 版对 volatile 定义如下，Java 允许线程访问共享变量，为了保证共享变量能准确和一致的更新，线程应该确保排它锁单独获得这个变量。如果一个字段被声明为 volatile,Java 线程内存模型所有线程看到这个变量的值是一致的。

重入锁 ReentrantLock

支持重进入的锁，它表示该锁能够支持一个线程对资源的重复加锁。除此之外，该锁的还支持获取锁时的公平和非公平性选择。

重进入是什么意思？

重进入是指任意线程在获取到锁之后能够再次获锁而不被锁阻塞。

该特性主要解决以下两个问题：

  1. 锁需要去识别获取锁的线程是否为当前占据锁的线程，如果是则再次成功获取。

  2. 所得最终释放。线程重复 n 次是获取了锁，随后在第 n 次释放该锁后，其他线程能够获取到该锁。

ReentrantLock 默认锁？

默认非公平锁

公平锁和非公平锁的区别

公平性与否针对获取锁来说的，如果一个锁是公平的，那么锁的获取顺序就应该符合请求的绝对时间顺序，也就是 FIFO 。

读写锁

读写锁允许同一时刻多个读线程访问，但是写线程和其他写线程均被阻塞。读写锁维护一个读锁一个写锁，读写分离，并发性得到了提升。
Java 中提供读写锁的实现类是 ReentrantReadWriteLock 。

Java 并发容器，你知道几个？

ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 、CopyOnWriteArraySet 、ConcurrentLinkedQueue、

ConcurrentLinkedDeque、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、ArrayBlockingQueue、

LinkedBlockingQueue、LinkedBlockingDeque、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue、

LinkedTransferQueue、DelayQueue

Java 里的阻塞的队列

工作窃取算法

是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。当大任务被分割成小任务时，有的线程可能提前完成任务，此时闲着不如去帮其他没完成工作线程。此时可以去其他队列窃取任务，为了减少竞争，通常使用双端队列，被窃取的线程从头部拿，窃取的线程从尾部拿任务执行。

创建线程池参数有哪些，作用？

  1. corePoolSize: 核心线程池大小，当提交一个任务时，线程池会创建一个线程来执行任务，即使其他空闲的核心线程能够执行新任务也会创建，等待需要执行的任务数大于线程核心大小就不会继续创建。

  2. maximumPoolSize: 线程池最大数，允许创建的最大线程数，如果队列满了，并且已经创建的线程数小于最大线程数，则会创建新的线程执行任务。如果是无界队列，这个参数基本没用。

  3. keepAliveTime: 线程保持活动时间，线程池工作线程空闲后，保持存活的时间，所以如果任务很多，并且每个任务执行时间较短，可以调大时间，提高线程利用率。

  4. unit: 线程保持活动时间单位，天（DAYS)、小时 (HOURS)、分钟 (MINUTES、毫秒 MILLISECONDS)、微秒 (MICROSECONDS)、纳秒 (NANOSECONDS)

  5. workQueue: 任务队列，保存等待执行的任务的阻塞队列。

一般来说可以选择如下阻塞队列：

ArrayBlockingQueue : 基于数组的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue : 基于链表的阻塞队列。

SynchronizedQueue : 一个不存储元素的阻塞队列。

PriorityBlockingQueue : 一个具有优先级的阻塞队列。

向线程池提交任务

可以使用 execute() 和 submit() 两种方式提交任务。

execute() : 无返回值，所以无法判断任务是否被执行成功。

submit() : 用于提交需要有返回值的任务。线程池返回一个 future 类型的对象，通过这个 future 对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过 future的get() 来获取返回值， get() 方法会阻塞当前线程知道任务完成。 get(long timeout,TimeUnit unit) 可以设置超市时间。

关闭线程池

可以通过 shutdown () 或 shutdownNow () 来关闭线程池。它们的原理是遍历线程池中的工作线程，然后逐个调用线程的 interrupt 来中断线程，所以无法响应终端的任务可以能永远无法停止。

shutdownNow 首先将线程池状态设置成 STOP, 然后尝试停止所有的正在执行或者暂停的线程，并返回等待执行任务的列表。

shutdown 只是将线程池的状态设置成 shutdown 状态，然后中断所有没有正在执行任务的线程。

只要调用两者之一，isShutdown 就会返回 true, 当所有任务都已关闭，isTerminaed 就会返回 true。

一般来说调用 shutdown 方法来关闭线程池，如果任务不一定要执行完，可以直接调用 shutdownNow 方法。

线程池如何合理设置

配置线程池可以从以下几个方面考虑。

  • 任务是 cpu 密集型、IO 密集型或者混合型
  • 任务优先级，高中低。
  • 任务时间执行长短。
  • 任务依赖性：是否依赖其他系统资源。

    • cpu 密集型可以配置可能小的线程，比如 n + 1 个线程。

    • io 密集型可以配置较多的线程，如 2n 个线程。

    • 混合型可以拆成 io 密集型任务和 cpu 密集型任务，

    • 如果两个任务执行时间相差大，否 -> 分解后执行吞吐量将高于串行执行吞吐量。
      否 -> 没必要分解。

    • 可以通过 Runtime.getRuntime ().availableProcessors () 来获取 cpu 个数。

    • 建议使用有界队列，增加系统的预警能力和稳定性。

JDK 内置的拒绝策略

  • AbortPolicy 抛出异常。

  • DiscardPolicy 直接静悄悄的丢弃这个任务，不触发任何动作。这个策略基本不会使用

  • DiscardOldestPolicy 丢弃队列最前面（最旧）的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）。

  • CallerRunsPolicy 由调用线程处理该任务 。

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