2023年java多线程面试基础

小咪咪 2024-03-29 14:30 69阅读 0赞

**一、说说Java中实现多线程有几种方法**

**创建线程的常用三种方式：**

1. 继承Thread类

2. 实现Runnable接口

3. 实现Callable接口（ JDK1.5>= ）

4. 线程池方式创建

通过继承Thread类或者实现Runnable接口、Callable接口都可以实现多线程，不过实现Runnable接口与实现Callable接口的方式基本相同，只是Callable接口里定义的方法返回值，可以声明抛出异常而已。因此将实现Runnable接口和实现Callable接口归为一种方式。这种方式与继承Thread方式之间的主要差别如下。

**采用实现Runnable、Callable接口的方式创建线程的优缺点**

**优点：**线程类只是实现了Runnable或者Callable接口，还可以继承其他类。这种方式下，多个线程可以共享一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好的体现了面向对象的思想。

**缺点：**编程稍微复杂一些，如果需要访问当前线程，则必须使用 Thread.currentThread() 方法

**采用继承Thread类的方式创建线程的优缺点**

**优点：**编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用 Thread.currentThread() 方法，直接使用

this即可获取当前线程

**缺点：**因为线程类已经继承了Thread类，Java语言是单继承的，所以就不能再继承其他父类了。

**二、线程与进程的区别？**

进程是操作系统分配资源的最小单元，线程是操作系统调度的最小单元。一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。

**三、死锁与活锁的区别，死锁与饥饿的区别？**

**死锁：**是指两个或两个以上的进程（或线程）在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

产生死锁的必要条件：

1、互斥条件：所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。

2、请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

3、不剥夺条件:进程已获得资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

4、循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

**活锁：**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。

活锁和死锁的区别在于，处于活锁的实体是在不断的改变状态，所谓的“活”， 而处于死锁的实体表现为等待；活锁有可能自行解开，死锁则不能。

饥饿：一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源，导致一直无法执

行的状态。

**Java 中导致饥饿的原因：**

1、高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的 CPU 时间。

2、线程被永久堵塞在一个等待进入同步块的状态，因为其他线程总是能在它之前持续地对该同步块进行访问。

3、线程在等待一个本身也处于永久等待完成的对象(比如调用这个对象的 wait 方法)，因为其他线程总是被持续地获得唤醒。

**四、如何停止一个正在运行的线程**

1、使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。

2、使用stop方法强行终止，但是不推荐这个方法，因为stop和suspend及resume一样都是过期作废的方法。

3、使用interrupt方法中断线程。

class MyThread extends Thread {
            volatile boolean stop = false;
            public void run() {
                while (!stop) {
                    System.out.println(getName() + " is running");
                    try {
                        sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("week up from blcok...");
                        stop = true; // 在异常处理代码中修改共享变量的状态
                    }
                }
                System.out.println(getName() + " is exiting...");
            }
        }
        class InterruptThreadDemo3 {
            public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                MyThread m1 = new MyThread();
                System.out.println("Starting thread...");
                m1.start();
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("Interrupt thread...: " + m1.getName());
                m1.stop = true; // 设置共享变量为true
                m1.interrupt(); // 阻塞时退出阻塞状态
                Thread.sleep(3000); // 主线程休眠3秒以便观察线程m1的中断情况
                System.out.println("Stopping application...");
            }
        }

**五、notify()和notifyAll()有什么区别？**

notify可能会导致死锁，而notifyAll则不会

任何时候只有一个线程可以获得锁，也就是说只有一个线程可以运行synchronized 中的代码使用notifyall，可以唤醒 所有处于wait状态的线程，使其重新进入锁的争夺队列中，而notify只能唤醒一个。

wait() 应配合while循环使用，不应使用if，务必在wait()调用前后都检查条件，如果不满足，必须调用notify()唤醒另外的线程来处理，自己继续wait()直至条件满足再往下执行。

notify() 是对notifyAll()的一个优化，但它有很精确的应用场景，并且要求正确使用。不然可能导致死锁。正确的场景应该是 WaitSet中等待的是相同的条件，唤醒任一个都能正确处理接下来的事项，如果唤醒的线程无法正确处理，务必确保继续notify()下一个线程，并且自身需要重新回到WaitSet中。

**六、sleep()和wait() 有什么区别？**

对于sleep()方法，我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法，则是属于Object类中的。sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，让出cpu该其他线程，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。当调用wait()方法的时候，线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用

notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备，获取对象锁进入运行状态。

**七、Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别？**

start()方法被用来启动新创建的线程，而且start()内部调用了run()方法，这和直接调用run()方法的效果不一样。当你调用run()方法的时候，只会是在原来的线程中调用，没有新的线程启动，start()方法才会启动新线程。

**八、为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面？**

明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的，每个对象都有锁，通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中，线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说，由于wait，notify和notifyAll都是锁级别的操作，所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。

**九、SynchronizedMap和ConcurrentHashMap有什么区别？**

SynchronizedMap()和Hashtable一样，实现上在调用map所有方法时，都对整个map进行同步。而ConcurrentHashMap的实现却更加精细，它对map中的所有桶加了锁。所以，只要有一个线程访问map，其他线程就无法进入map，而如果一个线程在访问ConcurrentHashMap某个桶时，其他线程，仍然可以对map执行某些操作。

所以，ConcurrentHashMap在性能以及安全性方面，明显比Collections.synchronizedMap()更加有优势。同时，同步操作精确控制到桶，这样，即使在遍历map时，如果其他线程试图对map进行数据修改，也不会抛出ConcurrentModificationException。

**十、什么是线程安全**

线程安全就是说多线程访问同一段代码，不会产生不确定的结果。

又是一个理论的问题，各式各样的答案有很多，我给出一个个人认为解释地最好的：如果你的代码

在多线程下执行和在单线程下执行永远都能获得一样的结果，那么你的代码就是线程安全的。这个问题有值得一提的地方，就是线程安全也是有几个级别的：

1、不可变

像String、Integer、Long这些，都是final类型的类，任何一个线程都改变不了它们的值，要改变除

非新创建一个，因此这些不可变对象不需要任何同步手段就可以直接在多线程环境下使用。

2、绝对线程安全

不管运行时环境如何，调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代价，Java中标注自己是线程安全的类，实际上绝大多数都不是线程安全的，不过绝对线程安全的类，Java中也有，比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet。

3、相对线程安全

相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全，像Vector这种，add、remove方法都是原子操作，不会被打断，但也仅限于此，如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个Vector，99%的情况下都会出现ConcurrentModificationException，也就是fail-fast机制。

4、线程非安全

这个就没什么好说的了，ArrayList、LinkedList、HashMap等都是线程非安全的类。

**十一、Thread类中的yield方法有什么作用？**

Yield方法可以暂停当前正在执行的线程对象，让其它有相同优先级的线程执行。它是一个静态方法。而且只保证当前线程放弃CPU占用而不能保证使其它线程一定能占用CPU，执行yield()的线程有可能在进入到暂停状态后马上又被执行。

**十二、Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别？**

两个方法都可以向线程池提交任务，execute()方法的返回类型是void，它定义在Executor接口中,而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象，它定义在ExecutorService接口中，它扩展了Executor接口，其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。

**十三、说一说自己对于 synchronized 关键字的了解**

synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性，synchronized关键字可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行。 另外，在 Java 早期版本中，synchronized属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（monitor）是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock 来实现的，Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或者唤醒一个线程，都需要操作系统帮忙完成，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，这也是为什么早期的synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后Java 官方对从 JVM 层面对synchronized 较大优化，所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。JDK1.6对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。

**十四、说说自己是怎么使用 synchronized 关键字？**

修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁 修饰静态方法：也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管new了多少个对象，只有一份）。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。 修饰代码块: 指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。 总结： synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。尽量不要使用 synchronized(String a) 因为JVM中，字符串常量池具有缓存功能！

**十五、 volatile关键字的作用？**

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。禁止进行指令重排序。volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的。

volatile仅能实现变量的修改可见性，并不能保证原子性；synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性。

volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。

volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化。