多线程面试题(2020)
多线程
1.并行和并发有什么区别?
并行:多个任务在同一个 CPU 核上,按细分的时间片轮流(交替)执行,从逻辑
上来看那些任务是同时执行。
并发:多个处理器或多核处理器同时处理多个任务。
如下图:
并发和并行
并发 = 两个队列和一台咖啡机。
并行 = 两个队列和两台咖啡机。
2.线程和进程的区别?
一个程序下至少有一个进程,一个进程下至少有一个线程,一个进程下也可以有
多个线程来增加程序的执行速度。
3.守护线程是什么?
守护线程是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某
种任务或等待处理某些发生的事件。在 Java 中垃圾回收线程就是特殊的守护线
程。
4.创建线程有哪几种方式?
创建线程有三种方式:
继承 Thread 重新 run 方法;
实现 Runnable 接口;
实现 Callable 接口。
5. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别?
runnable 没有返回值,
callable 可以拿到有返回值,
callable 可以看作是 runnable
的补充。
6.线程有哪些状态?
线程的状态:
NEW 尚未启动RUNNABLE 正在执行中
BLOCKED 阻塞的(被同步锁或者 IO 锁阻塞)
WAITING 永久等待状态
TIMED_WAITING 等待指定的时间重新被唤醒的状态
TERMINATED 执行完成
7. sleep() 和 wait() 有什么区别?
类的不同:sleep() 来自 Thread,wait() 来自 Object。
释放锁:sleep() 不释放锁;wait() 释放锁。
用法不同:sleep() 时间到会自动恢复;wait() 可以使用 notify()/notifyAll()直接唤
醒。
8. notify()和 notifyAll()有什么区别?
notifyAll()会唤醒所有的线程,notify()之后唤醒一个线程。notifyAll() 调用后,会
将全部线程由等待池移到锁池,然后参与锁的竞争,竞争成功则继续执行,如果
不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而 notify()只会唤醒一个线程,
具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。
9.线程的 run() 和 start() 有什么区别?
start() 方法用于启动线程,run() 方法用于执行线程的运行时代码。run() 可以重
复调用,而 start() 只能调用一次。
10.创建线程池有哪几种方式?
线程池创建有七种方式,最核心的是最后一种:
newSingleThreadExecutor():它的特点在于工作线程数目被限制为 1,操作一个
无界的工作队列,所以它保证了所有任务的都是被顺序执行,最多会有一个任务
处于活动状态,并且不允许使用者改动线程池实例,因此可以避免其改变线程数
目;
newCachedThreadPool():它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池,具有
几个鲜明特点:它会试图缓存线程并重用,当无缓存线程可用时,就会创建新的
工作线程;如果线程闲置的时间超过 60 秒,则被终止并移出缓存;长时间闲置
时,这种线程池,不会消耗什么资源。其内部使用 SynchronousQueue 作为工作
队列;
newFixedThreadPool(int nThreads):重用指定数目(nThreads)的线程,其背后使
用的是无界的工作队列,任何时候最多有 nThreads 个工作线程是活动的。这意
味着,如果任务数量超过了活动队列数目,将在工作队列中等待空闲线程出现;
如果有工作线程退出,将会有新的工作线程被创建,以补足指定的数目
nThreads;newSingleThreadScheduledExecutor() : 创 建 单 线 程 池 , 返 回
ScheduledExecutorService,可以进行定时或周期性的工作调度;
newScheduledThreadPool(int corePoolSize):和 newSingleThreadScheduledExecutor()
类似,创建的是个 ScheduledExecutorService,可以进行定时或周期性的工作调
度,区别在于单一工作线程还是多个工作线程;
newWorkStealingPool(int parallelism):这是一个经常被人忽略的线程池,Java 8 才
加入这个创建方法,其内部会构建 ForkJoinPool,利用 Work-Stealing 算法,并行
地处理任务,不保证处理顺序;
ThreadPoolExecutor():是最原始的线程池创建,上面 1-3 创建方式都是对
ThreadPoolExecutor 的封装。
11.线程池都有哪些状态?
RUNNING:这是最正常的状态,接受新的任务,处理等待队列中的任务。
SHUTDOWN:不接受新的任务提交,但是会继续处理等待队列中的任务。
STOP:不接受新的任务提交,不再处理等待队列中的任务,中断正在执行任务的
线程。
TIDYING:所有的任务都销毁了,workCount 为 0,线程池的状态在转换为
TIDYING 状态时,会执行钩子方法 terminated()。
TERMINATED:terminated()方法结束后,线程池的状态就会变成这个。
线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别?
execute():只能执行 Runnable 类型的任务。
submit():可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务。
Callable 类型的任务可以获取执行的返回值,而 Runnable 执行无返回值。
12.在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全?
方法一:使用安全类,比如 Java. util. concurrent 下的类。
方法二:使用自动锁 synchronized。
方法三:使用手动锁 Lock。
手动锁 Java 示例代码如下:
Lock lock = new ReentrantLock();
lock. lock();
try {
System. out. println(“获得锁”);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
} finally {
System. out. println(“释放锁”);
lock. unlock();}
13. 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么?
synchronized 锁升级原理:在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段,在第
一次访问的时候 threadid 为空,jvm 让其持有偏向锁,并将 threadid 设置为其
线程 id,再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致,如果一致
则可以直接使用此对象,如果不一致,则升级偏向锁为轻量级锁,通过自旋循环
一定次数来获取锁,执行一定次数之后,如果还没有正常获取到要使用的对象,
此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁,此过程就构成了 synchronized 锁的升
级。
锁的升级的目的:锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化
synchronized 的实现方式,使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方
式,从而减低了锁带来的性能消耗。
14.什么是死锁?
当线程 A 持有独占锁 a,并尝试去获取独占锁 b 的同时,线程 B 持有独占锁
b,并尝试获取独占锁 a 的情况下,就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方
需要的锁,而发生的阻塞现象,我们称为死锁。
15.怎么防止死锁?
尽 量 使 用
tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 的 方 法 (ReentrantLock 、
ReentrantReadWriteLock),设置超时时间,超时可以退出防止死锁。
尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。
尽量降低锁的使用粒度,尽量不要几个功能用同一把锁。
尽量减少同步的代码块。
16.ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?
ThreadLocal 为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都
可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal 的经典使用场景是数据库连接和 session 管理等。
17.说一下 synchronized 底层实现原理?
synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的,monitor 对象是
同步的基本实现单元。在 Java 6 之前,monitor 的实现完全是依靠操作系统内
部的互斥锁,因为需要进行用户态到内核态的切换,所以同步操作是一个无差别
的重量级操作,性能也很低。但在 Java 6 的时候,Java 虚拟机 对此进行了大刀阔斧地改进,提供了三种不同的 monitor 实现,也就是常说的三种不同的锁:
偏向锁(Biased Locking)、轻量级锁和重量级锁,大大改进了其性能。
18.synchronized 和 volatile 的区别是什么?
volatile 是变量修饰符;synchronized 是修饰类、方法、代码段。
volatile 仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而 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。
19.synchronized 和 Lock 有什么区别?
synchronized 可以给类、方法、代码块加锁;而 lock 只能给代码块加锁。
synchronized 不需要手动获取锁和释放锁,使用简单,发生异常会自动释放锁,
不会造成死锁;而 lock 需要自己加锁和释放锁,如果使用不当没有 unLock()去
释放锁就会造成死锁。
通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁,而 synchronized 却无法办到。
20.synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?
synchronized 早期的实现比较低效,对比 ReentrantLock,大多数场景性能都相
差较大,但是在 Java 6 中对 synchronized 进行了非常多的改进。
主要区别如下:
ReentrantLock 使用起来比较灵活,但是必须有释放锁的配合动作;
ReentrantLock 必须手动获取与释放锁,而 synchronized 不需要手动释放和开启
锁;
ReentrantLock 只适用于代码块锁,而 synchronized 可用于修饰方法、代码块等。
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。
21. 说一下 atomic 的原理?
atomic 主要利用 CAS (Compare And Wwap) 和 volatile 和 native 方法来保证原
子操作,从而避免 synchronized 的高开销,执行效率大为提升。