Java多线程面试题

我分析了上百份大中小厂的面经，整理了 Java 面试中最最最常问的一些问题！小伙伴们可以对照着网站里面的文章学习或者准备面试。网站的内容会继续完善，欢迎你在评论区说出你遇到的高频面试题！
林老师带你学编程（「Java 学习+面试指南」是一份涵盖大部分 Java 程序员所需要掌握的核心知识网站，准备 Java 面试，首选《林老师带你学编程》。
什么是进程?
进程是系统中正在运行的一个程序，程序一旦运行就是进程。
进程可以看成程序执行的一个实例。进程是系统资源分配的独立实体，每个进程都拥有独立的地址空间。一个进程无法访问另一个进程的变量和数据结构，如果想让一个进程访问另一个进程的资源，需要使用进程间通信，比如管道，文件，套接字等。
什么是线程?
是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
线程的实现方式?

继承Thread类
实现Runnable接口
使用Callable和Future

Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别?
1.start 样）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 样）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NEW状态
new创建一个Thread对象时，并没处于执行状态，因为没有调用start方法启动改线程，那么此时的状态就是新建状态。
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样RUNNABLE)。
线程的RUNNING状态
一旦cpu通过轮询货其他方式从任务可以执行队列中选中了线程，此时它才能真正的执行自己的逻辑代码。
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

线程状态转化图

i——————与System.out.println()的异常
示例代码:
public class XkThread extends Thread {
private int i = 5;
@Override
public void run() {
System.out.println("i=" + (i—————— ) + " threadName=" + Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) {
XkThread xk = new XkThread();
Thread t1 = new Thread(xk);
Thread t2 = new Thread(xk);
Thread t3 = new Thread(xk);
Thread t4 = new Thread(xk);
Thread t5 = new Thread(xk);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
结果:
i = 5 threadName = Thread - 1
i = 2 threadName = Thread - 5
i = 5 threadName = Thread - 2
i = 4 threadName = Thread - 3
i = 3 threadName = Thread - 4
虽然println()方法在内部是同步的，但i——————的操作却是在进入println()之前发生的，所以有发生非线程安全的概率。
println()源码:
public void println(String x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
如何知道代码段被哪个线程调用?
System.out .println(Thread .currentThread ().getName());
线程活动状态?
public class XKThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("run run run is " + this.isAlive());
}
public static void main(String[] args) {
XKThread xk = new XKThread();
System.out.println("begin ——— " + xk.isAlive());
xk.start();
System.out.println("end ————— " + xk.isAlive());

}
}
sleep()方法
方法sleep()的作用是在指定的毫秒数内让当前的“正在执行的线程”休眠(暂停执行)。
如何优雅的设置睡眠时间?
jdk1.5 后，引入了一个枚举TimeUnit,对sleep方法提供了很好的封装。比如要表达2小时22分55秒899毫秒。
Thread.sleep(8575899L);
TimeUnit.HOURS.sleep(3);
TimeUnit.MINUTES.sleep(22);
TimeUnit.SECONDS.sleep(55);
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(899);
可以看到表达的含义更清晰，更优雅。
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, 此方法不会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。
测试代码:(cpu独占时间片)
public class XKThread extends Thread {
@Override
public void run() {
long beginTime = System.currentTimeMillis();
int count = 0;
for (int i = 0; i < 50000000; i++) {
count = count + (i + 1);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("用时 = " + (endTime - beginTime) + " 毫秒! ");
}

public static void main(String[] args) {
XKThread xkThread = new XKThread();
xkThread.start();
}
}
结果：
用时 = 20 毫秒
加入yield，再来测试。 (cpu让给其他资源导致速度变慢)
public class XKThread extends Thread {

@Override
public void run() {
long beginTime = System.currentTimeMillis();
int count = 0;
for (int i = 0; i < 50000000; i++) {
Thread.yield();
count = count + (i + 1);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("用时 = " + (endTime - beginTime) + " 毫秒! ");
}

public static void main(String[] args) {
XKThread xkThread = new XKThread();
xkThread.start();
}
}
结果:
用时 = 38424 毫秒!
19.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。
谁跑的更快?
设置优先级高低两个线程，累加数字，看谁跑的快，上代码。
public class Run extends Thread {

public static void main(String[] args) {
try {
ThreadLow low = new ThreadLow();
low.setPriority(2);
low.start();

ThreadHigh high = new ThreadHigh();
high.setPriority(8);
high.start();

Thread.sleep(2000);
low.stop();
high.stop();
System.out.println("low = " + low.getCount());
System.out.println("high = " + high.getCount());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

class ThreadHigh extends Thread {
private int count = 0;
public int getCount() {
return count;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
count++;
}
}
}

class ThreadLow extends Thread {
private int count = 0;

public int getCount() {
return count;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
count++;
}
}
}
结果:
low = 1193854568
high = 1204372373
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。
Java虚拟机退出时Daemon线程中的ﬁnally块一定会执行?
Java虚拟机退出时Daemon线程中的ﬁnally块并不一定会执行。
代码示例:
public class XKDaemon {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new DaemonRunner(), "xkDaemonRunner");
thread.setDaemon(true);
thread.start();
}

static class DaemonRunner implements Runnable {

@Override
public void run() {
try {
SleepUtils.sleep(10);
} finally {
System.out.println("Java小咖秀 daemonThread finally run …");
}

}
}
}
结果：

没有任何的输出，说明没有执行ﬁnally。
设置线程上下文类加载器
获取线程上下文类加载器
public ClassLoader getContextClassLoader();
设置线程类加载器(可以打破Java类加载器的父类委托机制）
public void setContextClassLoader(ClassLoader cl);
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。
同步方法快 —————> 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。
Java对象头长度

Java对象头的存储结构
32位JVM的Mark Word 默认存储结构

Mark Word 的状态变化
Mark Word 存储的数据会随着锁标志为的变化而变化。

64位虚拟机下， Mark Word是64bit大小的

锁的升降级规则
Java SE 1.6 为了提高锁的性能。引入了“偏向锁”和轻量级锁“。
Java SE 1.6 中锁有4种状态。级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态。
锁只能升级不能降级。
偏向锁
大多数情况，锁不仅不存在多线程竞争，而且总由同一线程多次获得。当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈顺中记录存储锁偏向的线程ID,以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行 cas操作来加锁和解锁，只需测试一下对象头 Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，表示线程已经获得了锁，如果失败，则需要测试下Mark Word中偏向锁的标示是否已经设置成1 (表示当前时偏向锁),如果没有设置，则使用cas竞争锁，如果设置了，则尝试使用cas将对象头的偏向锁只想当前线程。
关闭偏向锁延迟
java6和7中默认启用，但是会在程序启动几秒后才激活，如果需要关闭延迟，-XX:BiasedLockingStartupDelay=0。
如何关闭偏向锁
JVM参数关闭偏向锁:-XX:-UseBiasedLocking=false,那么程序默认会进入轻量级锁状态。
Tips:如果你可以确定程序的所有锁通常情况处于竞态，则可以选择关闭。
轻量级锁
线程在执行同步块， jvm会现在当前线程的栈顺中创建用于储存锁记录的空间。并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中。然后线程尝试使用cas将对象头中的Mark Word替换为之乡锁记录的指针。如果成功，当前线程获得锁，如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁。
轻量锁的解锁
轻量锁解锁时，会使原子操作cas将 displaced Mark Word 替换回对象头，如果成功则表示没有竞争发生，如果失败，表示存在竞争，此时锁就会膨胀为重量级锁。
锁的优缺点对比
什么是原子操作
不可被中断的一个或一系列操作
Java如何实现原子操作
Java中通过锁和循环cas的方式来实现原子操作， JVM的CAS操作利用了处理器提供的CMPXCHG指令来实现的。自旋CAS实现的基本思路就是循环进行CAS操作直到成功为止。
CAS实现原子操作的3大问题
ABA问题，循环时间长消耗资源大，只能保证一个共享变量的原子操作
什么是ABA问题
问题：
因为cas需要在操作值的时候，检查值有没有变化，如果没有变化则更新，如果一个值原来是A,变成了B, 又变成了A,那么使用cas进行检测时会发现发的值没有发生变化，其实是变过的。
解决：
添加版本号，每次更新的时候追加版本号， A-B-A —> 1A-2B-3A。
从jdk1.5开始,Atomic包提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA的问题。
CAS循环时间长占用资源大问题
如果jvm能支持处理器提供的pause指令，那么效率会有一定的提升。
一、它可以延迟流水线执行指令(de-pipeline),使cpu不会消耗过多的执行资源，延迟的时间取决于具体实现的版本，有些处理器延迟时间是0。
二、它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突而引起的cpu流水线被清空，从而提高cpu执行效率。
CAS只能保证一个共享变量原子操作
一、对多个共享变量操作时，可以用锁。
二、可以把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如,x=1,k=a,合并xk=1a，然后用cas操作xk。
Tips:java 1.5开始,jdk提供了AtomicReference类来保证饮用对象之间的原子性，就可以把多个变量放在一个对象来进行cas操作。
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。
等待/通知机制
一个线程修改了一个对象的值，而另一个线程感知到了变化，然后进行相应的操作。
wait
方法wait()的作用是使当前执行代码的线程进行等待， wait()是Object类通用的方法，该方法用来将当前线程置入“预执行队列” 中，并在 wait()所在的代码处停止执行，直到接到通知或中断为止。
在调用wait之前线程需要获得该对象的对象级别的锁。代码体现上，即只能是同步方法或同步代码块内。调用wait()后当前线程释放锁。
notify
notify()也是Object类的通用方法，也要在同步方法或同步代码块内调用，该方法用来通知哪些可能灯光该对象的对象锁的其他线程，如果有多个线程等待，则随机挑选出其中一个呈wait状态的线程，对其发出通知 notify，并让它等待获取该对象的对象锁。
notify/notifyAll
notify等于说将等待队列中的一个线程移动到同步队列中，而notifyAll是将等待队列中的所有线程全部移动到同步队列中。
等待/通知经典范式
等待
synchronized(obj){
while (条件不满足) {
obj.wait();
}
执行对应逻辑
}
通知
synchronized(obj){
改变条件
obj.notifyAll();
}
ThreadLocal
主要解决每一个线程想绑定自己的值，存放线程的私有数据。
ThreadLocal使用
获取当前的线程的值通过get(),设置set(T) 方式来设置值。
public class XKThreadLocal {

public static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();

public static void main(String[] args) {
if (threadLocal.get() == null) {
System.out.println("未设置过值");
threadLocal.set("Java小咖秀 ");
}
System.out.println(threadLocal.get());
}
}
输出:
未设置过值Java小咖秀
Tips:默认值为null
解决get()返回null问题
通过继承重写initialValue()方法即可。
代码实现：
public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
static ThreadLocalExt threadLocalExt = new ThreadLocalExt();

@Override
protected Object initialValue() {
return "Java小咖秀";
}

public static void main(String[] args) {
System.out.println(threadLocalExt.get());
}
}
输出结果:
Java小咖秀
Lock接口
锁可以防止多个线程同时共享资源。Java5前程序是靠synchronized实现锁功能。Java5之后，并发包新增Lock接口来实现锁功能。
Lock接口提供 synchronized不具备的主要特性
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：
一、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。
二、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
代码为证:
public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
} else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
}
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。
LockSupport工具
定义了一组公共静态方法，提供了最基本的线程阻塞和唤醒功能。

Condition接口
提供了类似Object监视器方法，与 Lock配合使用实现等待/通知模式。
Condition使用
代码示例:
public class XKCondition {
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition cd = lock.newCondition();

public void await() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
cd.await();//相当于Object 方法中的wait()
} finally {
lock.unlock();
}
}

public void signal() {
lock.lock();
try {
cd.signal(); //相当于Object 方法中的notify()
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
ArrayBlockingQueue?
一个由数据支持的有界阻塞队列，此队列FIFO原则对元素进行排序。队列头部在队列中存在的时间最长，队列尾部存在时间最短。
PriorityBlockingQueue?
一个支持优先级排序的无界阻塞队列，但它不会阻塞数据生产者，而只会在没有可消费的数据时，阻塞数据的消费者。
DelayQueue?
是一个支持延时获取元素的使用优先级队列的实现的无界阻塞队列。队列中的元素必须实现Delayed接口和 Comparable接口，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。
Java并发容器，你知道几个?
ConcurrentHashMap 、CopyOnWriteArrayList 、CopyOnWriteArraySet 、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentLinkedDeque 、ConcurrentSkipListMap 、ConcurrentSkipListSet 、ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue 、LinkedBlockingDeque 、PriorityBlockingQueue 、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue 、DelayQueue
ConcurrentHashMap
并发安全版HashMap,java7中采用分段锁技术来提高并发效率，默认分16段。Java8放弃了分段锁，采用 CAS，同时当哈希冲突时，当链表的长度到8时，会转化成红黑树。(如需了解细节，见jdk中代码）
ConcurrentLinkedQueue
基于链接节点的无界线程安全队列，它采用先进先出的规则对节点进行排序，当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部，当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。它采用cas算法来实现。(如需了解细节，见jdk中代码）
什么是阻塞队列?
阻塞队列是一个支持两个附加操作的队列，这两个附加操作支持阻塞的插入和移除方法。
1、支持阻塞的插入方法：当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
2、支持阻塞的移除方法：当队列空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
阻塞队列常用的应用场景?
常用于生产者和消费者场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列正好是生产者存放、消费者来获取的容器。
Java里的阻塞的队列

ArrayBlockingQueue：数组结构组成的&有界阻塞队列
LinkedBlockingQueue：链表结构组成的&有界阻塞队列
PriorityBlockingQueue: 支持优先级排序&无界阻塞队列
DelayQueue：优先级队列实现&无界阻塞队列
SynchronousQueue：不存储元素&阻塞队列
LinkedTransferQueue：链表结构组成&无界阻塞队列
LinkedBlockingDeque：链表结构组成&双向阻塞队列

Fork/Join
java7提供的一个用于并行执行任务的框架，把一个大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果的后得到大任务结果的框架。
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。
工作窃取算法的有缺点
优点：充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。
缺点：有些情况下还是存在竞争，比如双端队列中只有一个任务。这样就消耗了更多资源。
Java中原子操作更新基本类型，Atomic包提供了哪几个类?

AtomicBoolean:原子更新布尔类型
AtomicInteger:原子更新整形
AtomicLong:原子更新长整形

Java中原子操作更新数组，Atomic包提供了哪几个类?

AtomicIntegerArray: 原子更新整形数据里的元素
AtomicLongArray: 原子更新长整形数组里的元素
AtomicReferenceArray: 原子更新饮用类型数组里的元素
AtomicIntegerArray: 主要提供原子方式更新数组里的整形

Java中原子操作更新引用类型，Atomic包提供了哪几个类?
如果原子需要更新多个变量，就需要用引用类型了。

AtomicReference : 原子更新引用类型。
AtomicReferenceFieldUpdater: 原子更新引用类型里的字段。
AtomicMarkableReference: 原子更新带有标记位的引用类型。标记位用boolean类型表示，构造方法时 AtomicMarkableReference(V initialRef,boolean initialMark)

Java中原子操作更新字段类， Atomic包提供了哪几个类?

AtomiceIntegerFieldUpdater: 原子更新整形字段的更新器
AtomiceLongFieldUpdater: 原子更新长整形字段的更新器
AtomiceStampedFieldUpdater: 原子更新带有版本号的引用类型，将整数值

JDK并发包中提供了哪几个比较常见的处理并发的工具类?

提供并发控制手段: CountDownLatch 、CyclicBarrier 、Semaphore
线程间数据交换: Exchanger

CountDownLatch
允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。CountDownLatch的构造函数接受一个int类型的参数作为计数器，你想等待n个点完成，就传入n。
两个重要的方法:

countDown() : 调用时， n会减1。
await() : 调用会阻塞当前线程，直到n变成0。
await(longtime,TimeUnit unit) : 等待特定时间后，就不会继续阻塞当前线程。

tips:计数器必须大于等于0，当为0时， await就不会阻塞当前线程。不提供重新初始化或修改内部计数器的值的功能。
CyclicBarrier
可循环使用的屏障。让一组线程到达一个屏障样也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
CyclicBarrier默认构造放时CyclicBarrier(intparities) ,其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用 await方法告诉CyclicBarrier我已经到达屏障，然后当前线程被阻塞。
CountDownLatch与CyclicBarrier区别
CountDownLatch：
计数器：计数器只能使用一次。
等待：一个线程或多个等待另外n个线程完成之后才能执行。
CyclicBarrier：
计数器：计数器可以重置样通过reset()方法)。
等待： n个线程相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。
Semaphore
用来控制同时访问资源的线程数量，通过协调各个线程，来保证合理的公共资源的访问。
应用场景：流量控制，特别是公共资源有限的应用场景，比如数据链接，限流等。
Exchanger
Exchanger是一个用于线程间协作的工具类，它提供一个同步点，在这个同步点上，两个线程可以交换彼此的数据。比如第一个线程执行exchange()方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange，当两个线程都到同步点，就可以交换数据了。
一般来说为了避免一直等待的情况，可以使用exchange(Vx,longtimeout,TimeUnit unit),设置最大等待时间。
Exchanger可以用于遗传算法。
为什么使用线程池
几乎所有需要异步或者并发执行任务的程序都可以使用线程池。合理使用会给我们带来以下好处。

降低系统消耗：重复利用已经创建的线程降低线程创建和销毁造成的资源消耗。
提高响应速度：当任务到达时，任务不需要等到线程创建就可以立即执行。
提供线程可以管理性：可以通过设置合理分配、调优、监控。

线程池工作流程

判断核心线程池里的线程是否都有在执行任务，否->创建一个新工作线程来执行任务。是->走下个流程。
判断工作队列是否已满，否->新任务存储在这个工作队列里，是->走下个流程。
判断线程池里的线程是否都在工作状态，否->创建一个新的工作线程来执行任务，是->走下个流程。
按照设置的策略来处理无法执行的任务。

创建线程池参数有哪些，作用?
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
}
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。

6.threadFactory：设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。
7. handler: 饱和策略也叫拒绝策略。当队列和线程池都满了，即达到饱和状态。所以需要采取策略来处
理新的任务。默认策略是AbortPolicy。

AbortPolicy:直接抛出异常。
CallerRunsPolicy: 调用者所在的线程来运行任务。
DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。
DiscardPolicy:不处理，直接丢掉。
当然可以根据自己的应用场景，实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。

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(longtimeout,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，
Executor
从JDK5开始，把工作单元和执行机制分开。工作单元包括Runnable和Callable,而执行机制由Executor框架提供。
Executor框架的主要成员

ThreadPoolExecutor :可以通过工厂类Executors来创建。
可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor ：SingleThreadExecutor 、FixedThreadPool、 CachedThreadPool。
ScheduledThreadPoolExecutor ：可以通过工厂类Executors来创建。
可以创建2中类型的ScheduledThreadPoolExecutor ：ScheduledThreadPoolExecutor、 SingleThreadScheduledExecutor
Future接口:Future和实现Future接口的FutureTask类来表示异步计算的结果。
Runnable和Callable:它们的接口实现类都可以被ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor 执行。 Runnable不能返回结果， Callable可以返回结果。

FixedThreadPool
可重用固定线程数的线程池。
查看源码：
public static return new ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
corePoolSize 和maxPoolSize都被设置成我们设置的nThreads。
当线程池中的线程数大于corePoolSize,keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的最长时间，超过这个时间后多余的线程将被终止，如果设为0，表示多余的空闲线程会立即终止。
工作流程：

当前线程少于corePoolSize,创建新线程执行任务。
当前运行线程等于corePoolSize,将任务加入LinkedBlockingQueue。
线程执行完1中的任务，会循环反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

LinkedBlockingQueue作为线程池工作队列(默认容量Integer.MAX_VALUE)。因此可能会造成如下影响。

当线程数等于corePoolSize时，新任务将在队列中等待，因为线程池中的线程不会超过corePoolSize。
maxnumPoolSize等于说是一个无效参数。
keepAliveTime等于说也是一个无效参数。
运行中的FixedThreadPool(未执行shundown或shundownNow))则不会调用拒绝策略。
由于任务可以不停的加到队列，当任务越来越多时很容易造成OOM。

SingleThreadExecutor
是使用单个worker线程的Executor。
查看源码：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
corePoolSize和maxnumPoolSize被设置为1。其他参数和FixedThreadPool相同。
执行流程以及造成的影响同FixedThreadPool.
CachedThreadPool
根据需要创建新线程的线程池。
查看源码：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
corePoolSize设置为0 ，maxmumPoolSize为Integer.MAX_VALUE 。keepAliveTime为60秒。
工作流程：

首先执行SynchronousQueue.offer (Runnable task)。如果当前maximumPool 中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll(keepAliveTIme,TimeUnit.NANOSECONDS)，那么主线程执行offer操作与空闲线程执行的poll操作配对成功，主线程把任务交给空闲线程执行,execute方法执行完成;否则执行下面的步骤2。
当初始maximumPool为空或者maximumPool中当前没有空闲线程时，将没有线程执行SynchronousQueue.poll (keepAliveTime ，TimeUnit.NANOSECONDS)。这种情况下，步骤 1将失败。此时CachedThreadPool会创建一个新线程执行任务， execute()方法执行完成。
在步骤2中新创建的线程将任务执行完后，会执行SynchronousQueue.poll (keepAliveTime，TimeUnit.NANOSECONDS)。这个poll操作会让空闲线程最多在SynchronousQueue中等待60秒钟。如果60秒钟内主线程提交了一个新任务(主线程执行步骤1)，那么这个空闲线程将执行主线程提交的新任务;否则，这个空闲线程将终止。由于空闲60秒的空闲线程会被终止, 因此长时间保持空闲的 CachedThreadPool不会使用任何资源。一般来说它适合处理时间短、大量的任务。

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posted @ 2023-12-21 22:28 林老师带你学编程阅读(27) 评论(0) 编辑收藏举报

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