bat等大公司常考java多线程面试题

我就是我 2023-10-03 21:44 2阅读 0赞

> 1、说说进程,线程,协程之间的区别

简而言之,进程是程序运行和资源分配的基本单位,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存资源,减少切换次数,从而效率更高.线程是进程的一个实体,是cpu调度和分派的基本单位,是比程序更小的能独立运行的基本单位.同一进程中的多个线程之间可以并发执行.

> 2、你了解守护线程吗?它和非守护线程有什么区别

程序运行完毕,jvm会等待非守护线程完成后关闭,但是jvm不会等待守护线程.守护线程最典型的例子就是GC线程

> 3、什么是多线程上下文切换

多线程的上下文切换是指CPU控制权由一个已经正在运行的线程切换到另外一个就绪并等待获取CPU执行权的线程的过程。

4、创建两种线程的方式?他们有什么区别?

通过实现java.lang.Runnable或者通过扩展java.lang.Thread类.相比扩展Thread,实现Runnable接口可能更优.原因有二:

*  Java不支持多继承.因此扩展Thread类就代表这个子类不能扩展其他类.而实现Runnable接口的类还可能扩展另一个类.
 *  类可能只要求可执行即可,因此继承整个Thread类的开销过大.

> 5、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。

> 6、怎么检测一个线程是否持有对象监视器

Thread类提供了一个holdsLock(Object obj)方法，当且仅当对象obj的监视器被某条线程持有的时候才会返回true，注意这是一个static方法，这意味着”某条线程”指的是当前线程。

> 7、Runnable和Callable的区别

Runnable接口中的run()方法的返回值是void，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已；Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。 这其实是很有用的一个特性，因为多线程相比单线程更难、更复杂的一个重要原因就是因为多线程充满着未知性，某条线程是否执行了？某条线程执行了多久？某条线程执行的时候我们期望的数据是否已经赋值完毕？无法得知，我们能做的只是等待这条多线程的任务执行完毕而已。而Callable+Future/FutureTask却可以方便获取多线程运行的结果，可以在等待时间太长没获取到需要的数据的情况下取消该线程的任务

> 8、什么导致线程阻塞

阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪），学过操作系统的同学对它一定已经很熟悉了。Java 提供了大量方法来支持阻塞，下面让我们逐一分析。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>sleep()</td> 
   <td>sleep() 允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态，不能得到CPU 时间，指定的时间一过，线程重新进入可执行状态。 典型地，sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形：测试发现条件不满足后，让线程阻塞一段时间后重新测试，直到条件满足为止</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>suspend() 和 resume()</td> 
   <td>两个方法配套使用，suspend()使得线程进入阻塞状态，并且不会自动恢复，必须其对应的resume() 被调用，才能使得线程重新进入可执行状态。典型地，suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形：测试发现结果还没有产生后，让线程阻塞，另一个线程产生了结果后，调用 resume() 使其恢复。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>yield()</td> 
   <td>yield() 使当前线程放弃当前已经分得的CPU 时间，但不使当前线程阻塞，即线程仍处于可执行状态，随时可能再次分得 CPU 时间。调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>wait() 和 notify()</td> 
   <td>两个方法配套使用，wait() 使得线程进入阻塞状态，它有两种形式，一种允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数，另一种没有参数，前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态，后者则必须对应的 notify() 被调用.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 9、wait(),notify()和suspend(),resume()之间的区别

初看起来它们与 suspend() 和 resume() 方法对没有什么分别，但是事实上它们是截然不同的。区别的核心在于，前面叙述的所有方法，阻塞时都不会释放占用的锁（如果占用了的话），而这一对方法则相反。上述的核心区别导致了一系列的细节上的区别。

首先，前面叙述的所有方法都隶属于 Thread 类，但是这一对却直接隶属于 Object 类，也就是说，所有对象都拥有这一对方法。初看起来这十分不可思议，但是实际上却是很自然的，因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁，而锁是任何对象都具有的，调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞，并且该对象上的锁被释放。而调用 任意对象的notify()方法则导致从调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞（但要等到获得锁后才真正可执行）。

其次，前面叙述的所有方法都可在任何位置调用，但是这一对方法却必须在 synchronized 方法或块中调用，理由也很简单，只有在synchronized 方法或块中当前线程才占有锁，才有锁可以释放。同样的道理，调用这一对方法的对象上的锁必须为当前线程所拥有，这样才有锁可以释放。因此，这一对方法调用必须放置在这样的 synchronized 方法或块中，该方法或块的上锁对象就是调用这一对方法的对象。若不满足这一条件，则程序虽然仍能编译，但在运行时会出现IllegalMonitorStateException 异常。

wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized关键字一起使用，将它们和操作系统进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性：synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能，它们的执行不会受到多线程机制的干扰，而这一对方法则相当于 block 和wakeup 原语（这一对方法均声明为 synchronized）。它们的结合使得我们可以实现操作系统上一系列精妙的进程间通信的算法（如信号量算法），并用于解决各种复杂的线程间通信问题。

关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点：

第一：调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的，我们无法预料哪一个线程将会被选择，所以编程时要特别小心，避免因这种不确定性而产生问题。

第二：除了 notify()，还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用，唯一的区别在于，调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然，只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。

谈到阻塞，就不能不谈一谈死锁，略一分析就能发现，suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。遗憾的是，Java 并不在语言级别上支持死锁的避免，我们在编程中必须小心地避免死锁。

以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析，我们重点分析了 wait() 和 notify() 方法，因为它们的功能最强大，使用也最灵活，但是这也导致了它们的效率较低，较容易出错。实际使用中我们应该灵活使用各种方法，以便更好地达到我们的目的。

> 11、产生死锁的条件

1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。 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:进程已获得的资源，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。

> 12、为什么wait()方法和notify()/notifyAll()方法要在同步块中被调用

这是JDK强制的，wait()方法和notify()/notifyAll()方法在调用前都必须先获得对象的锁 wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器时有什么区别

wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器的时候的区别在于：wait()方法立即释放对象监视器，notify()/notifyAll()方法则会等待线程剩余代码执行完毕才会放弃对象监视器。

> 13、wait()与sleep()的区别

关于这两者已经在上面进行详细的说明,这里就做个概括好了:

*  sleep()来自Thread类，和wait()来自Object类.调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。而 调用 wait 方法线程会释放对象锁
 *  sleep()睡眠后不出让系统资源，wait让其他线程可以占用CPU
 *  sleep(milliseconds)需要指定一个睡眠时间，时间一到会自动唤醒.而wait()需要配合notify()或者notifyAll()使用

> 14、为什么wait,nofity和nofityAll这些方法不放在Thread类当中

一个很明显的原因是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。

> 15、怎么唤醒一个阻塞的线程

如果线程是因为调用了wait()、sleep()或者join()方法而导致的阻塞，可以中断线程，并且通过抛出InterruptedException来唤醒它；如果线程遇到了IO阻塞，无能为力，因为IO是操作系统实现的，Java代码并没有办法直接接触到操作系统。

> 16、什么是多线程的上下文切换

多线程的上下文切换是指CPU控制权由一个已经正在运行的线程切换到另外一个就绪并等待获取CPU执行权的线程的过程。

> 17、synchronized和ReentrantLock的区别

synchronized是和if、else、for、while一样的关键字，ReentrantLock是类，这是二者的本质区别。既然ReentrantLock是类，那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性，可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量，ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上： （1）ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置，这样就避免了死锁 （2）ReentrantLock可以获取各种锁的信息 （3）ReentrantLock可以灵活地实现多路通知 另外，二者的锁机制其实也是不一样的:ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁，synchronized操作的应该是对象头中mark word.

> 18、FutureTask是什么

这个其实前面有提到过，FutureTask表示一个异步运算的任务。FutureTask里面可以传入一个Callable的具体实现类，可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。当然，由于FutureTask也是Runnable接口的实现类，所以FutureTask也可以放入线程池中。

> 19、一个线程如果出现了运行时异常怎么办?

如果这个异常没有被捕获的话，这个线程就停止执行了。另外重要的一点是：如果这个线程持有某个某个对象的监视器，那么这个对象监视器会被立即释放

> 20、Java当中有哪几种锁

*  自旋锁: 自旋锁在JDK1.6之后就默认开启了。基于之前的观察，共享数据的锁定状态只会持续很短的时间，为了这一小段时间而去挂起和恢复线程有点浪费，所以这里就做了一个处理，让后面请求锁的那个线程在稍等一会，但是不放弃处理器的执行时间，看看持有锁的线程能否快速释放。为了让线程等待，所以需要让线程执行一个忙循环也就是自旋操作。在jdk6之后，引入了自适应的自旋锁，也就是等待的时间不再固定了，而是由上一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者状态来决定
 *  偏向锁: 在JDK1.之后引入的一项锁优化，目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语。进一步提升程序的运行性能。 偏向锁就是偏心的偏，意思是这个锁会偏向第一个获得他的线程，如果接下来的执行过程中，改锁没有被其他线程获取，则持有偏向锁的线程将永远不需要再进行同步。偏向锁可以提高带有同步但无竞争的程序性能，也就是说他并不一定总是对程序运行有利，如果程序中大多数的锁都是被多个不同的线程访问，那偏向模式就是多余的，在具体问题具体分析的前提下，可以考虑是否使用偏向锁。
 *  轻量级锁: 为了减少获得锁和释放锁所带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”，所以在Java SE1.6里锁一共有四种状态，无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态和重量级锁状态，它会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁

> 21、如何在两个线程间共享数据

通过在线程之间共享对象就可以了，然后通过wait/notify/notifyAll、await/signal/signalAll进行唤起和等待，比方说阻塞队列BlockingQueue就是为线程之间共享数据而设计的

> 22、如何正确的使用wait()?使用if还是while?

wait() 方法应该在循环调用，因为当线程获取到 CPU 开始执行的时候，其他条件可能还没有满足，所以在处理前，循环检测条件是否满足会更好。下面是一段标准的使用 wait 和 notify 方法的代码：

synchronized (obj) {
       while (condition does not hold)
         obj.wait(); // (Releases lock, and reacquires on wakeup)
         ... // Perform action appropriate to condition
    }
    复制代码

> 23、什么是线程局部变量ThreadLocal

线程局部变量是局限于线程内部的变量，属于线程自身所有，不在多个线程间共享。Java提供ThreadLocal类来支持线程局部变量，是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下（如 web 服务器）使用线程局部变量的时候要特别小心，在这种情况下，工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放，Java 应用就存在内存泄露的风险。

> 24、ThreadLoal的作用是什么?

简单说ThreadLocal就是一种以空间换时间的做法在每个Thread里面维护了一个ThreadLocal.ThreadLocalMap把数据进行隔离，数据不共享，自然就没有线程安全方面的问题了.

> 25、生产者消费者模型的作用是什么?

（1）通过平衡生产者的生产能力和消费者的消费能力来提升整个系统的运行效率，这是生产者消费者模型最重要的作用 （2）解耦，这是生产者消费者模型附带的作用，解耦意味着生产者和消费者之间的联系少，联系越少越可以独自发展而不需要收到相互的制约

> 26.写一个生产者-消费者队列

可以通过阻塞队列实现,也可以通过wait-notify来实现. **使用阻塞队列来实现**

//消费者
    public class Producer implements Runnable{
       private final BlockingQueue<Integer> queue;
    
       public Producer(BlockingQueue q){
           this.queue=q;
       }
    
       @Override
       public void run() {
           try {
               while (true){
                   Thread.sleep(1000);//模拟耗时
                   queue.put(produce());
               }
           }catch (InterruptedException e){
    
           }
       }
    
       private int produce() {
           int n=new Random().nextInt(10000);
           System.out.println("Thread:" + Thread.currentThread().getId() + " produce:" + n);
           return n;
       }
    }
    //消费者
    public class Consumer implements Runnable {
       private final BlockingQueue<Integer> queue;
    
       public Consumer(BlockingQueue q){
           this.queue=q;
       }
    
       @Override
       public void run() {
           while (true){
               try {
                   Thread.sleep(2000);//模拟耗时
                   consume(queue.take());
               }catch (InterruptedException e){
    
               }
    
           }
       }
    
       private void consume(Integer n) {
           System.out.println("Thread:" + Thread.currentThread().getId() + " consume:" + n);
    
       }
    }
    //测试
    public class Main {
    
       public static void main(String[] args) {
           BlockingQueue<Integer> queue=new ArrayBlockingQueue<Integer>(100);
           Producer p=new Producer(queue);
           Consumer c1=new Consumer(queue);
           Consumer c2=new Consumer(queue);
    
           new Thread(p).start();
           new Thread(c1).start();
           new Thread(c2).start();
       }
    }
    复制代码

**使用wait-notify来实现**

该种方式应该最经典,这里就不做说明了

> 27、如果你提交任务时，线程池队列已满，这时会发生什么

如果你使用的LinkedBlockingQueue，也就是无界队列的话，没关系，继续添加任务到阻塞队列中等待执行，因为LinkedBlockingQueue可以近乎认为是一个无穷大的队列，可以无限存放任务；如果你使用的是有界队列比方说ArrayBlockingQueue的话，任务首先会被添加到ArrayBlockingQueue中，ArrayBlockingQueue满了，则会使用拒绝策略RejectedExecutionHandler处理满了的任务，默认是AbortPolicy。

> 28、为什么要使用线程池

避免频繁地创建和销毁线程，达到线程对象的重用。另外，使用线程池还可以根据项目灵活地控制并发的数目。

> 29、java中用到的线程调度算法是什么

抢占式。一个线程用完CPU之后，操作系统会根据线程优先级、线程饥饿情况等数据算出一个总的优先级并分配下一个时间片给某个线程执行。

> 30、Thread.sleep(0)的作用是什么

由于Java采用抢占式的线程调度算法，因此可能会出现某条线程常常获取到CPU控制权的情况，为了让某些优先级比较低的线程也能获取到CPU控制权，可以使用Thread.sleep(0)手动触发一次操作系统分配时间片的操作，这也是平衡CPU控制权的一种操作。

> 31、什么是CAS

CAS，全称为Compare and Swap，即比较-替换。假设有三个操作数：内存值V、旧的预期值A、要修改的值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，才会将内存值修改为B并返回true，否则什么都不做并返回false。当然CAS一定要volatile变量配合，这样才能保证每次拿到的变量是主内存中最新的那个值，否则旧的预期值A对某条线程来说，永远是一个不会变的值A，只要某次CAS操作失败，永远都不可能成功

> 32、什么是乐观锁和悲观锁

乐观锁：乐观锁认为竞争不总是会发生，因此它不需要持有锁，将比较-替换这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量，如果失败则表示发生冲突，那么就应该有相应的重试逻辑。

悲观锁：悲观锁认为竞争总是会发生，因此每次对某资源进行操作时，都会持有一个独占的锁，就像synchronized，不管三七二十一，直接上了锁就操作资源了。

> 33、ConcurrentHashMap的并发度是什么?

ConcurrentHashMap的并发度就是segment的大小，默认为16，这意味着最多同时可以有16条线程操作ConcurrentHashMap，这也是ConcurrentHashMap对Hashtable的最大优势，任何情况下，Hashtable能同时有两条线程获取Hashtable中的数据吗？

> 34、ConcurrentHashMap的工作原理

ConcurrentHashMap在jdk 1.6和jdk 1.8实现原理是不同的. **jdk 1.6:**

ConcurrentHashMap是线程安全的，但是与Hashtablea相比，实现线程安全的方式不同。Hashtable是通过对hash表结构进行锁定，是阻塞式的，当一个线程占有这个锁时，其他线程必须阻塞等待其释放锁。ConcurrentHashMap是采用分离锁的方式，它并没有对整个hash表进行锁定，而是局部锁定，也就是说当一个线程占有这个局部锁时，不影响其他线程对hash表其他地方的访问。 具体实现:ConcurrentHashMap内部有一个Segment **jdk 1.8**

在jdk 8中，ConcurrentHashMap不再使用Segment分离锁，而是采用一种乐观锁CAS算法来实现同步问题，但其底层还是“数组+链表->红黑树”的实现。

> 37、CyclicBarrier和CountDownLatch区别

这两个类非常类似，都在java.util.concurrent下，都可以用来表示代码运行到某个点上，二者的区别在于：

*  CyclicBarrier的某个线程运行到某个点上之后，该线程即停止运行，直到所有的线程都到达了这个点，所有线程才重新运行；CountDownLatch则不是，某线程运行到某个点上之后，只是给某个数值-1而已，该线程继续运行
 *  CyclicBarrier只能唤起一个任务，CountDownLatch可以唤起多个任务
 *  CyclicBarrier可重用，CountDownLatch不可重用，计数值为0该CountDownLatch就不可再用了

> 39、java中的++操作符线程安全么?

不是线程安全的操作。它涉及到多个指令，如读取变量值，增加，然后存储回内存，这个过程可能会出现多个线程交差

> 40、你有哪些多线程开发良好的实践?

*  给线程命名
 *  最小化同步范围
 *  优先使用volatile
 *  尽可能使用更高层次的并发工具而非wait和notify()来实现线程通信,如BlockingQueue,Semeaphore
 *  优先使用并发容器而非同步容器.
 *  考虑使用线程池

### 关于volatile关键字 ###

> 1、可以创建Volatile数组吗?

Java 中可以创建 volatile类型数组，不过只是一个指向数组的引用，而不是整个数组。如果改变引用指向的数组，将会受到volatile 的保护，但是如果多个线程同时改变数组的元素，volatile标示符就不能起到之前的保护作用了

> 2、volatile能使得一个非原子操作变成原子操作吗?

一个典型的例子是在类中有一个 long 类型的成员变量。如果你知道该成员变量会被多个线程访问，如计数器、价格等，你最好是将其设置为 volatile。为什么？因为 Java 中读取 long 类型变量不是原子的，需要分成两步，如果一个线程正在修改该 long 变量的值，另一个线程可能只能看到该值的一半（前 32 位）。但是对一个 volatile 型的 long 或 double 变量的读写是原子。

一种实践是用 volatile 修饰 long 和 double 变量，使其能按原子类型来读写。double 和 long 都是64位宽，因此对这两种类型的读是分为两部分的，第一次读取第一个 32 位，然后再读剩下的 32 位，这个过程不是原子的，但 Java 中 volatile 型的 long 或 double 变量的读写是原子的。volatile 修复符的另一个作用是提供内存屏障（memory barrier），例如在分布式框架中的应用。简单的说，就是当你写一个 volatile 变量之前，Java 内存模型会插入一个写屏障（write barrier），读一个 volatile 变量之前，会插入一个读屏障（read barrier）。意思就是说，在你写一个 volatile 域时，能保证任何线程都能看到你写的值，同时，在写之前，也能保证任何数值的更新对所有线程是可见的，因为内存屏障会将其他所有写的值更新到缓存。

> 3、volatile类型变量提供什么保证?

volatile 主要有两方面的作用:1.避免指令重排2.可见性保证.例如，JVM 或者 JIT为了获得更好的性能会对语句重排序，但是 volatile 类型变量即使在没有同步块的情况下赋值也不会与其他语句重排序。 volatile 提供 happens-before 的保证，确保一个线程的修改能对其他线程是可见的。某些情况下，volatile 还能提供原子性，如读 64 位数据类型，像 long 和 double 都不是原子的(低32位和高32位)，但 volatile 类型的 double 和 long 就是原子的.