java多线程和并发

线程相关面试题

Q:进程和线程的区别

• 进程是系统资源分配最小单位(所有与进程相关资源被记录在进程控制块(PCB)中)，线程是系统调度最小单位
• 进程是程序在系统中的运行状态，各进程拥有独立内存地址空间，互不影响。线程只是进程的不同执行路径，一个进程内的不同线程共享进程的内存地址空间。
• 进程的切换比线程开销大。
• 一个java程序对应一个进程，且至少包含一个线程。

Q:start和run方法的区别

• run方法使用当前线程，只是一个普通的方法调用
• start方法创建新线程并启动，此时新线程为runnable状态等待系统调度并执行run方法。

Q:Thread和Runnable的区别

• Thread是类，Runnable是接口。Thread实现了Runnable接口，使得Runnable接口中的run方法支持多线程。
• 由于java的单一继承原则，推荐使用Runnable接口。

Q:如何处理线程的返回值

线程传参

• 构造函数传参
• 成员变量传参
• 回调函数传参

获取返回值

• 主线程循环等待
• 使用join方法阻塞当前线程，等待子线程执行完毕。
• 通过使用Callable，FutureTask和线程池

Q:线程的状态

• NEW： 新创建的尚未调用start方法
• RUNNABLE： 调用start方法(此状态包含操作系统层面的Ready和Running两种状态)
• BLOCKED： 等待获取锁进入synchronized修饰的代码块或方法
• WAITING： 无限期等待，不会被分配cpu时间，需要被显式唤醒。调用Object.wait()、Thread.join()会进入此状态
• TIME WAITING： 限期等待，在等待指定时间后由系统自动唤醒。调用带参数的sleep、wait、join
• Terminated： 终止状态，对终止状态的线程调用start会抛出IllegalThreadStateException

Q:sleep和wait的区别

基本区别

• sleep是Thread中的静态方法，wait是Object中的实例方法
• sleep可以在任何地方调用，wait必须在synchronized修饰的代码块或方法中调用

本质区别

• sleep只会让出cpu资源，不会导致锁行为的改变(不释放已持有的锁)
• wait不仅让出cpu资源，还会释放持有的同步资源锁

Q:notify和notifyAll的区别

两个概念

• 锁池(EntryList)： 假设线程A拥有一个对象的锁，而线程B想调用这个对象的某个synchronized方法或块。由于B必须先获取这个对象的锁，而这个锁此时被A持有，所以B进入阻塞状态进入一个地方去等待锁的释放，这个地方就是锁池。
• 等待池(WaitSet)： 当线程A调用某个对象的wait方法，就是释放掉持有的对象锁，同时线程A进入到该对象的等待池中，等待池中的线程不会竞争该对象的锁。直到其他线程调用该对象的notify/notifyAll方法才会唤醒等待池中的线程A，线程A会进入到锁池中竞争对象锁。

Q:yield函数作用

当调用Thread.yield()方法时，当前线程会暗示调度器愿意出让cpu使用权，但是调度器有权忽视这个暗示。

Q:如何中断线程

被废弃的方法

• stop
• suspend
• resume

目前使用的方法

调用interrupt()，暗示线程应该被中断

• 如果线程处于阻塞状态，立即退出阻塞状态并抛出InterruptException
• 如果线程处于正常运行状态，将中断标志置为true，继续运行。

由于调用interrupt不会直接中断线程，所以需要线程不断检查中断标志位，如果为true中断运行。

线程状态和状态的切换

底层原理

synchronized

线程安全问题的主要诱因

• 存在线程共享数据(临界资源)
• 存在多条线程同时操作共享数据

解决方法
保证在同一时刻，有且只有一条线程操作数据，其他线程必须等待该线程操作完成再对数据进行操作。

互斥锁的特性

• 互斥性： 同一时刻只有一个线程持有某个对象的锁，通过这种特性来实现多线程的协调机制。 这样在同一时刻只有一个线程对需要同步的代码块进行访问。互斥性也称为操作的原子性。
• 可见性： 必须确保在锁被释放之前，对共享数据的修改，对于随后获得该锁的线程是可见的(即在获得锁的时候获取的是修改后的最新数据)，否则另一个线程可能操作的是缓存的数据，从而引发数据不一致的问题(volatile关键字修饰的变量确保了变量的可见性)。
  synchronized锁的是对象而不是代码

互斥锁的分类

• 对象锁： synchronized修饰的代码块和实例方法
• 类锁： synchronized修饰的静态方法

总结：

1. 线程A访问同步代码块或方法，线程B可以访问非同步代码块和方法
2. 若锁住的是同一个对象，线程A访问对象的同步代码块或方法时，线程B访问同步代码块或方法被阻塞。
3. 同一个类的不同对象的对象锁互不干扰
4. 类锁性质同上。由于一个类只有一把对象锁，所以不同对象的同步方法访问会阻塞。
   5.类锁和对象锁互不干扰

synchronized原理

JMM内存可见性

CAS

线程池