Java多线程基础知识总结

题目来源于网络，答案都是自己搜集或者自己总结得出 ，如有错误，请指出谢谢~

• 1) 什么是线程？

线程是现代操作系统调度的最小单元。例如启动一个java程序，这时操作系统便会创建一个java进程，在一个进程中可以创建多个线程，每个线程都有自己的计数器、堆栈内存和局部变量等属性，而且可以访问共享的内存变量。而每个java程序其实都是多线程的，例如一个print("hello world")的简单程序，在执行程序时，其实也创建不止线程，所以java天生就是多线程的。

• 2)线程和进程有什么区别？

在1)中其实已经说了，线程是进程的子集，一个进程可以有多个线程，每个线程拥有自己的计数器、堆栈内存和局部变量等属性，而且可以访问共享内存。但是不同的进程拥有自己的栈空间。

 

• 3)多线程有什么优点？

1)由于现代计算机核数的不断增加，而线程作为大多数操作系统调度的基本单元，一个程序作为一个进程运行时，产生了多个线程，但是在每个时刻，一个处理器上只能有一个线程在执行，如果是单线程，它在运行时，只会用到一个处理器，再多的处理器核心也没什么用，但是如果是多线程，那么就可以将程序的计算分配到多个处理器上，这样就可以大大缩短程序运行时间。例如，一个程序采用单线程在四核CPU上运行时间为8ms,那么如果采用4线程可以将运行时间缩短到小于8ms，注意，这里的运行时间一般不会是成倍数关系，因为多线程在执行时存在上下文切换，并不是线程越多，执行效率越高，相反，如果使用过多线程，反而会造成效率下降。

2)多线程可以让程序有更快的响应时间。举个例子，例如中午你要吃饭，你可以在炒菜之前就将米饭煲在电饭煲中，然后再去炒菜，这样可能在你炒完菜的时候，米饭已经好了，如果是单线程，你可能是先煲米饭或者先炒菜，这样会让这两件事情总时长变得更长。

3)与进程相比，线程的创建和切换开销更小。

• 4)如何在Java中实现线程？

在java中创建多线程的方式经常用的有两种，但是总的创建方法至少有四种：详情参考Java实现多线程的四种方法

1)继承Thread类创建线程。定义一个继承Thread类的类A，并且覆盖run()方法，在run()方法中执行线程操作，然后在main方法中创建这个类的对象:A  a = new A()，接着用对象实例来调用start()方法，启动线程并执行方法，即a.start()。

2)实现Runnable接口创建线程。定义一个实现Runnable接口的类A，在类中实现run()方法，注意这里这个类不是线程类，在实现run()方法后，接着在主线程中new一个这个类的对象，例如A  a = new A()，接着创建线程类，Thread t = new Thread(a)，将刚才创建实现run()的类实例传给线程类，然后继续调用start()方法来创建线程，并执行方法。其实第一种方法也是线程类实现了Runnable接口，而重写run()方法相当于实现了Runnable接口的run()方法。

3)使用Callable和FutureTask创建线程。定义一个Callable接口的实现类，创建Callable实现类对象传递给FutureTask构造器，将FutureTask对象传递给Thread构造器，Thread对象调用start方法启动线程，通过FutureTask对象的get方法获取线程运行的结果。

4)使用线程池，例如用Executor框架。使用Executors工具类中的静态工厂方法用于创建线程池，创建线程池使用execute方法启动线程，使用shutdown方法等待提交的任务执行完成并后关闭线程。

• 5)Vector, SimpleDateFormat 是线程安全类吗

1)Vector 和 ArrayList 实现了同一接口 List, 但所有的 Vector 的方法都具有 synchronized 关键修饰，对于单个方法的单独操作是线程安全的，但对于复合操作，Vector 仍然需要进行同步处理。顺带比较一下两者。

Vector和ArrayList的对比：

1)Vector由于是每个方法都是线程安全的，所有所以效率低。

2)两者都需要连续的内存空间。

3)Vector每次扩容为原来的两倍，ArrayList为原来1.5倍，数据过大时Vector容易可能会内存分配失败。

4)两者相对于LinkedList索引数据速度快，队尾增加或者删除速度快，而LinkedList指定位置添加或者删除速度快。

5)ArrayList可以通过List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));来实现线程安全。

2)SimpleDateFormat 不是线程安全类，详细请看SimpleDateFormat的线程安全问题与解决方案

• 6)什么 Java 基础数据类型不是线程安全的?

所有对基本类型的操作，除了某些对long类型和double类型的操作之外，都是原子级的。目前的JVM（java虚拟机）都是将32位作为原子操作，并非64位。当线程把主存中的 long/double类型的值读到线程内存中时，可能是两次32位值的写操作，显而易见，如果几个线程同时操作，那么就可能会出现高低2个32位值出错的情况发生。要在线程间共享long与double字段是，必须在synchronized中操作，或是声明为volatile。

• 7)哪些集合类是线程安全的?

Vector、Stack、HashTable、Enumeration（接口），除此之外其他集合类均不是线程安全的。

• 8多线程中的忙循环是什么？使用它的目的是什么？

忙循环：用循环让一个线程等待，不会放弃 CPU，传统的方法wait(), sleep() 或 yield() 都会放弃了CPU控制。

目的：为了保留 CPU 缓存，避免重建缓存和减少等待重建时间。在多核系统中，一个等待线程醒来时，可能会在另一个内核运行，这样就会重建缓存。

• 9)什么是线程的局部变量？

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。

• 10)进程间如何通讯，线程间如何通讯？

这些是在没有涉猎，不懂。。。详细答案还是自行搜索。可以参考 进程间通信和线程间通信的几种方式

Linux进程间的通信方式：管道、有名管道、信号量、消息队列、共享内存、信号、socket

Windows进程间的通信方式：管道、信号量、消息队列、共享内存、socket

Linxu线程间的通信方式：互斥量、条件变量、信号量、信号 

Windows线程间的通信方式：互斥量、信号量、事件（Event）、临界区(Critical Section)

• 11)java中进程间如何通讯，线程间如何通讯？

java进程通信：，可以用管道或者互斥量、Socket、共享文件，共享内存、连接同一个数据库等详见提问java进程之间怎么通信

java线程通信：通信机制可以分为：共享内存，消息队列。方法分为这四种：共享变量、wait/notify机制、Lock/Condition机制、管道，详情请参考详谈java线程与线程、进程与进程间通信

• 12)什么是多线程环境下的伪共享（false sharing）?

共享就是一个内存区域的数据被多个处理器访问，伪共享就是不是真的共享，会引起最小的共享区域大小叫做cache line，大小为2的连续整数幂次方，一般为32-256字节；当多个CPU访问一个cache line大小的内存区域时，就会引起冲突，这种情况叫做共享，但是例如两个CPU要访问两个不同变量，而这两个不同变量在一个cache  line大小的内存区域中时，从应用逻辑上来说，两个处理器没有共享，但是访问了同一块cache line，造成了事实上的共享，这种情况就叫做伪共享，详见多线程中的volatile和伪共享

• 13)同步和异步有何异同，在什么情况下分别使用他们？举例说明

同步发送一个请求，等待返回后继续操作，异步无需等待，随时都可以进行操作。最大区别，同步必须等待，异步无需等待，同步举例：TCP的三次握手；异步举例：发短信。详见同步和异步有何异同，什么场景使用，举例说明！

• 14)HashMap、ConcurrentHashMap相关知识

请参考ConcurrentHashMap源码学习笔记（jdk1.8）和HashMap源码学习笔记（jdk1.8）

• 15)如何实现分布式锁

​​​​​​​实现分布式锁的三种方法：

1. 基于数据库实现分布式锁； 
2. 基于缓存（Redis等）实现分布式锁； 
3. 基于Zookeeper实现分布式锁；三种实现分布式锁的方式​​​​​​​

 

 

 

 

 

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未完待续...