多线程相关面试题及其解答

Q：什么是线程？什么是进程？线程和进程有什么区别？

A：线程：又称"轻量级进程"，是操作系统能够进行运算调度的最小单位，被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

进程： 系统进行资源分配和调度的基本单位。

两者之间的区别：
地址空间和其他资源：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享，某进程中的线程在其他进程不可见。
通信：进程间通信 IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。
调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。
在多线程 OS 中，进程不是一个可执行的实体。

---

Q：多线程编程的好处是什么？

A：发挥多核 CPU 的优势（提高性能）、防止阻塞、便于建模。

---

Q：有几种创建线程的方式？哪种比较好？

A：①、实现 Runnable 接口（较好：灵活，减少耦合度）；②、继承 Thread 类。

---

Q：Runnable 接口和 Callable 接口的区别？

A：Callable 接口中的 call() 方法是可以返回值和抛出异常，是一个泛型，和 Future / FutureTask 配合来获取结果。而 Runnalbe 接口的 run() 方法，无返回值。

---

Q：Java 中 CyclicBarrier 和 CountDownLatch 有什么不同？

A：①、CyclicBarrier 是 n 个线程，相互等待；CountDownLatch 是一个或多个线程，等待另外 n 个线程执行完，再执行。
②、CyclicBarrier 加计数；CountDownLatch 减计数。
③、CyclicBarrier 计数达到指定值时，计数置为 0 重新开始；CountDownLatch 计数为 0 时，无法重置。（不可重复利用）
④、CyclicBarrier 调用 await() 方法计数加 1 ， 若加 1 后的值不等于构造方法的值，则线程阻塞；CountDownLatch 调用 countDown() 方法计数减 1 ，调用 await() 方法只进行阻塞，对计数没任何影响。

---

Q：volatile 是什么？作用是什么？

A：volatile 是一个类型修饰符，是用来修饰被不同线程访问和修改的变量。

主要作用有两个：①、内存可见性，即线程 A 对 volatile 变量的修改，其他线程获取的 volatile 变量都是最新的；②、可以禁止指令（程序执行的顺序）重排序。

---

Q：什么是线程安全？

A：线程安全：多线程访问时，采用了加锁机制，当一个数据访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。
线程不安全：不提供数据访问保护，有可能多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。

---

Q：线程安全分为哪几种级别？

A：①、不可变：不变的对象绝对是线程安全的，不需要线程同步，如 String、Long、BigInteger；
②、无条件的线程安全：对象自身做了足够多的内部同步，也不需要外部同步，如 Random、ConcurrentHahsMap、Concurrent 集合、atomic；
③、有条件的线程安全：对象的部分方法可以无条件安全使用，但是有些地方需要外部同步，需要 Collectiongs.synchronized；有条件线程安全的最常见的例子是遍历由 HashTable 或者 Vector 或者返回的迭代器；
④、非线程安全（线程兼容）：对象本身不提供线程安全机制，但是通过外部同步，可以在并发环境使用，如 ArrayList、HashMap；
⑤、线程对立：即使外部进行了同步调用，也不能保证线程安全，这种情况非常少，如 System.setOut()、System.runFinalizersOnExit()。

---

Q：如何正确地停止一个线程？

A：①、使用退出标志，使线程正常退出，也就是当 run 方法完成后线程终止；
②、使用 interrupt 方法中断线程；
③、使用 stop 方法强行终止，但是不推荐使用，因为 stop 和 suspend 以及 resume 一样存在死锁威胁，并且都是过期作废的方法。

---

Q：一个线程运行时发生异常会怎样？

A：①、如果异常没有被捕获，该线程将会停止执行。
②、如果这个线程持有某个对象的监视器，那么这个对象监视器会被立即释放。

---

Q：两个线程之间，如何实现数据共享？

A：①、使用同一个 Runnable 对象；
②、使用不同的 Runnable 对象：
i、将共享数据分别传递给两个不同的线程；
ii、将这些 Runnable 对象作为一个内部类，将共享数据作为成员变量。

---

Q：sleep() 方法和 wait() 方法有什么区别？

A：①、所在的类：sleep 在 Thread 类中、wait 在 Object 类中；
②、锁：sleep 方法没有释放锁、wait 方法释放了锁；
③、使用范围：sleep 可以在任何地方使用、而 wait，notify 和 notifyAll 只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用。

---

Q：ThreadLoacl 是什么？作用是什么？

A：它是线程局部变量，每个线程都有自己的 ThreadLocal。

作用：把数据进行隔离，数据不共享（空间换时间，在 Thread 中维护了一个以开地址法实现的 ThreadLocalMap ）。

---

Q：为什么 wait() 方法和 notify()/notifyAll() 方法要在同步块（ synchronized ）中被调用？

A：JDK 强制的，方法调用之前必须先获得对象的锁。如果不这样做，就会抛出 IllegalMonitorStateException 异常。

---

Q：同步集合 & 并发集合的区别？

A：都支持线程安全，主要区别体现在性能和可扩展性。

性能：同步集合会把整个 Map 或者 List 锁起来，而并发集合不会。所以同步集合比并发集合慢的多。
可扩展性：并发集合不仅提供线程安全，还用锁分离和内部分区等现代技术来提高可扩展性。

---

Q：什么是线程池？ 为什么要使用它？

A：在程序启动时，就创建若干个线程来响应请求。使用它，可以避免频繁地创建和销毁线程，达到线程对象的重用，还可以根据项目灵活地控制并发的数目。

---

Q：什么是死锁？死锁发生的必要条件？如何避免死锁？

A：死锁：两个及以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，他们都将无法推进下去。

死锁的必要条件：
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变；
③、不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用之前，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连的循环等待资源关系。

避免死锁最简单的方法：阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序做操作。

---

Q：活锁 & 死锁的区别？

A：活锁进程的状态可以改变但是却不能继续执行。

---

Q：怎么检测一个线程是否拥有锁？

A：Thread 中的 holdsLock() 方法：如果当且仅当当前线程拥有某个具体对象的锁时，返回 true。

---

Q：synchronized & ReentrantLock 的区别？

A：两者都是加锁方式同步（阻塞式同步）。

其本质上的区别：synchronized 是关键字，ReentrantLock 是类。
相对于 synchronized 而言，ReentrantLock 类提供了一些高级功能：
①、等待可中断：持有锁的线程长期不释放时，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相等于 synchronized 来说，避免了死锁；
②、公平锁：synchronized 只能是非公平锁，ReenTrantLock 可以通过构造函数的参数来指定公平锁和非公平锁。（公平锁：先等待的线程先得到锁）；
③、锁绑定多个条件：一个 ReentrantLock 对象可以同时绑定多个对象。
④、锁机制不一样：synchronized

---

Q：如何保证线程按照指定顺序执行？

A：使用 new Thread().join() 方法：等待线程结束。也就是说通过一个线程等待另一个线程执行完毕，再继续执行，来实现。

---

Q：如果你提交任务时，线程池队列已满。会时发会生什么？

A：当一个任务不能被调度执行时，ThreadPoolExecutor 的 submit() 方法将会抛出 RejectedExecutionException 异常。

---

Q：Java 线程池中 submit() & execute() 方法有什么区别？

A：①、接收的参数不一样；②、submit() 有返回值，execute() 没有
；③、submit() 方便 Exception 处理。

---

Q：ReadWriteLock 是什么？

A：维护一对关联的锁，一个用于只读操作，一个用于写操作。读锁是共享的，而写锁是独占的。

---

Q：多线程中的忙循环是什么？使用它的目的是什么？

A：忙循环：用循环让一个线程等待，不会放弃 CPU。

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。

---

Q：遵循的多线程的最佳实践有哪几条？

A：①、给线程起一个有意义的名字；②、避免锁定和缩小同步的范围；③、多用同步类，少用 wait 和 notify；④、多用并发集合，少用同步集合。

---

Q：如何强制启动一个线程？

A：它是被线程调度器控制的，并且 Java 没有公布相关的 API。

---

Q：fork-join 框架是什么？

A：Java7 提供了的一个用于并行执行任务的框架， 是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。使用了工作窃取算法。