【Java面试丨并发编程】线程的基础知识

一、进程与线程的区别

1. 进程

• 程序是由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至CPU，数据加载至内存
• 在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备
• 进程就是用来加载指令、管理内存、管理IO的
• 当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程
  

2. 线程

• 一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给CPU执行
• 一个进程之内可以分为一到多个线程
  

3. 二者区别

• 进程是正在运行程序的实例，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务
• 不同的进程使用不同的内存空间，在当前进程下的所有线程可以共享内存空间
• 线程更轻量，线程上下文切换成本一般要比进程上下文切换低（上下文切换：指从一个线程切换到另一个线程）

二、并行与并发的区别

1. 单核CPU

• 单核CPU下线程实际是串行执行的
• 操作系统中有一个组件为任务调度器，其将CPU的时间片（Windows下时间片最小约为15毫秒）分给不同的程序使用，由于CPU在线程之间的切换非常快，人类感觉是同时运行的
• 总结：微观串行，宏观并行
• 一般会将这种线程轮流使用CPU的做法称为并发（Concurrent）
  

2. 多核CPU

• 每个核（Core）都可以调度运行线程，这时候线程可以是并行的
  

3. 二者区别

• 现在都是多核CPU，在多核CPU下
  （1）并发（Concurrent）：同一时间应对（dealing with）多件事情的能力，多个线程轮流使用一个或多个CPU
  （2）并行（Parallel）：同一时间动手（doing）多件事情的能力，4核CPU同时执行4个线程
  

三、线程创建的方式有哪些

1. 继承Thread类

2. 实现Runnable接口

3. 实现Callable接口

4.线程池创建线程【项目中推荐使用该方式】

四、Runnable和Callable接口有什么区别

• Runnable接口的run()方法没有返回值
• Callable接口的call()方法有返回值，是个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果
• Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛

五、线程包括哪些状态，状态之间是如何变化的

1. 线程的状态

• 可以参考JDK中Thread类中的枚举类State
  

2. 状态之间转换

• 创建线程对象是新建状态
• 调用了start()方法转变为可执行状态
• 线程获取到了CPU的执行权，执行结束是终止状态
• 在可执行状态的过程中，如果没有获取到CPU的执行权，可能会切换成其他状态
  （1）如果没有获取到锁（Synchronized或Lock），则进入阻塞状态；获得锁再切换为可执行状态
  （2）如果线程调用了wait()方法，则进入等待状态，其他线程调用notify()方法唤醒后可切换为可执行状态
  （3）如果线程调用了sleep()方法，则进入计时等待状态，到时间后可切换为可执行状态
  

六、在Java中wait()和sleep()方法的不同

1. 共同点

• wait()/wait(long)和sleep(long)方法：效果都是让当前线程暂时放弃CPU的使用权，进入阻塞状态

2. 不同点

• 方法归属不同
  （1）wait()/wait(long)方法：Object类的成员方法，每个对象都有
  （2）sleep(long)方法：Thread类的静态方法
• 醒来时机不同
  （1）wait()/wait(long)方法可以被notify()/notifyAll()方法唤醒，wait()方法如果不被唤醒则一直等下去
  （2）执行wait(long)和sleep(long)方法的线程都会在等待相应毫秒后醒来
  （3）它们都可以被打断唤醒
• 锁特性不同（重点）
  （1）wait()/wait(long)方法的调用必须先获取对象的锁，而sleep(long)方法无此限制
  （2）wait()/wait(long)方法执行后会释放对象锁，允许其他线程获得该对象锁（释放锁，在睡觉）
  （3）sleep(long)方法如果在Synchronized代码块中执行，并不会释放对象锁（抱着锁，在睡觉）

七、新建三个线程T1、T2、T3，如何保证它们按顺序执行

1. join()方法

• join()方法：等待线程运行结束
• t.join()：阻塞调用此方法的线程，进入timed_waiting，知道线程t执行完成后，此线程再继续执行
  

八、notify()和notifyAll()方法有什么区别

• notify()方法：只随机唤醒一个wait线程
• notifyAll()方法：唤醒所有wait线程

九、线程的run()和start()方法有什么区别

• start()方法：用来启动线程，通过该线程调用run()方法执行run()方法中所定义的逻辑代码。start()方法只能被调用一次
• run()方法：封装了要被线程执行的代码，就是一个普通的方法，可以被调用多次

十、如何停止一个正在运行的线程

• 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
• 使用stop()方法强制终止（不推荐，该方法已作废）
• 使用interrupt()方法中断线程
  （1）打断阻塞的线程（sleep、wait、join），线程会抛出InterruptedException异常
  （2）打断正常的线程，可以根据打断状态来标记是否退出线程