Java多线程、并发基础面试题

1、线程和进程的区别？

二者对比：

• 进程是正在运行程序的实力，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务
• 不同的进程使用不用的内存空间，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上要比进程上下文切换低（上下文切换指的是从一个线程切换到另一个线程）

2、并行和并发有什么区别?

• 并发：在同一时刻，有多个指令在单个CPU上交替执行
• 并行：在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行

3、创建线程的方式有哪些？

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（项目中常用方式）

4、Runnable和Callable有什么区别？

1. Runnable接口run方法没有返回值
2. Callable接口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
3. 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，不能上抛。

5、线程的run()和start(）有什么区别？

• start()：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()：封装了要被线程执行的代码，可以被调用多次。

6、线程包括哪些状态？

新建（NEW）、可运行（RUNNABLE）、阻塞（BLOCKED）、等待（WAITING）、时间等待（TIMED_WALTING）、终止（TERMINATED）

7、线程状态之间是如何变化的？

• 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CPU的执行权，可能会切换其他状态
  • 如果没有获取锁进入阻塞状态，获得锁再切换为可执行状态
  • 如果线程调用了wait()方法进入等待状态，其他线程调用notify()唤醒后可切换为可执行状态
  • 如果线程调用了sleep(50)方法，进入计时等待状态，到时间后可切换为可执行状态

8、新建T1、T2、T3三个线程，如何保证它们按顺序执行？

可以使用线程中的join方法解决

join()        等待线程运行结束

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程1
        Thread t1 = new Thread(()->{
            System.out.println("t1");
        });

        //创建线程2
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                //加入线程t1，只有t1线程执行完毕之后，才会执行此线程
                t1.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("t2");
        });
        //创建线程3
        Thread t3 = new Thread(()->{
            try {
                //加入t2线程，只有当t2线程执行完毕之后，才会执行这个t3线程
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("t3");
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t3.start();
        t2.start();
    }
}

9、notify()和notifyAll()有什么区别？

• notifyAll：唤醒所有wait的线程
• notify：只随机唤醒一个wait线程

10、在Java中wait和sleep方法的不同？

共同点：

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

不同点：

1）方法归属不同：

• sleep(long)是Thread的静态方法
• 而wait()、wait(long)都是Object的成员方法，每个对象都有

2）醒来时机不同：

• 执行sleep(long)和wait(long)的线程都会在等待响应毫秒后醒来
• wait(long)和wait()还可以被notify唤醒，wait()如果不唤醒就一直等下去
• 它们都可以被打断唤醒

3）锁特性不同：

• wait()方法的调用必须先获取wait对象的锁，而sleep则无此限制
• wait()方法执行后会释放对象锁，允许其他线程获得该对象锁（我放弃了CPU，但你们还可以用）
• 而sleep()如果在synchronized代码块中执行，并不会释放对象锁（我放弃了CPU，你们也用不了）

11、如何停止一个正在运行的线程？

有三种方式可以停止线程

• 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方法强行终止（不推荐）
• 使用interrupt方法中断线程
  • 打断阻塞的线程（sleep、wait、join）的线程，线程会抛出异常
  • 打断正常的线程，可以根据打断状态来标记是否退出线程

---

1、synchronized关键字的底层原理

1）synchronized对象锁采用互斥的方式让同一时刻至多有一个线程能持有对象锁

2）它的底层是由Monitor实现的，Monitor是JVM级别的对象（C++实现），线程获得锁需要使用对象（锁）关联Monitor

3）在Monitor内部有三个属性，分别是owner、entrylist、waitset

• owner：存储当前获取锁的线程，只能有一个线程可以获取
• entryList：关联没有抢到锁的线程，处于Blocked状态的线程
• waitSet：关联调用了wait方法的线程，处于waiting状态的线程

2、 谈谈JMM（Java内存模型）

1）JMM指的是Java内存模型，定义了共享内存中多线程程序读写操作的行为规范，通过这些规则来规范对内存的读写操作从而保证指令的正确性。

2）JMM把内存分为两块，一块是私有线程的工作区域（工作内存），一块是所有线程的共享区域（主内存）

3）线程跟线程之间是相互隔离，线程跟线程交互需要通过主内存

3、你知道什么是CAS吗？

• CAS全称是Compare And Swap 比较再交换，它体现的是一种乐观锁的思想，在无锁状态下保证线程操作数据的原子性。
• CAS使用到的地方很多：AQS框架，AtomicXXX类
• 在操作共享变量的时候使用的自旋锁，效率上更高一些

4、乐观锁和悲观锁的区别？

• CAS是基于乐观锁的思想：最乐观的估计，不怕别的线程来修改共享变量，就算改了也没关系，我吃点亏再重试呗
• synchronized是基于悲观锁的思想：最悲观的估计，得防着其他线程来修改共享变量，我上了锁你们都别想改，我改完了解开锁，你们才有机会。

5、请你谈谈你对volatile的理解

1）保证线程间的可见性

用volatile修饰共享变量，能够防止编译器等优化发生，让一个线程对共享变量的修改对另一个线程可见

2）进制进行指令重排序

指令重排：用volatile修饰共享变量会在读、写共享变量时加入不同的屏障，组织其他读写操作越过屏障，从而达到阻止重排序的效果。

• 写变量让volatile修饰的变量的代码在最后位置
• 读变量让volatile修饰的变量的代码在最开始位置

6、什么是AQS？

1）ASQ是多线程中的队列同步器，是一种锁机制，它是作为一个基础框架使用的，像ReentrantLock、Semaphore都是基于AQS实现的。

2）AQS内部维护了一个先进先出的双向队列，队列中存储的排队的线程

3）在AQS内部还有一个属性state，这个state就相当于是一个资源，默认是0（无锁状态），如果队列中有一个线程修改成功了state为1，则当前线程就相当于获取了资源

4）在对state修改的时候使用的cas操作，保证了多个线程修改的情况下的原子性

7、AQS是公平锁还是非公平锁？ 

既可以是公平锁又可以是非公平锁

• 新的线程与队列中的线程共同来抢资源，是非公平锁
• 新的线程到队列中等待，只让队列中的head线程获取锁，是公平锁

8、ReentrantLock的实现原理？

• ReentrantLock表示支持重新进入的锁，调用lock方法获取了锁之后，再次调用lock，是不会再阻塞
• ReentrantLock主要利用CAS + ASQ队列来实现
• 支持公平锁和非公平锁，在提供的构造器中无参默认是非公平锁，也可以传参设置为公平锁

9、synchronized和Lock有什么区别？

语法层面：

synchronized是关键字；源码在JVM中，用C++语言实现

Lock是接口，源码由JDK提供，用Java语言实现

使用synchronized时，退出同步代码块锁会自动释放，而使用Lock时，需要手动调用unlock方法释放锁

功能层面：

二者均属于悲观锁，都具备基本的互斥，同步，锁重入功能

Lock提供了许多synchronized不具备的功能，例如公平锁，可打断，可超时，多条件变量

Lock有适合不同场景的实现，如ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock(读写锁)

性能层面：

在没有竞争时，synchronized做了很多优化，比如偏向锁、轻量级锁、性能不赖

在竞争激烈时，Lock的实现通常会提供更好的性能

10、死锁产生的条件是什么？

一个线程需要同时获取多把锁，这时就容易发生死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都会停止执行的情况，某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就有可能发生死锁的问题

1. 互斥条件：进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
2. 请求和保持条件：当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未使用完之前，不能剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4. 环路等待条件：在发生死锁时，必然存在一个进程–资源的环形链。

也就是多个线程互相拿着对方需要的资源，然后形成僵持

---

11、如何进行死锁诊断？

• 当程序出现了死锁现象，我们可以使用jdk自带的工具：jps和jstack
• jps：输出JVM中运行的进程状态信息
• jstack：查看Java线程内线程的堆栈信息，查看日志，检查是否有死锁，如果有死锁现象，需要查看具体代码分析后，可修复
• 可视化工具jconsole、VisualVM也可以检查死锁问题

---

12、聊一下ConcurrentHashMap

1）底层数据结构：

• JDK1.7底层采用分段的数组 + 链表实现
• JDK1.8采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组 + 链表/红黑二叉树

2）加锁的方式：

• JDK1.7采用Segment分段锁，底层使用的是ReentrantLock
• JDK1.8采用CAS添加新节点，采用synchronized锁定链表或红黑二叉树的首节点，相对Segment分段锁粒度更细，性能更好

---

13、导致并发程序出现问题的根本原因是什么？

1.原子性        synchronized、lock解决

2.内存可见性        volatile、synchronized、lock解决

3.有序性        volatile解决

---

1、说一下线程池的执行原理？

---

2、线程池中有哪些常见的阻塞队列？

 ArrayBlockQueue和LinkedBlockingQueue的区别？

---

3、如何确定核心线程数？

1）IO密集型任务

一般来说：文件读写、DB读写、网络请求等。核心线程数大小设置为2N+1

2）CPU密集型任务

一般来说：计算型代码，bitmap转换，Gson转换等。核心线程数大小设置为 N+1

N指的是CPU的核数

①、高并发、任务执行时间短----->CPU核数 + 1，减少线程上下文的切换

②、并发不高、任务执行时间长

        1.IO密集型的任务------>CPU核数*2 + 1

        2.计算密集型任务------->CPU核数 + 1

③、并发高、业务执行时间长，解决这种问题的关键不在线程池而在于整体架构的设计的优化，对架构和业务做优化

4、线程池的种类有哪些？

①、newFixedThreadPool：创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

②、newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（先进先出）执行

③、newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程

④、newScheduledThreadPool：可以执行延迟任务的线程池，支持定时及周期性任务执行

5、为什么不建议用Executors创建线程池？

参考阿里Java开发手册

线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险

Executors返回的线程池对象的弊端如下：

1）FixedThreadPool和SingleThreadPool：

允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE：可能会堆积大量的请求，从而导致OOM

2）CachedThreadPool：

允许的创建线程数量为：integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM

---

6、说一下线程池的核心参数？

• corePoolSize：核心线程数目
• maximumPoolSize：最大线程数目（最大线程数 = 核心线程 + 救急线程）
• keepAliveTime：生存时间
• unit：时间单位（救急线程的生存时间单位）
• workQueue：当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务
• threadFactory：线程工厂（可以定制线程对象的创建）
• handler：拒绝策略