Java面试题总结（二）：Java多线程

1.进程和线程的区别，进程间如何通信

进程：系统运行的基本单位，进程在运行过程中都是相互独立，但是线程之间运行可以相互影响。

线程：独立运行的最小单位，一个进程包含多个线程且它们共享同一进程内的系统资源

进程间通过管道、 共享内存、信号量机制、消息队列通信

2. 什么是线程上下文切换

当一个线程被剥夺cpu使用权时，切换到另外一个线程执行

3.什么是死锁

死锁指多个线程在执行过程中，因争夺资源造成的一种相互等待的僵局

4.死锁的必要条件

互斥条件：同一资源同时只能由一个线程读取

不可抢占条件：不能强行剥夺线程占有的资源

请求和保持条件：请求其他资源的同时对自己手中的资源保持不放

循环等待条件：在相互等待资源的过程中，形成一个闭环

想要预防死锁，只需要破坏其中一个条件即可，比如使用定时锁、尽量让线程用相同的加锁顺序，还可以用银行家算法可以预防死锁

5.Synchronized和lock的区别

（1）synchronized是关键字，lock是一个类

（2） synchronized在发生异常时会自动释放锁，lock需要手动释放锁

（3）synchronized是可重入锁、非公平锁、不可中断锁，lock的ReentrantLock是可重入锁，可中断锁，可以是公平锁也可以是非公平锁

（4）synchronized是JVM层次通过监视器实现的，Lock是通过AQS实现的

6.什么是AQS锁?

AQS是一个抽象类，可以用来构造锁和同步类，如ReentrantLock，Semaphore，CountDownLatch，CyclicBarrier。

AQS的原理是，AQS内部有三个核心组件，一个是state代表加锁状态初始值为0，一个是获取到锁的线程，还有一个阻塞队列。当有线程想获取锁时，会以CAS的形式将state变为1，CAS成功后便将加锁线程设为自己。当其他线程来竞争锁时会判断state是不是0，不是0再判断加锁线程是不是自己，不是的话就把自己放入阻塞队列。这个阻塞队列是用双向链表实现的

可重入锁的原理就是每次加锁时判断一下加锁线程是不是自己，是的话state+1，释放锁的时候就将state-1。当state减到0的时候就去唤醒阻塞队列的第一个线程。

7.为什么AQS使用的双向链表？

因为有一些线程可能发生中断 ，而发生中断时候就需要在同步阻塞队列中删除掉，这个时候用双向链表方便删除掉中间的节点

8.有哪些常见的AQS锁

AQS分为独占锁和共享锁

ReentrantLock（独占锁）：可重入，可中断，可以是公平锁也可以是非公平锁，非公平锁就是会通过两次CAS去抢占锁，公平锁会按队列顺序排队

Semaphore（信号量）:设定一个信号量，当调用acquire()时判断是否还有信号，有就获取一个信号量，没有就阻塞等待其他线程释放信号量，当调用release()时释放一个信号量，唤醒阻塞线程。

应用场景：允许多个线程访问某个临界资源时，如上下车，买卖票

CountDownLatch（倒计数器）:给计数器设置一个初始值，当调用CountDown()时计数器减一，当调用await() 时判断计数器是否归0，不为0就阻塞，直到计数器为0。

应用场景：启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行

CyclicBarrier（循环栅栏）:给计数器设置一个目标值,当调用await() 时会计数+1并判断计数器是否达到目标值，未达到就阻塞，直到计数器达到目标值

应用场景：多线程计算数据，最后合并计算结果的应用场景

9.sleep()和wait()的区别

(1)wait()是Object的方法，sleep()是Thread类的方法

(2)wait()会释放锁，sleep()不会释放锁

(3)wait()要在同步方法或者同步代码块中执行，sleep()没有限制

(4)wait()要调用notify()或notifyall()唤醒,sleep()自动唤醒

10.yield()和join()区别

yield()调用后线程进入就绪状态

A线程中调用B线程的join() ,则B执行完前A进入阻塞状态

11.线程池七大参数

核心线程数：线程池中的基本线程数量

最大线程数：当阻塞队列满了之后，逐一启动

最大线程的存活时间：当阻塞队列的任务执行完后，最大线长的回收时间

最大线程的存活时间单位

阻塞队列：当核心线程满后，后面来的任务都进入阻塞队列

线程工厂：用于生产线程

任务拒绝策略：阻塞队列满后，拒绝任务，有四种策略（1）抛异常（2）丢弃任务不抛异常（3）打回任务（4）尝试与最老的线程竞争

12.Java内存模型

JMM（Java内存模型 ）屏蔽了各种硬件和操作系统的内存访问差异，实现让Java程序在各平台下都能达到一致的内存访问效果，它定义了JVM如何将程序中的变量在主存中读取

具体定义为：所有变量都存在主存中，主存是线程共享区域；每个线程都有自己独有的工作内存，线程想要操作变量必须从主从中copy变量到自己的工作区，每个线程的工作内存是相互隔离的

由于主存与工作内存之间有读写延迟，且读写不是原子性操作，所以会有线程安全问题

13.保证并发安全的三大特性？

原子性：一次或多次操作在执行期间不被其他线程影响

可见性：当一个线程在工作内存修改了变量，其他线程能立刻知道

有序性：JVM对指令的优化会让指令执行顺序改变，有序性是禁止指令重排

14.volatile

保证变量的可见性和有序性，不保证原子性。使用了 volatile 修饰变量后，在变量修改后会立即同步到主存中，每次用这个变量前会从主存刷新。

单例模式双重校验锁变量为什么使用 volatile 修饰？ 禁止 JVM 指令重排序，new Object()分为三个步骤：为实例对象分配内存，用构造器初始化成员变量，将实例对象引用指向分配的内存；实例对象在分配内存后实才不为null。如果分配内存后还未初始化就先将实例对象指向了内存，那么此时最外层的if会判断实例对象已经不等于null就直接将实例对象返回。而此时初始化还没有完成。

15.线程使用方式

(1)继承 Tread 类

(2)实现 Runnable 接口

(3)实现 Callable 接口：带有返回值

(4)线程池创建线程

16.ThreadLocal原理

原理是为每个线程创建变量副本，不同线程之间不可见，保证线程安全。每个线程内部都维护了一个Map，key为threadLocal实例，value为要保存的副本。
但是使用ThreadLocal会存在内存泄露问题，因为key为弱引用，而value为强引用，每次gc时key都会回收，而value不会被回收。所以为了解决内存泄漏问题，可以在每次使用完后删除value或者使用static修饰ThreadLocal，可以随时获取value

17.什么是CAS锁

CAS锁可以保证原子性，思想是更新内存时会判断内存值是否被别人修改过，如果没有就直接更新。如果被修改，就重新获取值，直到更新完成为止。这样的缺点是

（1）只能支持一个变量的原子操作，不能保证整个代码块的原子操作

（2）CAS频繁失败导致CPU开销大

（3）ABS问题:线程1和线程2同时去修改一个变量，将值从A改为B，但线程1突然阻塞，此时线程2将A改为B,然后线程3又将B改成A,此时线程1将A又改为B,这个过程线程2是不知道的，这就是ABA问题，可以通过版本号或时间戳解决

18.Synchronized锁原理和优化

Synchronize是通过对象头的markwordk来表明监视器的，监视器本质是依赖操作系统的互斥锁实现的。操作系统实现线程切换要从用户态切换为核心态，成本很高，此时这种锁叫重量级锁，在JDK1.6以后引入了偏向锁、轻量级锁、重量级锁

偏向锁：当一段代码没有别的线程访问，此时线程去访问会直接获取偏向锁

轻量级锁：当锁是偏向锁时，有另外一个线程来访问，会升级为轻量级锁。线程会通过CAS方式获取锁，不会阻塞，提高性能，

重量级锁：轻量级锁自旋一段时间后线程还没有获取到锁，会升级为重量级锁，重量级锁时，来竞争锁的所有线程都会阻塞，性能降低

注意，锁只能升级不能降级

19.如何根据 CPU 核心数设计线程池线程数量

IO 密集型：线程中十分消耗Io的线程数*2
CPU密集型： cpu线程数量

20.AtomicInteger的使用场景

AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类，使用CAS+volatile实来现线程安全的数值操作。

因为volatile禁止了jvm的排序优化,所以它不适合在并发量小的时候使用，只适合在一些高并发程序中使用