【面试复习】Java2023最新多线程面试题

线程池中提交一个任务的流程是怎样的？

1.使用execute()方法提交一个Runable对象
2.先判断当前线程数(workerCount())是否大于等于corePoolSize
	2.1 如果小于，则创建一个新的线程（addWorker()），并将该Task作为该线程的第一任务。
	2.2 如果大于等于，则尝试加入到阻塞队列中
3.判断阻塞队列是否已满（workQueue.offer()返回TRUE则加入到队列成功，如果返回FALSE，则说明阻塞队列已满，加入失败。）
	3.1 队列已满，判断当前线程数(workerCount())是否>=最大线程数
		3.1.1 当前线程数<最大线程数，则创建一个新的线程（addWorker()）执行任务。
		3.1.2 当前线程数>=最大线程数，则执行拒绝策略（默认抛出异常）
	3.2 队列未满，将任务加入队列中等待执行任务。

线程池有几种状态？分别是如何变化的？

线程池有5种状态

分别是：

状态	描述
RUNNING	会接收新的任务，并且会处理队列中的任务
SHUTDOWN	调用shutdown()方法， 不会接收新的任务，但会处理队列中的任务，任务完成后会中断所有的线程
STOP	调用shutdownNow()方法，不会接收新的任务，也不会处理队列中的任务，并且会中断所有的线程
TIDYING	所有的线程中断后，线程池就会处于TIDYING状态，一旦处于该状态，线程池就会调用线程池的terminated()方法
TERMINATED	调用线程池的terminated()方法执行完成之后（terminated()为一个可拓展方法，我们可以根据需要去重写），就会转变为TENMINATED状态

转化情况

转化前	转化后	转换条件
RUNNING	SHUTDOWN	手动调用shutdown()方法，或者在线程池对象GC时候调用fianlize()方法，从而调用shutdown()方法
RUNNING	STOP	手动调用shutdownNow()方法
SHUTDOWN	STOP	手动先调用shutdown()方法，然后紧接着调用shutdownNow()方法
SHUTDOWN	TIDYING	线程池所有线程都停止后自动触发
STOP	TIDYING	线程池所有线程都停止后自动触发
TIDYING	TERMINATED	线程池自动调用terminated()方法后触发

为什么不建议使用Executors来创建线程池

FixedThreadPool

Executors创建FixedThreadPool时，对应的构造方法如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
	return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLIONSECONDS,
								  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

可以看到创建的队列是LinkedBlockingQueue，无界阻塞队列，如果使用该线程池执行任务，在任务过多的时候，队列中就会不断的添加任务，任务越多，占用的内存就越多，最终可能导致内存耗尽OOM。

SingleThreadExecutor

Executors创建SingleThreadExecutor时，对应的构造方法如下：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

这里也是LinkedBlockingQueue，也可能会造成内存耗尽OOM

总结： 使用Executors来创建线程池，除了可能会造成OOM外，也不能自定义线程名称，不利于问题排查，所以建议直接使用ThreadPoolExecutor。

应该突然出现OOM异常，应该怎么排查？

对于还可以正常运行的系统：

1. 可以使用jmap来查看jvm中各个区域的使用情况。
2. 可以通过jstack来查看各个线程的运行情况，比如那些线程遇到了阻塞，有没有出现死锁。
3. 可以通过jstart命令来查看垃圾回收的情况，特别是fullGC，如果发现fullgc频繁的话，就特别需要调优了。
4. 通过各个命令的结果，或者通过jvisualvm等工具来进行分析。
5. 如果是频繁的fullgc，首先推测一下原因，如果频繁发生fullgc，但是没有造成内存溢出，那么表示fullgc实际上是回收了很多对象的，那么我们应该让这些对象最好在年轻代就被回收掉，尽量避免进入老年代中。如果这些存活时间短的对象比较大的话，导致年轻代放不下，从而进入到老年代中，可以尝试加大年轻代的内存，如果改完之后，fullgc减少，则证明修改是有效的。
6. 也可以通过找占用CPU资源最多的一个线程，定位到具体的方法，优化一下这个方法的执行，看能否尽量避免某些对象的创建，以此来节约内存。

对于已经发生了OOM的系统：

1. 一般的系统就会设置发生OOM的时候会产生当时的Dump文件（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/base）
2. 我们可以里用jvisualvm等工具来分析dump文件。
3. 根据分析dump文件来找到异常的实例对象，异常的线程（占用CPU高），定位到具体的代码然后进行分析和调试。

synchronized 和 ReentrantLock 有哪些区别

synchronized	ReentrantLock
Java中的一个关键字	JDK提供的一个类
自动加锁和释放锁	需要手动加锁和释放锁
JVM层的锁	API层面的锁
非公平锁	公平锁和非公平锁
锁的是对象，锁信息保存在对象头中	int类型的state来标识锁的状态
底层有锁升级过程	没有锁升级过程

ReentrantLock分为公平锁和非公平锁，底层是如何实现的

不管是公平锁还是非公平锁，他们的底层都是使用AQS来排队的，他们的区别在于使用lock()方法进行加锁的时候：

1. 如果是公平锁，在加锁的时候，会先判断AQS队列中有没有排队的线程，如果有线程排队，那么当前线程也会进行排队。
2. 如果是非公平锁，在加锁的时候，则不会判断队列中是否有排队的线程，而是直接竞争锁。
   ps: 不管是公平锁还是非公平锁，在没有竞争的到锁时候，都会重新进行排队。当锁释放时候，也是唤醒队列最前面的线程，所以非公平锁只是体现在线程的加锁的阶段，而不是线程被唤醒的阶段。ReentrantLock是可重入锁，不管是公平锁还是非公平锁。

synchronized的锁升级过程是怎么样的

1. 偏向锁：在锁对象的对象头中记录一下当前获取锁的线程的ID，该线程如果下次又来获取锁的话，则可以直接取到锁，也就是支持锁重入。
2. 轻量级锁：由偏向锁升级而来，当一个线程获取到锁时候，这个锁是偏向锁，当有另外一个线程来竞争锁的时候，锁会升级成轻量级锁，之所叫轻量级锁，是为了和重量级锁区分开来，轻量级锁底层是通过自旋来实现的，并不会阻塞线程。
3. 如果自旋多次都没有获取到锁，轻量级锁则会升级到重量级锁，重量级锁底层会调用操作系统指令来阻塞线程。
4. 自旋锁：自旋锁就是线程在获取锁的过程中，不会去阻塞线程，也就无所谓唤醒线程，阻塞线程和唤醒线程这两个操作都是操作系统来执行的，比较耗费时间。自旋锁是线程通过CAS获取预期的一个标记，如果没有获取到，则继续循环获取，如果获取到了即表示获取到了锁，这个过程一直在运行中，相对而言没有使用过多的操作系统资源，所以比较轻量。

如何停止一个线程

• new Thread().stop();
  stop() 方法会粗暴中断当前线程，即使任务没有执行完。
  stop() 会释放synchronized的锁，但是不会释放Lock的锁，Lock的锁需要手动释放。
• new Thread().interrupt();
  interrupt() 会给线程发送一个中断信号，但是否会立刻停止线程还是需要看当前线程所执行的任务逻辑。任务逻辑中可以通过Thread.interrupted()来判断当前线程是否处于中断状态，并且我们可以在知道当前线程处于中断状态后，根据实际需要增加一些别的中断条件。
  interrupt()在和sleep()配合使用时候，如果没有处理抛出的异常，则会被清掉中断状态。

死锁如何避免

造成死锁的原因

1. 一个资源同一个时刻只能被一个线程使用。
2. 一个线程在阻塞等待某个资源时候，不会释放占有的资源。
3. 一个线程在获得资源，并在使用完之前，不会被强剥离资源使用权。
4. 多个线程形成收尾相接的循环等待资源的关系。

如何避免

这是造成死锁的必须要达到的四个条件，如果要避免死锁，只需要不满足其中一个条件即可，但前3个条件都是锁需要具备的必要条件，所以只能从第四个条件着手，避免出现循环等待资源关系。

从开发角度来讲：

1. 要注意加锁的顺序，保证每个线程的加锁顺序都是一致的。
2. 要注意加锁时限，可以设置一个超时时间。
3. 要注意死锁检查，这是一种预防机制，确保第一时间发现死锁并进行解决。

ReentrantLock中的tryLock()和lock()方法的区别

• tryLock() ：非阻塞加锁，加到锁返回TRUE，反之返回FALSE。
• lock() ：阻塞加锁，无返回值，加锁时会处于阻塞状态，直到加到锁。

ps：复习记录，不定时更新，有问题还请各位大佬随时指出