Java面试题（每天10题）-------连载

目录

1、简述一下你对线程池的理解

2、Java程序是如何运行的

3、说一说对于synchronized关键字的了解

4、 关于synchronized的使用

5、synchronized关键字的底层原理

6、为什么要用线程池

7、实现Runnable接口和Callable接口的区别

8、执行execute()方法和submit()方法的区别

9、创建线程池的方法 

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1、简述一下你对线程池的理解

• 降低资源消耗，通过重复利用自己创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
• 提高响应速度，当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
• 提高线程的可管理性，线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

2、Java程序是如何运行的

不论是在开发工具中运行还是在 Tomcat 中运行，Java 程序的执行流程基本都是相同的，它的执行流程如下：

• 先把Java代码编译成字节码，也就是把 .java类型的文件编译成 .class类型的文件。这个过程的大致流程：Java源代码->词法分析器->语法分析器->字符码生成器->最终生成字节码，其中任何一个节点执行失败就会造成编译失败；
• 把class文件放置到Java虚拟机，这个虚拟机通常指的是Orcle官方自带的Hotspot JVM；
• Java虚拟机使用类加载器（Class Loder）装载class文件；

• 类加载完成之后，会进行字节码效验，字节码效验通过之后 JVM 解释器会把字节码翻译成机器码交由操作系统执行。但不是所有代码都是解释执行的，JVM 对此做了优化，比如，以 Hotspot 虚拟机来说，它本身提供了 JIT（Just In Time）也就是我们通常所说的动态编译器，它能够在运行时将热点代码编译为机器码，这个时候字节码就变成了编译执行。Java 程序执行流程图如下：

  

3、说一说对于synchronized关键字的了解

synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性， synchronized 关键字可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行。

另外，在 Java 早期版本中， synchronized 属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（ monitor ）是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的， Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或者唤醒一个线程，都需要操作系统帮忙完成，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，这也是为什么早期的synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方对从 JVM 层面对 synchronized 较大优化，所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。 JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。

4、 关于synchronized的使用

synchronized关键字最主要的三种使用方式：

• 修饰实例方法，作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
• 修饰静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁 。也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static表明这是该类的一个静态资源，不管new了多少个对象，只有一份，所以对该类的所有对象都加了锁）。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。
• 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。 和 synchronized 方法一样，synchronized(this)代码块也是锁定当前对象的。synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。这里再提一下：synchronized关键字加到非 static 静态方法上是给对象实例上锁。另外需要注意的是：尽量不要使用 synchronized(String a) 因为JVM中，字符串常量池具有缓冲功能！

下面是一个常见的面试题为例讲解一下 synchronized 关键字的具体使用。

面试中面试官经常会说： “单例模式了解吗？来给我手写一下！给我解释一下双重检验锁方式实现单例模式的原理呗！”

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getUniqueInstance() {
         //先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码
        if (uniqueInstance == null) {
            //类对象加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

另外，需要注意 uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要。

uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的， uniqueInstance = new Singleton(); 这段代码其实是分为三步执行：

1. 为 uniqueInstance 分配内存空间
2. 初始化 uniqueInstance
3. 将uniqueInstance指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成 1->3->2 。指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执行了 1 和 3 ，此时 T2 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空，因此返回 uniqueInstance ，但此时 uniqueInstance 还未被初始化。

使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行

5、synchronized关键字的底层原理

synchronized关键字底层原理属于JVM层面。 

• synchronized同步语句块的情况

public class SynchronizedDemo {
    public void method() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("synchronized 代码块");
        }
    }
}

通过 JDK 自带的 javap 命令查看 SynchronizedDemo 类的相关字节码信息：首先切换到类的对应目录执行 javac SynchronizedDemo.java 命令生成编译后的 .class 文件，然后执行 javap - c - s - v - l

SynchronizedDemo.class 。

从上面可以看出：

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中

monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置， monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 monitor(monitor 对象存在于每个 Java 对象的对象头中，synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么 Java 中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权 . 当计数器为 0 则可以成功获取，获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1 。相应的在执行monitorexit 指令后，将锁计数器设为 0 ，表明锁被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止。

•   synchroized修饰方法的情况

public class SynchronizedDemo2 {
    public synchronized void method() {
        System.out.println("synchronized 方法");
    }
}

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是

ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法， JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

6、为什么要用线程池

线程池提供了一种限制和管理资源（包括执行一个任务）。 每个线程池还维护一些基本统计信息，例如已完成任务的数量。

线程池的优点：

• 降低资源消耗。通过重复利用一创建的县城降低线程创建和销毁造成的损耗。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 提高线程的可靠性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系
  统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

7、实现Runnable接口和Callable接口的区别

如果想让线程池执行任务的话需要实现的 Runnable 接口或 Callable 接口。 Runnable 接口或 Callable 接口实现类都可以被ThreadPoolExecutor 或 ScheduledThreadPoolExecutor 执行。两者的区别在于Runnable 接口不会返回结果但是 Callable 接口可以返回结果。

备注： 工具类 Executors 可以实现 Runnable 对象和 Callable 对象之间的相互转换。

（ Executors.callable （ Runnable task ） 或 Executors.callable （ Runnable task ， Object

resule ） ）。

8、执行execute()方法和submit()方法的区别

1. execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功与否；
2. submit() 方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 future 类型的对象，通过这个 future 对象可以判断任务是否执行成功 ，并且可以通过 future 的 get() 方法来获取返回值， get() 方法会阻塞当前线程直到任务完成，而使用 get （ long timeout ， TimeUnit unit ） 方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候有可能任务没有执行完。

9、创建线程池的方法 

方式一：通过构造方法实现

方式二：通过 Executor 框架的工具类 Executors 来实现 我们可以创建三种类型的ThreadPoolExecutor：

• FixedThreadPool ： 该方法返回一个固定线程数量的线程池。该线程池中的线程数量始终不变。当有一个新的任务提交时，线程池中若有空闲线程，则立即执行。若没有，则新的任务会被暂存在一个任务队列中，待有线程空闲时，便处理在任务队列中的任务。
• SingleThreadExecutor ： 方法返回一个只有一个线程的线程池。若多余一个任务被提交到该线程池，任务会被保存在一个任务队列中，待线程空闲，按先入先出的顺序执行队列中的任务。
• CachedThreadPool ： 该方法返回一个可根据实际情况调整线程数量的线程池。线程池的线程数量不确定，但若有空闲线程可以复用，则会优先使用可复用的线程。若所有线程均在工作，又有新的任务提交，则会创建新的线程处理任务。所有线程在当前任务执行完毕后，将返回线程池进行复用。

  

多线程&并发篇只更新到这，后续会有详细的更新