1创建线程的方式
比较常见的一个问题了,一般就是四种:
(1)继承Thread类
(2)实现Runnable接口
(3)实现 Callable 接口:该方式相较于实现 Runnable 接口,方法多了返回值,并且可以抛出异常 FutureTask
(4)线程池
2 start()方法和run()方法的区别
只有调用了start()方法,才会表现出多线程的特性,不同线程的run()方法里面的代码交替执行。如果只是调用run()方法,那么代码还是同步执行的,必须等待一个线程的run()方法里面的代码 全部执行完毕之后,另外一个线程才可以执行其run()方法里面的代码。
3什么是线程安全
如果你的代码在多线程下执行和在单线程下执行永远都能获得一样的结果,那么你的代码就是 线程安全的 。
(1)不可变
像String、Integer、Long这些,都是final类型的类,任何一个线程都改变不了它们的值,要改变除非新创建一个,因此这些不可变对象不需要任何同步手段就可以直接在多线程环境下使用
设置不可变对象的原因:
因为不变对象一旦创建,对象内部的数据就不能修改,这样就减少了由于修改数据导致的错误.此外,由于对象不变,多任务环境下同时读取对象不需要加锁,同时读取数据时不会有任何问题.我们在编写程序时,如果可以设计一个不变对象,那就尽量设计成不变对象.
(2)绝对线程安全
不管运行时环境如何,调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代价,Java中标注自己是线程安全的类,实际上绝大多数都不是线程安全的,不过绝对线程安全的类,Java中也有,比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet
(3)相对线程安全
相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全,像Vector这种,add、remove方法都是原子操作,不会被打断,但也仅限于此,如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个Vector,99%的情况下都会出现ConcurrentModificationException,也就是 fail-fast机制 。
(4)线程非安全
这个就没什么好说的了,ArrayList、LinkedList、HashMap等都是线程非安全的类
4 Volatile
1、volatile 当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。
一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:
1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的。
2)禁止进行指令重排序。
volatile的一个重要作用就是和CAS结合,保证了原子性,
与多线程相比
1、对于多线程,不是一种互斥关系
2、不能保证变量状态的“原子性操作”
5 CAS算法
CAS (Compare-And-Swap) 是一种硬件对并发的支持,针对多处理器操作而设计的处理器中的一种特殊指令,用于管理对共享数据的并发访问。
CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
CAS 包含了 3 个操作数:
需要读写的内存值 V
进行比较的值 A
拟写入的新值 B
当且仅当 V 的值等于 A 时,CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的值,否则不会执行任何操作。
通过版本戳解决aba问题
6 如何在两个线程之间共享数据
通过在线程之间共享对象就可以了,然后通过wait/notify/notifyAll、await/signal/signalAll进行唤起和等待,比方说阻塞队列BlockingQueue就是为线程之间共享数据而设计的
7 在java中wait和sleep方法的不同
最大的不同是在等待时wait会释放锁,而sleep一直持有锁。Wait通常被用于线程间交互,sleep通常被用于暂停执行。
8 ThreadLocal有什么用
简单说ThreadLocal就是一种以 空间换时间 的做法,在每个Thread里面维护了一个以开地址法实现的ThreadLocal.ThreadLocalMap,把数据进行隔离,数据不共享,自然就没有线程安全方面的问题了
因为ThreadLocal在每个线程中对该变量会创建一个副本,即每个线程内部都会有一个该变量,且在线程内部任何地方都可以使用,线程之间互不影响,这样一来就不存在线程安全问题,也不会严重影响程序执行性能。
9 为什么wait()方法和notify()/notifyAll()方法要在同步块中被调用
这是JDK强制的,wait()方法和notify()/notifyAll()方法在调用前都必须先获得对象的锁
10 wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器时有什么区别
wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器的时候的区别在于: wait()方法立即释放对象监视器,notify()/notifyAll()方法则会等待线程剩余代码执行完毕才会放弃对象监视器 。
11为什么要使用线程池
避免频繁地创建和销毁线程,达到线程对象的重用。另外,使用线程池还可以根据项目灵活地控制并发的数目。%
12 synchronized和ReentrantLock的区别
synchronized是和if、else、for、while一样的关键字,ReentrantLock是类,这是二者的;本质区别。既然ReentrantLock是类,那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量,ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上:
(1)ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置,这样就避免了死锁
(2)ReentrantLock可以获取各种锁的信息
(3)ReentrantLock可以灵活地实现多路通知
另外,二者的锁机制其实也是不一样的。ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁,synchronized操作的应该是对象头中mark word,这点我不能确定。
13ConcurrentHashMap的并发度是什么
ConcurrentHashMap的并发度就是segment的大小,默认为16最多65536 2*16,这意味着最多同时可以有16条线程操作ConcurrentHashMap,这也是ConcurrentHashMap对Hashtable的最大优势,任何情况下,Hashtable能同时有两条线程获取Hashtable中的数据吗?
JDK1.8的实现已经摒弃了Segment的概念,而是直接用Node数组+链表+红黑树的数据结构来实现,并发控制使用Synchronized和CAS来操作,整个看起来就像是优化过线程安全的HashMap
volatile和synchronize的比较:
1.volatile是线程同步的轻量级实现,所以volatile的性能要比synchronize好;volatile只能用于修饰变量,synchronize可以用于修饰方法、代码块。随着jdk技术的发展,synchronize在执行效率上会得到较大提升,所以synchronize在项目过程中还是较为常见的;
2.多线程访问volatile不会发生阻塞;而synchronize会发生阻塞;
3.volatile能保证变量在私有内存和主内存间的同步,但不能保证变量的原子性;synchronize可以保证变量原子性;
4.volatile是变量在多线程之间的可见性;synchronize是多线程之间访问资源的同步性;
对于volatile修饰的变量,可以解决变量读时可见性问题,无法保证原子性。对于多线程访问同一个实例变量还是需要加锁同步。
14 FutureTask是什么
这个其实前面有提到过,接口future ,实现类FutureTask表示一个异步运算的任务。FutureTask里面可以传入一个Callable的具体实现类,可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。当然,由于FutureTask也是Runnable接口的实现类,所以FutureTask也可以放入线程池中。task.get()获得callable接口的返回值
15怎么唤醒一个阻塞的线程
如果线程是因为调用了wait()、sleep()或者join()方法而导致的阻塞,可以中断线程t.interrupt();,并且通过抛出InterruptedException来唤醒它;如果线程遇到了IO阻塞,无能为力,因为IO是操作系统实现的,Java代码并没有办法直接接触到操作系统,比如Socket的I/O,关闭底层套接字,然后抛出异常处理就好了;比如同步I/O,关闭底层Channel然后处理异常。对 于Lock.lock方法,我们可以改造成Lock.lockInterruptibly方法去实现。
16 ReadWriteLock是什么
首先明确一下,不是说ReentrantLock不好,只是ReentrantLock某些时候有局限。如果使用ReentrantLock,可能本身是为了防止线程A在写数据、线程B在读数据造成的数据不一致,但这样,如果线程C在读数据、线程D也在读数据,读数据是不会改变数据的,没有必要加锁,但是还是加锁了,降低了程序的性能。
因为这个,才诞生了读写锁ReadWriteLock。ReadWriteLock是一个读写锁接口,ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的一个具体实现,实现了读写的分离, 读锁是共享的,写锁是独占的 ,读和读之间不会互斥,读和写、写和读、写和写之间才会互斥,提升了读写
17 如果你提交任务时,线程池队列已满,这时会发生什么
如果你使用的LinkedBlockingQueue,也就是无界队列的话,没关系,继续添加任务到阻塞队列中等待执行,因为LinkedBlockingQueue可以近乎认为是一个无穷大的队列,可以无限存放任务;如果你使用的是有界队列比方说ArrayBlockingQueue的话,任务首先会被添加到ArrayBlockingQueue中,ArrayBlockingQueue满了,则会使用拒绝策略RejectedExecutionHandler处理满了的任务,默认是AbortPolicy。
18 Java中用到的线程调度算法是什么
抢占式。一个线程用完CPU之后,操作系统会根据线程优先级、线程饥饿情况等数据算出一个总的优先级并分配下一个时间片给某个线程执行。
19 Thread.sleep(0)的作用是什么
这个问题和上面那个问题是相关的,我就连在一起了。由于Java采用抢占式的线程调度算法,因此可能会出现某条线程常常获取到CPU控制权的情况,为了让某些优先级比较低的线程也能获取到CPU控制权,可以使用Thread.sleep(0)手动触发一次操作系统分配时间片的操作,这也是平衡CPU控制权的一种操作。
20什么是乐观锁和悲观锁
(1)乐观锁:就像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态,乐观锁认为竞争不总是会发生,因此它不需要持有锁,将 比较-设置 这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量,如果失败则表示发生冲突,那么就应该有相应的重试逻辑。
乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。
(2)悲观锁:还是像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态,悲观锁认为竞争总是会发生,因此每次对某资源进行操作时,都会持有一个独占的锁,就像synchronized,不管三七二十一,直接上了锁就操作资源了。
21 生产者、消费者有很多的实现方法:
- 用wait() / notify()方法 解决了线程没有关闭一直等待的问题,if改while解决多个生产者消费者的问题
- 用Lock的多Condition方法
- BlockingQueue阻塞队列方法
22在Java中CycliBarriar和CountdownLatch有什么区别?
CountDownLatch :java.util.concurrent下,都可以用来表示代码运行到某个点上,二者的区别在于:
(1)CyclicBarrier的某个线程运行到某个点上之后,该线程即停止运行,直到所有的线程都到达了这个点,所有线程才重新运行;CountDownLatch则不是,某线程运行到某个点上之后,只是给某个数值-1而已,该线程继续运行
(2)CyclicBarrier只能唤起一个任务,CountDownLatch可以唤起多个任务
(3)CyclicBarrier可重用,CountDownLatch不可重用,计数值为0该CountDownLatch就不可再用了
总结下CountDownLatch与join的区别:调用thread.join() 方法必须等thread 执行完毕,当前线程才能继续往下执行,而CountDownLatch通过计数器提供了更灵活的控制,只要检测到计数器为0当前线程就可以往下执行而不用管相应的thread是否执行完毕。
23同步方法和同步块,哪个是更好的选择
同步块,这意味着同步块之外的代码是异步执行的,这比同步整个方法更提升代码的效率。请知道一条原则:同步的范围越少越好。
借着这一条,我额外提一点,虽说同步的范围越少越好,但是在Java虚拟机中还是存在着一种叫做 锁粗化 的优化方法,这种方法就是把同步范围变大。这是有用的,比方说StringBuffer,它是一个线程安全的类,自然最常用的append()方法是一个同步方法,我们写代码的时候会反复append字符串,这意味着要进行反复的加锁->解锁,这对性能不利,因为这意味着Java虚拟机在这条线程上要反复地在内核态和用户态之间进行切换,因此Java虚拟机会将多次append方法调用的代码进行一个锁粗化的操作,将多次的append的操作扩展到append方法的头尾,变成一个大的同步块,这样就减少了加锁–>解锁的次数,有效地提升了代码执行的效率。
24高并发、任务执行时间短的业务怎样使用线程池?并发不高、任务执行时间长的业务怎样使用线程池?并发高、业务执行时间长的业务怎样使用线程池?
这是我在并发编程网上看到的一个问题,把这个问题放在最后一个,希望每个人都能看到并且思考一下,因为这个问题非常好、非常实际、非常专业。关于这个问题,个人看法是:
(1)高并发、任务执行时间短的业务,线程池线程数可以设置为CPU核数+1,减少线程上下文的切换
(2)并发不高、任务执行时间长的业务要区分开看:
a)假如是业务时间长集中在IO操作上,也就是IO密集型的任务,因为IO操作并不占用CPU,所以不要让所有的CPU闲下来,可以加大线程池中的线程数目,让CPU处理更多的业务
b)假如是业务时间长集中在计算操作上,也就是计算密集型任务,这个就没办法了,和(1)一样吧,线程池中的线程数设置得少一些,减少线程上下文的切换
(3)并发高、业务执行时间长,解决这种类型任务的关键不在于线程池而在于整体架构的设计,看看这些业务里面某些数据是否能做缓存是第一步,增加服务器是第二步,至于线程池的设置,设置参考(2)。最后,业务执行时间长的问题,也可能需要分析一下,看看能不能使用中间件对任务进行拆分和解耦
25线程池
一、ThreadPoolExecutor的重要参数
二、https://www.cnblogs.com/waytobestcoder/p/5323130.html
三、https://blog.csdn.net/zhouhl_cn/article/details/7392607
- corePoolSize:核心线程数
核心线程会一直存活,即使没有任务需要执行
当线程数小于核心线程数时,即使有线程空闲,线程池也会优先创建新线程处理
设置allowCoreThreadTimeout=true(默认false)时,核心线程会超时关闭 - queueCapacity:任务队列容量(阻塞队列)
当核心线程数达到最大时,新任务会放在队列中排队等待执行 - maxPoolSize:最大线程数
当线程数>=corePoolSize,且任务队列已满时。线程池会创建新线程来处理任务
当线程数=maxPoolSize,且任务队列已满时,线程池会拒绝处理任务而抛出异常 - keepAliveTime:线程空闲时间
当线程空闲时间达到keepAliveTime时,线程会退出,直到线程数量=corePoolSize
如果allowCoreThreadTimeout=true,则会直到线程数量=0 - allowCoreThreadTimeout:允许核心线程超时
- rejectedExecutionHandler:任务拒绝处理器
两种情况会拒绝处理任务:
当线程数已经达到maxPoolSize,切队列已满,会拒绝新任务
当线程池被调用shutdown()后,会等待线程池里的任务执行完毕,再shutdown。如果 在调用shutdown()和线程池真正shutdown之间提交任务,会拒绝新任务
线程池会调用rejectedExecutionHandler来处理这个任务。如果没有设置默认是AbortPolicy,会抛出异常
ThreadPoolExecutor类有几个内部实现类来处理这类情况:
AbortPolicy 丢弃任务,抛运行时异常
CallerRunsPolicy 执行任务
DiscardPolicy 忽视,什么都不会发生
DiscardOldestPolicy 从队列中踢出最先进入队列(最后一个执行)的任务
实现RejectedExecutionHandler接口,可自定义处理器