002649:面试题（五）

多线程是Java技术面试中面试官比较喜欢问的问题之一。在这里，从面试的角度列出了大部分重要的问题，但是作为一个程序员仍然应该牢固的掌握Java多线程基础知识来对应日后碰到的问题。

 

　　

1、wait和notify是成对出现的，他们为什么是object（而不是thread）的方法？
　　a、object除了是所有类的跟节点，它还引入了对象锁的概念（暂且理解：标记一个对象的独占性标记）
　　b、wait是操作对象锁的，这个syncrinized关键字是相同的。
　　c、相比下，thread的sleep等操作的是线程对象，thread代表的是一个行为，object代表的是一个目标对象，两者是不同的概念。了解这点很重要。

1. 进程和线程之间有什么不同？

一个进程是一个独立(self contained)的运行环境，它可以被看作一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。Java运行环境是一个包含了不同的类和程序的单一进程。线程可以被称为轻量级进程。线程需要较少的资源来创建和驻留在进程中，并且可以共享进程中的资源。

a、常见的进程在系统“任务管理器”中，可以看做是一个软件或应用，线程可以看做是一个轻量级的“进程”，常代表CPU具体处理的任务。
b、可以理解为：进程是多线程运行的一个环境，线程用于处理进程中的任务

2. 多线程编程的好处是什么？

在多线程程序中，多个线程被并发的执行以提高程序的效率，CPU不会因为某个线程需要等待资源而进入空闲状态。多个线程共享堆内存(heap memory)，因此创建多个线程去执行一些任务会比创建多个进程更好。举个例子，Servlets比CGI更好，是因为Servlets支持多线程而CGI不支持。

1、现实背景来说，现在的CPU都是多核的，可以并行处理多个任务，多线程的出现可以更好的发挥CPU的性能，提高资源利用率。
2、多线程将原来的一个任务分成多个并发的任务来处理，减少了程序的响应，增强了用户的体验。
    ps：相比并行的同一时间不同的核处理不同的一个事务，并发更高一级，同一时间，不同的核处理多个事务。

3. 用户线程和守护线程有什么区别？

当我们在Java程序中创建一个线程，它就被称为用户线程。一个守护线程是在后台执行并且不会阻止JVM终止的线程。当没有用户线程在运行的时候，JVM关闭程序并且退出。一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。

1、用户线程就是程序创建的用于处理具体任务的线程，守护线程是一种特殊的线程，不处理具体任务，只起辅助作用。
2、守护线程具体的实现就是调用setDaemon(true)来设置，如垃圾回收。
3、另外，守护线程创建的线程默认也是守护线程。
4、守护线程并不影响jvm的退出。也就是说jvm为线程服务，但不为守护线程服务。
　　ps：jvm退出就是销毁jvm中的对象。

4. 我们如何创建一个线程？

有两种创建线程的方法：一是实现Runnable接口，然后将它传递给Thread的构造函数，创建一个Thread对象；二是直接继承Thread类。

1、有两种，都和Thread有关。
2、实现runnable接口，传递给Thread 或 继承Thread

5. 有哪些不同的线程生命周期？

当我们在Java程序中新建一个线程时，它的状态是New。当我们调用线程的start()方法时，状态被改变为Runnable。线程调度器会为Runnable线程池中的线程分配CPU时间并且讲它们的状态改变为Running。其他的线程状态还有Waiting，Blocked和Dead。

6. 可以直接调用Thread类的run()方法么？

当然可以，但是如果我们调用了Thread的run()方法，它的行为就会和普通的方法一样，为了在新的线程中执行我们的代码，必须使用Thread.start()方法。

7. 如何让正在运行的线程暂停一段时间？

我们可以使用Thread类的Sleep()方法让线程暂停一段时间。需要注意的是，这并不会让线程终止，一旦从休眠中唤醒线程，线程的状态将会被改变为Runnable，并且根据线程调度，它将得到执行。

8. 你对线程优先级的理解是什么？

每一个线程都是有优先级的，一般来说，高优先级的线程在运行时会具有优先权，但这依赖于线程调度的实现，这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个int变量(从1-10)，1代表最低优先级，10代表最高优先级。

1、线程优先级表示，优先级高的线程在线程调度中拥有优先执行的权限。
2、java中优先级有1到10级。
3、java的这种优先级只是对系统的一种建议，具体的调度情况依赖于操作系统。如windows中有个优先级推进器，执行次数多的任务优先级较高。
4、java中使用setPriority来设置。

9. 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)？

线程调度器是一个操作系统服务，它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它，它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的CPU时间分配给可用的Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到Java虚拟机控制，所以由应用程序来控制它是更好的选择（也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级）。

1、顾名思义，线程调度器是对多个就绪状态的线程如何运行提供调解，也就是如何分配CPU时间。如多个线程，谁先运行，谁后运行，挂起谁等
2、线程调度策略有三种：
    a、时间片轮转调度策略每个进程分配一段运行时间，时间到后换成其他线程
    b、抢占式调度策略：优先级高的先执行
3、时间分片是个动词

10. 在多线程中，什么是上下文切换(context-switching)？

上下文切换是存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。

1、上下文切换体现在单核上，cpu的时间片分给不同的线程，当时间片用完后就会切换到另外一个线程上，这也是线程并发执行的一个体现。
2、当前任务执行完时间片后会保存当前任务的一个状态（执行到哪了），以便下次回来时直接从这个状态执行，从任务保存到（另外任务）再加载的过程就是一次上下文切换

11. 你如何确保main()方法所在的线程是Java程序最后结束的线程？

我们可以使用Thread类的joint()方法来确保所有程序创建的线程在main()方法退出前结束。

 

当线程间是可以共享资源时，线程间通信是协调它们的重要的手段。Object类中wait()notify()notifyAll()方法可以用于线程间通信关于资源的锁的状态。

1、使用Thread的join方法（在main方法中调用就绪状态的子线程的join方法），使子线程先执行。
2、使用闭锁（CountDownLatch）

13.为什么线程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定义在Object类里？

Java的每个对象中都有一个锁(monitor，也可以成为监视器) 并且wait()，notify()等方法用于等待对象的锁或者通知其他线程对象的监视器可用。在Java的线程中并没有可供任何对象使用的锁和同步器。这就是为什么这些方法是Object类的一部分，这样Java的每一个类都有用于线程间通信的基本方法

1、最早时候是用于线程间通讯协作的。当时，java线程中没有提供可以任何对象都使用的锁或同步器。
2、jdk1.5后lock代替了synchronized，condition代替了对象锁

14. 为什么wait(), notify()和notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用？

当一个线程需要调用对象的wait()方法的时候，这个线程必须拥有该对象的锁，接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的notify()方法。同样的，当一个线程需要调用对象的notify()方法时，它会释放这个对象的锁，以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁，这样就只能通过同步来实现，所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。

1、notify()、wait()是唤醒其他线程来抢占当前对象上的锁，wait是释放当前对象上的锁，他们操作的重点就是对象锁且前提是持有这把锁。
2、同步方法和同步块中的操作正好符合了这个前提。

15. 为什么Thread类的sleep()和yield()方法是静态的？

Thread类的sleep()和yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作，并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

是对正在运行的线程调用才有意义。

16.如何确保线程安全？

在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步，使用原子类(atomic concurrent classes)，实现并发锁，使用volatile关键字，使用不变类和线程安全类。

1、线程不安全的前提是内容被共享，内容的操作不是原子行。
2、相对的,一种是保持内容不共享或线程封闭或不可变，如没有类属性的定义，threadlocal，final修饰;
　　保持属性操作的原子性，如内置锁，显示锁，原子类

17. volatile关键字在Java中有什么作用？

当我们使用volatile关键字去修饰变量的时候，所以线程都会直接读取该变量并且不缓存它。这就确保了线程读取到的变量是同内存中是一致的。

18. 同步方法和同步块，哪个是更好的选择？

同步块是更好的选择，因为它不会锁住整个对象（当然你也可以让它锁住整个对象）。同步方法会锁住整个对象，哪怕这个类中有多个不相关联的同步块，这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。

1、同步方法是对当前整个对象加锁，调用该对象不同的方法都要先获取该对象的锁，效率低。
2、同步块既可以对当前整个对象加锁（加在this关键字上），也可以不锁住整个对象（添加在私有的属性上）

19.如何创建守护线程？

使用Thread类的setDaemon(true)方法可以将线程设置为守护线程，需要注意的是，需要在调用start()方法前调用这个方法，否则会抛出IllegalThreadStateException异常。

20. 什么是ThreadLocal?

ThreadLocal用于创建线程的本地变量，我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量，所以这些变量不是线程安全的，我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候，我们可以选择ThreadLocal变量。

每个线程都会拥有他们自己的Thread变量，它们可以使用get()set()方法去获取他们的默认值或者在线程内部改变他们的值。ThreadLocal实例通常是希望它们同线程状态关联起来是private static属性。

1、threadlocal是将变量封装到线程中，是一种以空间换时间的做法。
2、它的做法就是将当前threadlocal对象作为key，value是一个map维护到Trhead对象中。
3、正因为如上，所以threadlocal声明时使用private static 修饰

21. 什么是Thread Group？为什么建议使用它？

ThreadGroup是一个类，它的目的是提供关于线程组的信息。

ThreadGroup API比较薄弱，它并没有比Thread提供了更多的功能。它有两个主要的功能：一是获取线程组中处于活跃状态线程的列表；二是设置为线程设置未捕获异常处理器(ncaught exception handler)。但在Java 1.5中Thread类也添加了setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)方法，所以ThreadGroup是已经过时的，不建议继续使用。

t1.setUncaughtExceptionHandler(newUncaughtExceptionHandler(){

@Override

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {

System.out.println("exception occured:"+e.getMessage());

}

});

22. 什么是Java线程转储(Thread Dump)，如何得到它？

线程转储是一个JVM活动线程的列表，它对于分析系统瓶颈和死锁非常有用。有很多方法可以获取线程转储——使用Profiler，Kill -3命令，jstack工具等等。我更喜欢jstack工具，因为它容易使用并且是JDK自带的。由于它是一个基于终端的工具，所以我们可以编写一些脚本去定时的产生线程转储以待分析。

1、一个jvm活动线程列表，多用于分析系统瓶颈和死锁。
2、常用的转出工具有Profiler，kill -3,jstack

23. 什么是死锁(Deadlock)？如何分析和避免死锁？

死锁是指两个以上的线程永远阻塞的情况，这种情况产生至少需要两个以上的线程和两个以上的资源。

分析死锁，我们需要查看Java应用程序的线程转储。我们需要找出那些状态为BLOCKED的线程和他们等待的资源。每个资源都有一个唯一的id，用这个id我们可以找出哪些线程已经拥有了它的对象锁。

避免嵌套锁，只在需要的地方使用锁和避免无限期等待是避免死锁的通常办法，去学习如何分析死锁。

24. 什么是Java Timer类？如何创建一个有特定时间间隔的任务？

java.util.Timer是一个工具类，可以用于安排一个线程在未来的某个特定时间执行。Timer类可以用安排一次性任务或者周期任务。

java.util.TimerTask是一个实现了Runnable接口的抽象类，我们需要去继承这个类来创建我们自己的定时任务并使用Timer去安排它的执行。

1、timer是一个工具类，用于周期性执行某个执行任务。
2、具体通过new Time().schedule(TimerTask),具体任务要实现TimerTask抽象类。
3、不知是否有任务延后问题（前一个线程执行时间长，导致后任务延后执行）？

25. 什么是线程池？如何创建一个Java线程池？

一个线程池管理了一组工作线程，同时它还包括了一个用于放置等待执行的任务的队列。

java.util.concurrent.Executors提供了一个java.util.concurrent.Executor接口的实现用于创建线程池。线程池例子展现了如何创建和使用线程池，或者ScheduledThreadPoolExecutor例子，了解如何创建一个周期任务

1、线程池用于管理一组工作线程，同时还包括用于放置待执行的任务的队列。
2、juc中的Exceutors是通用接口，通过Executors来实现具体的线程池的创建。
3、目前包括，指定线程数，单个线程，自动扩充，延迟，forkjoin拆分。
ps:
　　因为newFixedTreadPool的阻塞队列无限制和newCachedThreadPool线程个数没限制，所以不建议使用。

原文参见：https://blog.csdn.net/bucai1126/article/details/79438248