• java面试:多线程


    1、多线程

    同步:发送一个指令需要等待返回才能发送下一条(完成一件事才能做下一件)。

    异步:发送一个请求不需要等待返回,随时可以再发下一条(一次进行多个事件

    线程不安全根本原因是异步,对一个资源多个线程同时操作。

    1、什么是线程安全和线程不安全?

    ​ 压力测试或并发测试,会经常遇到此问题。

    举例:假设售票系统有100张票,若线程不安全,A和B同时买了一张票后显示还有999张票,这是错的,应该只有998张票。

    线程安全:

    ​ 安全指多个线程在执行同一段代码的时候采用加锁机制,使每次的执行结果和单线程执行的结构都一样。

    线程不安全:

    ​ 指不提供加锁机制保护,有可能会出现多个线程先后更改数据造成所得的数据是脏数据。

    2、引起线程安全问题的原因:

    1、线程安全问题都是有全局变量及静态变量引起的。

    ​ 若每个线程中全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的。

    ​ 若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则的话就可能影响线程安全

    2、解决多线程并发访问资源安全问题的方法:

    ​ (1)synchronize(只给一个线程执行,完成后才到下一个线程)

    ​ 用来控制线程同步,保证我们的线程在多线程环境下,不被多个线程同时执行,确保数据完整性。使用方法加在方法上。

    ​ (2)lock

    ​ lock的引入让锁有了可操作性,是指我们在需要的时候手动获取锁和释放锁。

    3、并发和并行有什么区别?

    ​ 你吃饭到一半,电话来了,你一直吃完才去接,说明你不支持并发也不支持并行

    ​ 你吃饭迟到一半,电话来了,你停下来接电话,接完后继续吃饭,说明你支持并发

    ​ 你吃饭迟到一半,电话来了,你一边打电话一半吃饭,说明你支持并行

    并发有处理多个任务的能力不一定要同时进行。同一实体上多个事件。

    并行同时处理多个任务的能力。不同实体上多个事件。

    4、线程和进程的区别?

    ​ 1、进程是程序运行和资源分配的基本单位

    ​ 2、进程拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存资源

    ​ 3、一个进程可以包含多个线程

    5、守护线程是什么?

    ​ 守护线程(如:GC垃圾回收线程)是个服务线程,服务其他线程(如:用户线程即用户编写的线程)。

    6、创建线程有哪几种方式?

    ​ 1、继承Thread类

    继承Thread类重写run()方法。通过start()方法启动

    ​ 2、实现Runnable接口

    ​ 定义Runnable接口的实现类,重run()方法,调用start()启动线程。

    ​ 3、通过Callable和Future创建线程

    ​ Callable和Runnable很类似,主要区别在于Callable能返回运行结果能抛出异常

    执行Callable方式,需要Future的实现类的支持,用于接收运算结果。FutureTask是Future接口的实现类。

    public class TestCallable {
      
        public static void main(String[] args) {
            ThreadDemo td = new ThreadDemo();
      
            //1.执行 Callable 方式,需要 FutureTask 实现类的支持,用于接收运算结果。
            //参数里面放一个Callable的对象
            FutureTask<Integer> result = new FutureTask<>(td);
      
            new Thread(result).start();
      
            //2.接收线程运算后的结果
            try {
                Integer sum = result.get();  //FutureTask 可用于 闭锁 类似于CountDownLatch的作用,在所有的线程没有执行完成之后这里是不会执行的
                System.out.println(sum);
                System.out.println("------------------------------------");
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
      
    }
      
    class ThreadDemo implements Callable<Integer> {
      
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            int sum = 0;
      
            for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
                sum += i;
            }
      
            return sum;
        }
      
    }
    

    7、Runnable和Callable有什么区别?

    ​ 1、Runnbale接run()方法返回值void,只是去实现没有返回。

    ​ 2、Callable能返回结果抛出异常

    8、线程有哪些状态?

    ​ 1、创建状态

    ​ 继承Thread类获实现Runnable得到线程类,new一个实例,进入初始化状态。

    ​ 2、就绪状态

    ​ 调用该对象的start()方法。该线程位于线程池中,等待被线程调度选中,获取cpu使用权。

    ​ 3、运行状态

    ​ 线程获得了cpu时间片,执行程序代码。

    ​ 4、阻塞状态

    ​ 指线程因某种原因放弃了cpu使用权,暂时停止运行。

    ​ 5、死亡状态

    ​ 线程run()、main()方法结束,或因一场退出run()方法。

    9、sleep()和wait()有什么区别?

    ​ 1、sleep():是线程类(Thread)静态方法,让线程进入睡眠状态结束后进入就绪状态和其他线程竞争cpu执行时间。

    ​ 2、wait():wait()是Object类的方法。让它进入到对象相关的等待池,同时释放对象的机锁,通过notify(),notifyAll()方法唤醒等待的线程。

    10、notify()和notifyAll()有什么区别?

    ​ 1、调用notifyAll()方法唤醒所有wait线程,notify()方法值随机唤醒一个wait线程。唤醒后进入对象锁池中竞争对象锁

    ​ 2、优先级高的线程竞争获得对象锁概率大没有竞争到的留在锁池,只有再次调用wait()才能进入等待池。竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完synchronize代码块,它会释放该对象锁

    11、线程run()方法和start()方法有什么区别?

    ​ 每个线程通过特定的run()方法完成操作,成为线程体

    start()方法用来启动线程

    12、创建线程池有哪几种方式?

    1、newFixedThreadPool(int nThreads):固定线程池

    ​ 创建固定长度的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,知道达到线程池的最大数量,这是线程规模将不再变化,当线程发生为预期的错误而结束时,线程池会补充一个新的线程。

    /**
     * @author fangshixiang@vipkid.com.cn
     * @description
     * @date 2018-11-04 10:13
     */
    public class Main {
    
        //创建一个固定线程池
        private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    
    
        //向kafka里推送消费
        public static void push2Kafka(Object msg) {
            executor.execute(() -> {
                try {
                    //模拟 占用的内存大小
                    Byte[] bytes = new Byte[1024 * 1000 * 1000];
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->任务放到线程池:" + msg);
                    TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
    
    
        public static void main(String[] args) {
    
            //模拟高并发环境下  一直向线程池里面不停的塞任务
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                System.out.println("塞任务start..." + i);
                push2Kafka(i);
                System.out.println("塞任务end..." + i);
            }
    
        }
    }
    

    2、newCachedThreadPool():缓存线程池

    ​ 创建一个缓存的线程池,当线程池规模超过处理需求,将自动回收空闲线程需求增加是自动添加新线程,不存在任何限制。

    3、newSingleThreadExecutor():单线程执行

    ​ 单线程的Executor,创建单个线程执行任务,这个线程结束,会创建新的来代替它。

    4、newScheduledThreadPool(intcorePoolSize)

    ​ 创建固定长度线程池,且延迟或定时的方式执行任务。

    13、线程池包含哪些状态?

    1、RUNNING:

    ​ 线程池一旦创建就处于这个状态,能接收新任务对已排队任务进行处理

    2、SHUTDOWN:

    ​ 调用shutdown()方法,线程有running转变为shutdown,接收任务,但能处理已排队任务

    3、STOP:

    ​ 调用shutdownNow()方法,线程池有(running或shutdown)转变为stop状态。不接收新任务不处理已排队任务

    4、TIDYING:

    ​ 1、SHUTDOWN状态下,任务数为0,任务终止,线程池转变为TIDYING状态。

    ​ 2、SHUTDOWN状态,任务队列为空,线程池转变为TIDYING 状态

    ​ 3、STOP状态,任务为空

    5、TERMINATED:

    ​ terminated状态下线程彻底终止

    14、java中怎么保证多线程的运行安全?

    ​ 线程的安全性问题体现在:

    ​ 1、原子性:一个或多个操作cpu执行过程中不被中断的特性。(atomic、aynchronized、lock)

    ​ 2、可见性:一个线程对共享变量的修改。(synchronized、volatitle、lock)

    ​ 3、有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。(happers-before原则)

    15、什么是死锁?

    ​ 指两个或两个以上进程竞争资源造成的一种阻塞现象。

    16、怎么防止死锁?

    ​ 死锁的四个必要条件:

    1、互斥条件进程分配到的资源不允许其他进程访问,若其他进程访问资源,只能等待,直至占有该资源的进程使用完成。

    2、请求和保持条件:进程获取资源后,又对其他资源发出请求,但该资源可能被其他进程占有,此事请求阻塞,但又对自己获得的资源保持不放

    3、不可剥夺条件:已获得的资源,不可被剥夺

    4、环路等待条件:死锁后,若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

    只要上述条件之一不满足就不会发生死锁。

    17、ThreadLocal是什么?有哪些使用场景?

    ​ ThreadLocal是线程本地存储,在每个线程中都创建了一个ThreadLocalMap对象,每个线程可以访问自己内部ThreadLocalMap对象内的value。能避免资源在多线程键共享

    ​ 使用场景:经典的场景是为每个线程分配一个 JDBC 连接 Connection。这样就能保证每个线程都在各自的 Connection 上进行数据库的操作。还有 session 管理等问题

    public class TestThreadLocal {
        
        //线程本地存储变量
        private static final ThreadLocal<Integer> THREAD_LOCAL_NUM = new ThreadLocal<Integer>() {
            @Override
            protected Integer initialValue() {
                return 0;
            }
        };
     
        public static void main(String[] args) {
            for (int i = 0; i <3; i++) {//启动三个线程
                Thread t = new Thread() {
                    @Override
                    public void run() {
                        add10ByThreadLocal();
                    }
                };
                t.start();
            }
        }
        
        /**
         * 线程本地存储变量加 5
         */
        private static void add10ByThreadLocal() {
            for (int i = 0; i <5; i++) {
                Integer n = THREAD_LOCAL_NUM.get();
                n += 1;
                THREAD_LOCAL_NUM.set(n);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : ThreadLocal num=" + n);
            }
        }
        
    }
    
    打印结果:启动了 3 个线程,每个线程最后都打印到 "ThreadLocal num=5",而不是 num 一直在累加直到值等于 15
    Thread-0 : ThreadLocal num=1
    Thread-1 : ThreadLocal num=1
    Thread-0 : ThreadLocal num=2
    Thread-0 : ThreadLocal num=3
    Thread-1 : ThreadLocal num=2
    Thread-2 : ThreadLocal num=1
    Thread-0 : ThreadLocal num=4
    Thread-2 : ThreadLocal num=2
    Thread-1 : ThreadLocal num=3
    Thread-1 : ThreadLocal num=4
    Thread-2 : ThreadLocal num=3
    Thread-0 : ThreadLocal num=5
    Thread-2 : ThreadLocal num=4
    Thread-2 : ThreadLocal num=5
    Thread-1 : ThreadLocal num=5
    

    18、说一下synchronized底层原理?

    ​ synchronized可以保证方法或者代码块在运行时,同一时刻只有一个方法可以进入临界区保证共享变量的内存可见性。

    java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础:

    • 普通同步方法,锁是当前实例对象
    • 静态同步方法,锁是当前类的class对象
    • 同步方法块,锁是括号里面的对象

    19、synchronized和volatile的区别是什么?

    ​ volatile是一个很老的关键字,jdk诞生时它就有了。作用是内存可见性防止指令重排序

    • volatile本质是告诉jvm当前变量在寄存器(工作内存)中的值不确定,需要从主存中读取。synchronized是锁当前变量只有当前线程可以访问该变量
    • volatile仅能使用在变量级别,synchronized则可以使用在变量、方法和类
    • volatile实现修改可见性但不能保证原子性。而synchronized可以修改可见性和原子性。
    • volatile不会造成线程阻塞,synchronized可能会造成线程阻塞。
    • volatile标记变量不会被编译器优化,synchronized标记变量可以被编译器优化。

    20、synchronized和Lock有什么区别?

    ​ 1、synchronized是java内置关键字,在jvm层面,lock是个java类。

    ​ 2、synchronized无法判断是否获取锁的状态,lock可以判断是否获取锁;

    ​ 3、synchronized自动释放锁,lock手动释放锁。

    原文地址:https://blog.csdn.net/sufu1065/article/details/88051083

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