乐趣区

关于java:蹲坑也能进大厂多线程系列上下文死锁高频面试题

jiezi

作者：花 Gie

微信公众号：Java 开发零到壹

前言

上一期的蹲坑系列咱们介绍了多线程的基础知识，是不是和你平时的理解有些出入呢。

《蹲坑也能进大厂》多线程这几道根底面试题，80% 小伙伴第一题就答错

明天持续解说多线程绝对根底的实践知识点，如果你是老手或者对多线程理解不多，千万不要想着下来就肝实战课，没用的，轻易出一个 bug 你都看不出来啥起因，花 GIe 强烈建议跟着本系列走完（手动狗头护体）。

我：哟呼，狗剩子明天怎么不在家涵养，也不陪你女朋友，又来公司写 bug 啊

狗剩子：嘿嘿，怎么可能不陪女朋友，咱们每天如影随行

我：……

狗剩子：趁着明天没人，走，坑里见，我要和你坦诚绝对。

注释

我：狗剩子，请听第一题，守护线程和用户线程有什么区别？

咱们应该晓得，Java 有两种线程：【守护线程 Daemon】与【用户线程 User】，两者的惟一的区别就是：虚拟机来到时，如果 JVM 中所有线程都是守护线程时，JVM 就会主动退出；然而如果还有一个或以上的非守护线程则不会退出。

我：昨天问过你 notify，那你晓得 Java 中 notify 和 notifyAll 有什么区别？或者说咱们怎么抉择应用哪一种？

昨天的事竟然还记得，你这忘性还能够呀，我都遗记了。

是这样的，notify不能指定唤醒某一个具体的线程（这是网上说的，俺就跟着说，至于为啥前面通知你），可能会导致信号失落这样的问题，只有在一个线程期待的时候才是它的主场，而 notifyAll 会唤醒所有期待线程，并容许他们抢夺锁，尽管效率不高，然而能够保障至多有一个线程继续执行。如果想要应用notify，必须确保满足以下两种状况。

  • 一次告诉仅须要唤醒最多一条线程。
  • 所有期待唤醒的线程，本身解决逻辑雷同。举个栗子大家就会明确，比方应用 Runnable 接口实例创立的不同线程，或者同一个 Thread 子类 new 进去的多个实例。

我：不要得意，这都是开胃菜，再问你一个，wait 为什么只能在代码块中应用？

啥？（心里捣鼓）wait只能在代码块中应用吗，我咋不晓得。那是 …. 可能 wait 有洁癖，喜爱一个人自嗨吧。

我：你踏马 ….

哦 … 我想起来了，咱们能够反过来想，如果 wait 不要求在同步块中，那可能会产生以下的谬误。

先看一处用 wait、notify 实现的线程平安队列的代码：

class BlockingQueue {Queue<String> buffer = new LinkedList<String>();
 
    //
    public void give(String data) {buffer.add(data);
        notify();                   // Since someone may be waiting in take!}
 
    public String take() throws InterruptedException {while (buffer.isEmpty())    // don't use"if" due to spurious wakeups.
            wait();
        return buffer.remove();}
}
  1. 消费者 A 调用 take()，此时 buffer.isEmpty() 为 true；
  2. 消费者 A 进入 while，在调用 wait() 办法之前, 生产者 B 调用了一个残缺的 give()（即 buffer.add(data) 和 notify()）；
  3. 之后消费者 A 调用了 wait()，然而错过了生产者 B 调用的notify()；
  4. 如果之后没有别的生产者调用 give()办法，消费者 A 所在线程则会始终期待。

我：这波解释我都忍不住给你点个赞，你晓得 Java 中锁是什么吗？

锁的概念小伙伴们也能够，在学习完花 Gie 的 volatile 之后再看。

锁 这个货色说起来很形象, 你能够就把它设想成事实中的锁, 至于他的防盗锁、金锁、还是指纹锁并不重要，哪怕它就是一根草绳，一个自行车、甚至一坨那啥，都能够当做锁。锁 是什么外在形象并不重要，重要的是它代表的含意: 谁持有它, 谁就有独立拜访临界资源的权力。

我：你有理解过什么是线程死锁吗？

死锁 就是说两个或两个以上线程在执行过程中，因为竞争资源，它们都在期待某个资源被开释，因而线程被无限期地阻塞，此时的零碎处于死锁状态。

如图，线程 A 持有资源 2，线程 B 持有资源 1，他们同时都想申请对方的资源，所以这两个线程就会相互期待而进入死锁状态。

我：那你晓得造成死锁的四个必要条件吗？

咱家有啥不晓得的，这就给你列举进去。

  1. 互斥条件：线程（过程）对调配到的资源具备排他性，也就是说该资源任意一个时刻只能有一个过程占用。
  2. 申请与放弃条件：一个线程（过程）因申请资源而阻塞时，对已取得的资源放弃不放。
  3. 不剥夺条件：线程（过程）已取得的资源在末应用完之前不能被其余线程强行剥夺，只有本人应用结束后才开释资源。
  4. 循环期待条件 ：当产生死锁时，所期待的线程(过程) 必然造成一个环路，死循环造成永恒梗塞。

我：既然你晓得造成死锁的条件，那你必定晓得如何防止咯？

正所谓隔靴搔痒，想要 防止死锁，那就须要破坏者四个必要条件的任意一个即可。

  1. 毁坏互斥条件：此路不通，因为咱们用锁原本就是想让他们互斥的。
  2. 毁坏申请与放弃条件：一次性申请所有的资源。
  3. 毁坏不剥夺条件：占有资源线程能够尝试申请其它资源，如果申请不到，能够被动开释它占有的资源。
  4. 毁坏循环期待条件：依照某一程序申请资源，开释资源时则反序开释。

我：这波答复的不错，昨晚是不是偷偷筹备了。狗剩子请持续听题，上下文切换知道吗？

麻烦尊重俺一下，当前请叫狗爷。

说到 上下文切换 ，那咱们得先晓得什么是 上下文 ，直白说 上下文 就是某个工夫点 CPU 寄存器和程序计数器的内容。

拓展：每个线程都有一个程序计数器（记录要执行的下一条指令），一组寄存器（保留以后线程的工作变量），堆栈（记录执行历史，其中每一帧保留了一个曾经调用但未返回的过程）。

寄存器：寄存器就是 CPU 外部内存，负责存储曾经、正在和将要执行的工作，数量较少然而速度很快，与之绝对应的是 CPU 内部绝对较慢的 RAM 主内存。

程序计数器：程序计数器是一个专用的寄存器，用于表明指令序列 CPU 以后执行的地位，存储的内容是正在执行指令的地位或下一次将要执行指令的地位。

大抵理解了 上下文 ，那 上下文切换 也就简略了，它是指当前任务执行完，CPU 工夫片切换到下一个工作之前会先保留本人的状态，以便下次再切换回这个工作时能够继续执行上来，工作从保留到再加载执行就是一次上下文切换。

如果还不是非常分明，能够分上面三个步骤了解。

  1. 挂起一个过程，将这个过程在 CPU 中的状态（上下文）存储在内存中；
  2. 在内存中检索下一个过程的上下文，并且将该过程在 CPU 的寄存器中回复；
  3. 跳转到程序计数器所指向的地位，也就是该过程被中断时，代码过后执行到的地位，从而复原该过程。

我：讲的好具体，忽然好心动，那上下文切换会带来什么问题呢？

看完下面介绍咱们应该有一个感觉，那就是如果高并发状况下，频繁切换上下文会导致系统串行执行，运行速率大大降低。

  • 间接耗费：包含 CPU 寄存器须要保留和加载, 系统调度器的代码须要执行。
  • 间接耗费：CPU 为了放慢执行速度，会把罕用的数据缓存起来，然而当上下文切换后（即 CPU 执行不同线程的不同代码），那本来所缓存的内容很大水平没有利用价值了，因而 CPU 就会从新进行缓存，这也导致线程被调度运行后，一开始启动速度会比较慢。

拓展：线程调度器为了防止频繁切换上下文带来的开销，会给每个被调度到的线程设置一个最小执行工夫，从而缩小上下文切换的次数，从而进步性能，然而毛病也不言而喻，就是会升高响应速度。

我：那你跟我讲一下 volatile 是啥呗？

不了不了，明天快累死咱家了，老衲须要劳动劳动，今天咱们再战。

总结

多线程知识点十分宏大，波及到很多方面，特地是刚刚接触多线程的小伙伴，对于 锁、上下文 这种概念了解起来十分艰难，想要真正全副把握须要深究每一个问题所波及到的知识面，比方 怎么用 wait/notify 实现生产者消费者模式 、 线程的调度过程 、Java 代码如何一步步转化被 CPU 执行，还有十分重要的，就是下面这些知识点的原理是什么，Thread 如何启动、中断线程的， 线程间进行通信的原理是什么。

这些花 GieGie 前面都会逐渐带大家把握，有些大的知识点会拿进去进行单篇的解说，心愿大家继续关注，假日不打样，持续肝。

点关注，防走丢

以上就是本期全部内容，如有纰漏之处，请留言指教，非常感谢。我是花 GieGie，有问题大家随时留言探讨，咱们下期见🦮。

文章继续更新，能够微信搜一搜「Java 开发零到壹」第一工夫浏览，后续会继续更新 Java 面试和各类知识点，有趣味的小伙伴欢送关注，一起学习，一起哈🐮🥃。

原创不易，你怎忍心白嫖，如果你感觉这篇文章对你有点用的话，感激老铁为本文 点个赞、评论或转发一下，因为这将是我输入更多优质文章的能源，感激！

退出移动版