关于java:Java多线程面试题背诵版2021最新版

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1. 线程和过程有什么区别？

线程具备许多传统过程所具备的特色，故又称为轻型过程 (Light—Weight Process) 或过程元；而把传统的过程称为重型过程(Heavy—Weight Process)，它相当于只有一个线程的工作。在引入了线程的操作系统中，通常一个过程都有若干个线程，至多蕴含一个线程。

基本区别：过程是操作系统资源分配的根本单位，而线程是处理器任务调度和执行的根本单位

资源开销：每个过程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换会有较大的开销；线程能够看做轻量级的过程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有本人独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。

蕴含关系：如果一个过程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是过程的一部分，所以线程也被称为轻权过程或者轻量级过程。

内存调配：同一过程的线程共享本过程的地址空间和资源，而过程之间的地址空间和资源是互相独立的

影响关系：一个过程解体后，在保护模式下不会对其余过程产生影响，然而一个线程解体整个过程都死掉。所以多过程要比多线程强壮。

执行过程：每个独立的过程有程序运行的入口、程序执行序列和程序进口。然而线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行管制，两者均可并发执行

2. 创立线程的三种形式的比照？

1）采纳实现 Runnable、Callable 接口的形式创立多线程。

劣势是：

线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口，还能够继承其余类。

在这种形式下，多个线程能够共享同一个 target 对象，所以非常适合多个雷同线程来解决同一份资源的状况，从而能够将 CPU、代码和数据离开，造成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思维。

劣势是：

编程略微简单，如果要拜访以后线程，则必须应用 Thread.currentThread()办法。

2）应用继承 Thread 类的形式创立多线程

劣势是：

编写简略，如果须要拜访以后线程，则无需应用 Thread.currentThread()办法，间接应用 this 即可取得以后线程。

劣势是：

线程类曾经继承了 Thread 类，所以不能再继承其余父类。

3）Runnable 和 Callable 的区别

• Callable 规定（重写）的办法是 call()，Runnable 规定（重写）的办法是 run()。
• Callable 的工作执行后可返回值，而 Runnable 的工作是不能返回值的。
• Call 办法能够抛出异样，run 办法不能够。
• 运行 Callable 工作能够拿到一个 Future 对象，示意异步计算的后果。它提供了查看计算是否实现的办法，以期待计算的实现，并检索计算的后果。通过 Future 对象能够理解工作执行状况，可勾销工作的执行，还可获取执行后果。

3. 为什么要应用多线程呢?

• 从计算机底层来说：线程能够比作是轻量级的过程，是程序执行的最小单位,线程间的切换和调度的老本远远小于过程。另外，多核 CPU 时代意味着多个线程能够同时运行，这缩小了线程上下文切换的开销。
• 从当代互联网发展趋势来说：当初的零碎动不动就要求百万级甚至千万级的并发量，而 多线程并发编程正是开发高并发零碎的根底，利用好多线程机制能够大大提高零碎整体的并发能力以及性能。

从计算机底层来说：

• 单核时代：在单核时代多线程次要是为了进步 CPU 和 IO 设施的综合利用率。举个例子：当只有一个线程的时候会导致 CPU 计算时，IO 设施闲暇；进行 IO 操作时，CPU 闲暇。咱们能够简略地说这两者的利用率目前都是 50% 左右。然而当有两个线程的时候就不一样了，当一个线程执行 CPU 计算时，另外一个线程能够进行 IO 操作，这样两个的利用率就能够在现实状况下达到 100% 了。
• 多核时代:多核时代多线程次要是为了进步 CPU 利用率。举个例子：如果咱们要计算一个简单的工作，咱们只用一个线程的话，CPU 只会一个 CPU 外围被利用到，而创立多个线程就能够让多个 CPU 外围被利用到，这样就进步了 CPU 的利用率。

4. 线程的状态流转？

线程的生命周期及五种根本状态：

Java 线程具备五中根本状态

1）新建状态（New）：当线程对象对创立后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread();

2）就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的 start()办法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是阐明此线程曾经做好了筹备，随时期待 CPU 调度执行，并不是说执行了 t.start()此线程立刻就会执行；

3）运行状态（Running）：当 CPU 开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就 绪状态是进入到运行状态的惟一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；

4）阻塞状态（Blocked）：处于运行状态中的线程因为某种原因，临时放弃对 CPU 的使用权，进行执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被 CPU 调用以进入到运行状态。依据阻塞产生的起因不同，阻塞状态又能够分为三种：

1. 期待阻塞：运行状态中的线程执行 wait()办法，使本线程进入到期待阻塞状态；

2. 同步阻塞 — 线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；

3. 其余阻塞 — 通过调用线程的 sleep()或 join()或收回了 I / O 申请时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()期待线程终止或者超时、或者 I / O 处理完毕时，线程从新转入就绪状态。

5）死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异样退出了 run()办法，该线程完结生命周期。

5. 什么是线程死锁? 如何防止死锁?

死锁

• 多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全副都在期待某个资源被开释。因为线程被无限期地阻塞，因而程序不可能失常终止。
  

死锁必须具备以下四个条件：

• 互斥条件：该资源任意一个时刻只由一个线程占用。
• 申请与放弃条件：一个过程因申请资源而阻塞时，对已取得的资源放弃不放。
• 不剥夺条件: 线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。
• 循环期待条件: 若干过程之间造成一种头尾相接的循环期待资源关系。

如何防止线程死锁?

只有毁坏产生死锁的四个条件中的其中一个就能够了

• 毁坏互斥条件
  这个条件咱们没有方法毁坏，因为咱们用锁原本就是想让他们互斥的（临界资源须要互斥拜访）
• 毁坏申请与放弃条件
  一次性申请所有的资源。
• 毁坏不剥夺条件
  占用局部资源的线程进一步申请其余资源时，如果申请不到，能够被动开释它占有的资源。
• 毁坏循环期待条件
  靠按序申请资源来预防。按某一程序申请资源，开释资源则反序开释。毁坏循环期待条件。
• 锁排序法：（必须答复进去的点）
  指定获取锁的程序，比方某个线程只有取得 A 锁和 B 锁，能力对某资源进行操作，在多线程条件下，如何防止死锁？
  通过指定锁的获取程序，比方规定，只有取得 A 锁的线程才有资格获取 B 锁，按程序获取锁就能够防止死锁。这通常被认为是解决死锁很好的一种办法。
• 应用显式锁中的 ReentrantLock.try(long,TimeUnit)来申请锁

6. 常见的比照

Runnable vs Callable

• Callable 仅在 Java 1.5 中引入, 目标就是为了来解决 Runnable 不反对的用例。Callable 接口能够返回后果或抛出查看异样
• Runnable 接口不会返回后果或抛出查看异样，
• 如果工作不须要返回后果或抛出异样举荐应用 Runnable 接口，这样代码看起来会更加简洁
• 工具类 Executors 能够实现 Runnable 对象和 Callable 对象之间的互相转换。（Executors.callable（Runnable task）或 Executors.callable（Runnable task，Object resule））

execute() vs submit()

• execute()办法用于提交不须要返回值的工作，所以无奈判断工作是否被线程池执行胜利与否；
• submit()办法用于提交须要返回值的工作。线程池会返回一个 Future 类型的对象，通过这个 Future 对象能够判断工作是否执行胜利（能够通过 Future 的 get()办法来获取返回值，get()办法会阻塞以后线程直到工作实现，而应用 get（long timeout，TimeUnit unit）办法则会阻塞以后线程一段时间后立刻返回，这时候有可能工作没有执行完。）

shutdown()VSshutdownNow()

• shutdown（）: 敞开线程池，线程池的状态变为 SHUTDOWN。线程池不再承受新工作了，然而队列里的工作得执行结束。
• shutdownNow（）: 敞开线程池，线程的状态变为 STOP。线程池会终止以后正在运行的工作，并进行解决排队的工作并返回正在期待执行的 List。
  shutdownNow 的原理是遍历线程池中的工作线程，而后一一调用线程的 interrupt 办法来中断线程，所以无奈响应中断的工作可能永远无奈终

isTerminated() VS isShutdown()

• isShutDown 当调用 shutdown() 办法后返回为 true。
• isTerminated 当调用 shutdown() 办法后，并且所有提交的工作实现后返回为 true

7. sleep() 办法和 wait() 办法区别和共同点?

区别

• sleep 办法：是 Thread 类的静态方法，以后线程将睡眠 n 毫秒，线程进入阻塞状态。当睡眠工夫到了，会解除阻塞，进入可运行状态，期待 CPU 的到来。睡眠不开释锁（如果有的话）。
• wait 办法：是 Object 的办法，必须与 synchronized 关键字一起应用，线程进入阻塞状态，当 notify 或者 notifyall 被调用后，会解除阻塞。然而，只有从新占用互斥锁之后才会进入可运行状态。睡眠时，会开释互斥锁。
• sleep 办法没有开释锁，而 wait 办法开释了锁。
• sleep 通常被用于暂停执行 Wait 通常被用于线程间交互 / 通信
• sleep() 办法执行实现后，线程会主动昏迷。或者能够应用 wait(long timeout)超时后线程会主动昏迷。wait() 办法被调用后，线程不会主动昏迷，须要别的线程调用同一个对象上的 notify() 或者 notifyAll() 办法

雷同

• 两者都能够暂停线程的执行。

8. 为什么咱们调用 start() 办法时会执行 run() 办法，为什么咱们不能间接调用 run() 办法

• new 一个 Thread，线程进入了新建状态; 调用 start() 会执行线程的相应筹备工作，而后主动执行 run() 办法的内容，（调用 start() 办法，会启动一个线程并使线程进入了就绪状态，当调配到工夫片后就能够开始运行了。）这是真正的多线程工作。
• 间接执行 run() 办法，会把 run 办法当成一个 main 线程下的一般办法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。
  调用 start 办法方可启动线程并使线程进入就绪状态，而 run 办法只是 thread 的一个一般办法调用，还是在主线程里执行。

9.ThreadLocal 是什么？有什么用？

ThreadLocal 是一个本地线程正本变量工具类。次要用于将公有线程和该线程寄存的正本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不烦扰，在高并发场景下，能够实现无状态的调用，特地实用于各个线程依赖不通的变量值实现操作的场景。

简略说 ThreadLocal 就是一种以 空间换工夫 的做法，在每个 Thread 外面保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，天然就没有线程平安方面的问题了。

10. Thread 类中的 yield 办法有什么作用？

Yield 办法能够暂停以后正在执行的线程对象，让其它有雷同优先级的线程执行。它是一个静态方法而且只保障以后线程放弃 CPU 占用而不能保障使其它线程肯定能占用 CPU，执行 yield()的线程有可能在进入到暂停状态后马上又被执行。

11. Java 中的 fork join 框架是什么？

fork join 框架是 JDK7 中呈现的一款高效的工具，Java 开发人员能够通过它充分利用古代服务器上的多处理器。它是专门为了那些能够递归划分成许多子模块设计的，目标是将所有可用的解决能力用来晋升程序的性能。fork join 框架一个微小的劣势是它应用了工作窃取算法，能够实现更多任务的工作线程能够从其它线程中窃取工作来执行。

12. synchronized 和 ReentrantLock 的区别

1. 两者都是可重入锁

可重入锁：重入锁，也叫做递归锁，可重入锁指的是在一个线程中能够屡次获取同一把锁，比方：
一个线程在执行一个带锁的办法，该办法中又调用了另一个须要雷同锁的办法，则该线程能够间接执行调用的办法，而无需从新取得锁，
两者都是同一个线程每进入一次，锁的计数器都自增 1，所以要等到锁的计数器降落为 0 时能力开释锁。

2.synchronized 依赖于 JVM 而 ReentrantLock 依赖于 API

• synchronized 是依赖于 JVM 实现的，后面咱们也讲到了 虚拟机团队在 JDK1.6 为 synchronized 关键字进行了很多优化，然而这些优化都是在虚拟机层面实现的
• ReentrantLock 是 JDK 层面实现的（也就是 API 层面，须要 lock() 和 unlock() 办法配合 try/finally 语句块来实现）

3.ReentrantLock 比 synchronized 减少了一些高级性能

相比 synchronized，ReentrantLock 减少了一些高级性能。次要来说次要有三点：①期待可中断；②可实现偏心锁；③可实现选择性告诉（锁能够绑定多个条件）

• 期待可中断. 通过 lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。也就是说正在期待的线程能够抉择放弃期待，改为解决其余事件。
• ReentrantLock 能够指定是偏心锁还是非偏心锁。而 synchronized 只能是非偏心锁。所谓的偏心锁就是先期待的线程先取得锁。ReentrantLock 默认状况是非偏心的，能够通过 ReentrantLock 类的 ReentrantLock(boolean fair)构造方法来制订是否是偏心的。
• ReentrantLock 类线程对象能够注册在指定的 Condition 中，从而能够有选择性的进行线程告诉，在调度线程上更加灵便。在应用 notify()/notifyAll()办法进行告诉时，被告诉的线程是由 JVM 抉择的，用 ReentrantLock 类联合 Condition 实例能够实现“选择性告诉”

4. 应用抉择

• 除非须要应用 ReentrantLock 的高级性能，否则优先应用 synchronized。
• synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地反对它，而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都反对。并且应用 synchronized 不必放心没有开释锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的开释

13. 谈谈 volatile 的应用及其原理？

volatile 的两层语义：

1、volatile 保障变量对所有线程的可见性：当 volatile 变量被批改，新值对所有线程会立刻更新。或者了解为多线程环境下应用 volatile 润饰的变量的值肯定是最新的。

2、jdk1.5 当前 volatile 完全避免了指令重排优化，实现了有序性。

volatile 的原理:

获取 JIT（即时 Java 编译器，把字节码解释为机器语言发送给处理器）的汇编代码，发现 volatile 多加了 lock addl 指令，这个操作相当于一个内存屏障，使得 lock 指令后的指令不能重排序到内存屏障前的地位。这也是为什么 JDK1.5 当前能够应用双锁检测实现单例模式。

lock 前缀的另一层意义是使得本线程工作内存中的 volatile 变量值立刻写入到主内存中，并且使得其余线程共享的该 volatile 变量有效化，这样其余线程必须从新从主内存中读取变量值。

具体原理见这篇文章：https://www.javazhiyin.com/61…

14. synchronized 关键字和 volatile 关键字的区别？

• volatile 关键字是线程同步的轻量级实现，所以 volatile 性能必定比 synchronized 关键字要好。
• volatile 关键字只能用于变量而 synchronized 关键字能够润饰办法以及代码块。理论开发中应用 synchronized 关键字的场景还是更多一些。
• 多线程拜访 volatile 关键字不会产生阻塞，而 synchronized 关键字可能会产生阻塞
• volatile 关键字能保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性。synchronized 关键字两者都能保障
• volatile 关键字次要用于解决变量在多个线程之间的可见性，而 synchronized 关键字解决的是多个线程之间拜访资源的同步性。
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