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Java多線程常見面試問題及解答
問題：進(jìn)程和線程的區(qū)別
解答：一個進(jìn)程對應(yīng)一個程序的執(zhí)行，而一個線程則是進(jìn)程執(zhí)行過程中的一個單獨的執(zhí)行序列，一個進(jìn)程可以包含多個線程。線程有時候也被稱為輕量級進(jìn)程.
一個Java虛擬機的實例運行在一個單獨的進(jìn)程中，不同的線程共享Java虛擬機進(jìn)程所屬的堆內(nèi)存。這也是為什么不同的線程可以訪問同一個對象。線 程彼此共享堆內(nèi)存并保有他們自己獨自的�？臻g。這也是為什么當(dāng)一個線程調(diào)用一個方法時，他的局部變量可以保證線程安全。但堆內(nèi)存并不是線程安全的，必須通 過顯示的聲明同步來確保線程安全。
問題:列舉幾種不同的創(chuàng)建線程的方法.
解答:可以通過如下幾種方式：
• 繼承Thread 類
• 實現(xiàn)Runnable 接口
• 使用Executor framework (這會創(chuàng)建一個線程池)
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class Counter extends Thread { //method where the thread execution will start public void run(){ //logic to execute in a thread } //let’s see how to start the threads public static void main(String[] args){ Thread t1 = new Counter(); Thread t2 = new Counter(); t1.start(); //start the first thread. This calls the run() method. t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method. }} |
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class Counter extends Base implements Runnable{ //method where the thread execution will start public void run(){ //logic to execute in a thread } //let us see how to start the threads public static void main(String[] args){ Thread t1 = new Thread(new Counter()); Thread t2 = new Thread(new Counter()); t1.start(); //start the first thread. This calls the run() method. t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method. }} |
通過線程池來創(chuàng)建更有效率。
問題：推薦通過哪種方式創(chuàng)建線程，為什么?
解答：最好使用Runnable接口，這樣你的類就不必繼承Thread類，不然當(dāng)你需要多重繼承的時候，你將 一籌莫展（我們都知道Java中的類只能繼承自一個類，但可以同時實現(xiàn)多個接口）。在上面的例子中，因為我們要繼承Base類，所以實現(xiàn)Runnable 接口成了顯而易見的選擇。同時你也要注意到在不同的例子中，線程是如何啟動的。按照面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ�，你�?yīng)該只在希望改變父類的行為的時候才去繼承他。通 過實現(xiàn)Runnable接口來代替繼承Thread類可以告訴使用者Counter是Base類型的一個對象，并會作為線程執(zhí)行。
問題：簡要的說明一下高級線程狀態(tài).
解答：下圖說明了線程的各種狀態(tài).
• 可執(zhí)行(Runnable)：當(dāng)調(diào)用start()方法后，一個線程變?yōu)榭蓤?zhí)行狀態(tài)，但是并不意味著他會立刻開始真正地執(zhí)行。而是被放入線程池，
由線程調(diào)度器根據(jù)線程優(yōu)先級決定何時掛起執(zhí)行。
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MyThread aThread = new MyThread();aThread.start(); //becomes runnable |
• 執(zhí)行中(Running)：處理器已經(jīng)在執(zhí)行線程的代碼。他會一直運行直到被阻斷，或者通過靜態(tài)方法Thread.yield()自行放棄執(zhí)行的機會，考慮到場景切換所帶來的開銷，yield()方法不應(yīng)該被經(jīng)常調(diào)用。
• 等待中(Waiting)：線程由于等待I/O等外部進(jìn)程的處理結(jié)果而處于被阻斷的狀態(tài)，調(diào)用currObject.wait( )方法會使得當(dāng)前線程進(jìn)入等待狀態(tài)，直到其它線程調(diào)用currObject.notify() 或者currObject.notifyAll() 。
• 睡眠中(Sleeping)：重載方法Thread.sleep(milliseconds)，Thread.sleep(milliseconds， nanoseconds)可以迫使Java線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)（掛起）。
• 由于I/O阻塞（Blocked on I/O）：當(dāng)I/O條件發(fā)生變化時（例如讀取了幾個字節(jié)的數(shù)據(jù)）會遷移到可執(zhí)行狀態(tài)。
• 由于同步阻塞中（Blocked on synchronization）: 當(dāng)獲取鎖之后會進(jìn)入執(zhí)行中狀態(tài)。
Thread.State 枚舉類型包含了Java虛擬機支持的全部的線程狀態(tài)類型，下面幾點Java的線程宗旨確保了這些線程狀態(tài)成為可能。
• 對象可以被任何線程共享和修改。
• 線程調(diào)度器的搶占性特性，使得線程可以隨時在/不在多核處理之間切換處理器內(nèi)核，這意味著方法可以在執(zhí)行的過程中切換狀態(tài)。否則方法中的死循環(huán)將永遠(yuǎn)阻塞CPU，并且使得不同線程的其他方法始終得不到執(zhí)行。
• 為了防止線程安全問題，那些脆弱的方法或者代碼塊可以被鎖定。這使得線程可以處于被鎖定或者加鎖請求處理中兩種狀態(tài)。
• 線程在處理I/O資源（如Sockets，文件句柄，數(shù)據(jù)庫連接等）時會進(jìn)入等待狀態(tài)，
• 處于I/O讀寫中的線程不能被切換，因此他們或者以成功/失敗的結(jié)果正常完成處理，或者其它線程關(guān)閉了相應(yīng)的資源，迫使他進(jìn)入死亡或者完成的狀態(tài)。這也是為什么一個合理的超時時間可以避免線程由于I/O處理而被永遠(yuǎn)阻塞，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問題。
• 線程可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以使得其他處于等待狀態(tài)的線程有機會執(zhí)行。
問題：yield和sleeping有何區(qū)別，sleep()和wait()有何區(qū)別？
解答：當(dāng)一個任務(wù)調(diào)用了yield()方法，它將從執(zhí)行中狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行。而當(dāng)一個任務(wù)調(diào)用了sleep()，則將從執(zhí)行中狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈却?睡眠中狀態(tài)。
方法wait(1000)使得當(dāng)前線程睡眠1秒鐘，但調(diào)用notify() 或者notifyAll()會隨時喚醒線程。而sleep(1000)則會導(dǎo)致當(dāng)前線程休眠1秒鐘。
問題：為什么為了線程安全而鎖定一個方法或者一個代碼塊稱為“同步”而不是“鎖定”或者“被鎖定”
解答：當(dāng)某個方法或者代碼塊被聲明為”synchronized”后，保存數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間（例如堆內(nèi)存）將保持被同步狀態(tài)。
這意味著：當(dāng)一個線程獲取鎖并且執(zhí)行到已被聲明為synchronized的方法或者代碼塊時，該線程首先從主堆內(nèi)存空間中讀取該鎖定對象的所有變 化，以確保其在開始執(zhí)行之前擁有最新的信息。在synchronized部分執(zhí)行完畢，線程準(zhǔn)備釋放鎖的時候，所有針對被鎖定對象的修改都將為寫入主堆內(nèi) 存中。這樣其他線程在請求鎖的時候就可以獲取最新的信息。
問題：線程如何進(jìn)行的同步處理？你可以列舉出那些同步級別？同步方法和代碼塊如何區(qū)別？
解答：在Java語言中，每個對象都有一個鎖，一個線程可以通過關(guān)鍵字synchronized來申請獲取某個 對象的鎖，關(guān)鍵字synchronized可以被用于方法（粗粒度鎖，對性能影響較大）或代碼塊（細(xì)粒度鎖）級別。鎖定方法往往不是一個很好的選擇，取而 代之的我們應(yīng)該只鎖定那些訪問共享資源的代碼塊，因為每一個對象都有一個鎖，所以可以通過創(chuàng)建虛擬對象來實現(xiàn)代碼塊級別的同步，方法塊級別的鎖比鎖定整個 方法更有效。
Java虛擬機靈活的使用鎖和監(jiān)視器，一個監(jiān)視器總體來說就是一個守衛(wèi)者，他負(fù)責(zé)確保只有一個線程會在同一時間執(zhí)行被同步的代碼。每個監(jiān)視器對應(yīng)一 個對象的引用，在線程執(zhí)行代碼塊的第一條指令之前，他必須持有該引用對象的鎖，否則他將無法執(zhí)行這段代碼。一旦他獲得鎖，該線程就可以進(jìn)入這段受到保護(hù)的 代碼。當(dāng)線程不論以何種方式退出代碼塊時，他都將釋放關(guān)聯(lián)對象的鎖。對于靜態(tài)方法，需要請求類級別的鎖。
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