Java多线程并发面试题 1

简介: Java多线程并发面试题

1 Java中实现多线程有几种方法

关于线程写了好多的文章当时都比较零散,现在汇总一下看看能有多少知识点


继承Thread类;

实现Runnable接口;

实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程;

使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程(也就是使用了ExecutorService来管理前面的三种方式)。


Java多线程实现与应用


2 线程池详解与配置

Java线程池七大参数详解和配置


3 notify()和notifyAll()有什么区别?

notify可能会导致死锁,而notifyAll则不会任何时候只有一个线程可以获得锁,也就是说只有一个线程可以运行synchronized 中的代码使用notifyall,可以唤醒所有处于wait状态的线程,使其重新进入锁的争夺队列中,而notify只能唤醒一个。wait() 应配合while循环使用,不应使用if,务必在wait()调用前后都检查条件,如果不满足,必须调用notify()唤醒另外的线程来处理,自己继续wait()直至条件满足再往下执行。


notify() 是对notifyAll()的一个优化,但它有很精确的应用场景,并且要求正确使用。不然可能导致死锁。正确的场景应该是 WaitSet中等待的是相同的条件,唤醒任一个都能正确处理接下来的事项,如果唤醒的线程无法正确处理,务必确保继续notify()下一个线程,并且自身需要重新回到WaitSet中.


4 sleep()和wait() 有什么区别?

对于 sleep()方法,我们首先要知道该方法是属于 Thread 类中的。而 wait()方法,则是属于Object 类中的。

sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间,让出 cpu 该其他线程,但是他的监控状态依然保持者,当指定的时间到了又会自动恢复运行状态

在调用 sleep()方法的过程中, 线程不会释放对象锁。

而当调用 wait()方法的时候,线程会放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象调用 notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备获取对象锁进入运行状态。

5 volatile是什么?可以保证有序性吗?

一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:

1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的,volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存。


2)禁止进行指令重排序。

volatile 不是原子性操作

什么叫保证部分有序性?

当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时,在其前面的操作的更改肯定全部已经进行,且结果已经对后面的操作可见;在其后面的操作肯定还没有进行;

x = 2; //语句1
y = 0; //语句2
flag = true; //语句3
x = 4;    //语句4
y = -1; //语句5

由于flag变量为volatile变量,那么在进行指令重排序的过程的时候,不会将语句3放到语句1、语句2前面,也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任何保证的。


使用 Volatile 一般用于 状态标记量 和 单例模式的双检锁


6 Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别?

start()方法被用来启动新创建的线程,而且start()内部调用了run()方法,这和直接调用run()方法的效果不一样。当你调用run()方法的时候,只会是在原来的线程中调用,没有新的线程启动,start()方法才会启动新线程 。


7 为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面?

明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的,每个对象都有锁,通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中,线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说,由于wait,notify和notifyAll都是锁级别的操作,所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象 。


8 为什么wait和notify方法要在同步块中调用?

只有在调用线程拥有某个对象的独占锁时,才能够调用该对象的wait(),notify()和notifyAll()方法。


如果你不这么做,你的代码会抛出IllegalMonitorStateException异常。


还有一个原因是为了避免wait和notify之间产生竞态条件。


wait()方法强制当前线程释放对象锁。这意味着在调用某对象的wait()方法之前,当前线程必须已经获得该对象的锁。因此,线程必须在某个对象的同步方法或同步代码块中才能调用该对象的wait()方法。


在调用对象的notify()和notifyAll()方法之前,调用线程必须已经得到该对象的锁。因此,必须在某个对象的同步方法或同步代码块中才能调用该对象的notify()或notifyAll()方法。


调用wait()方法的原因通常是,调用线程希望某个特殊的状态(或变量)被设置之后再继续执行。调用notify()或notifyAll()方法的原因通常是,调用线程希望告诉其他等待中的线程:“特殊状态已经被设置”。这个状态作为线程间通信的通道,它必须是一个可变的共享状态(或变量)。


9 Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的区别?

interrupted() 和 isInterrupted()的主要区别是前者会将中断状态清除而后者不会。Java多线程的中断机

制是用内部标识来实现的,调用Thread.interrupt()来中断一个线程就会设置中断标识为true。

当中断线程调用静态方法Thread.interrupted()来检查中断状态时,中断状态会被清零。

而非静态方法isInterrupted()用来查询其它线程的中断状态且不会改变中断状态标识。简单的说就是任何抛出

InterruptedException异常的方法都会将中断状态清零。无论如何,一个线程的中断状态有有可能被其

它线程调用中断来改变 。


10 Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同?

相似点:

这两种同步方式有很多相似之处,它们都是加锁方式同步,而且都是阻塞式的同步,也就是说当如果一个线程获得了对象锁,进入了同步块,其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待,而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的.


区别:

这两种方式最大区别就是对于Synchronized来说,它是java语言的关键字,是原生语法层面的互斥,需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁,需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成。Synchronized进过编译,会在同步块的前后分别形成monitorenter和monitorexit这个两个字节码指令。在执行monitorenter指令时,首先要尝试获取对象锁。如果这个对象没被锁定,或者当前线程已经拥有了那个对象锁,把锁的计算器加1,相应的,在执行monitorexit指令时会将锁计算器就减1,当计算器为0时,锁就被释放了。如果获取对象锁失败,那当前线程就要阻塞,直到对象锁被另一个线程释

放为止 。


由于ReentrantLock是java.util.concurrent包下提供的一套互斥锁,相比Synchronized,ReentrantLock类提供了一些高级功能,主要有以下3项:


1.等待可中断,持有锁的线程长期不释放的时候,正在等待的线程可以选择放弃等待,这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。


2.公平锁,多个线程等待同一个锁时,必须按照申请锁的时间顺序获得锁,Synchronized锁非公平锁,ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁,可以通过参数true设为公平锁,但公平锁表现的性能不是很好。


3.锁绑定多个条件,一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象 。


11 有三个线程T1,T2,T3,如何保证顺序执行?

在多线程中有多种方法让线程按特定顺序执行,你可以用线程类的join()方法在一个线程中启动另一个线程,另外一个线程完成该线程继续执行。为了确保三个线程的顺序你应该先启动最后一个(T3调用T2,T2调用T1),这样T1就会先完成而T3最后完成。


实际上先启动三个线程中哪一个都行,因为在每个线程的run方法中用join方法限定了三个线程的执行顺序

   public class JoinTest2 {
        // 1.现在有T1、T2、T3三个线程,你怎样保证T2在T1执行完后执行,T3在T2执行完后执行
        public static void main(String[] args) {
            final Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("t1");
                }
            });
            final Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
// 引用t1线程,等待t1线程执行完
                        t1.join();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } S
                    ystem.out.println("t2");
                }
            });
            Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
// 引用t2线程,等待t2线程执行完
                        t2.join();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } S
                    ystem.out.println("t3");
                }
            });
            t3.start();//这里三个线程的启动顺序可以任意,大家可以试下!
            t2.start();
            t1.start();
        }
    }

12 SynchronizedMap和ConcurrentHashMap有什么区别?

SynchronizedMap()和Hashtable一样,实现上在调用map所有方法时,都对整个map进行同步。而ConcurrentHashMap的实现却更加精细,它对map中的所有桶加了锁。所以,只要有一个线程访问map,其他线程就无法进入map,而如果一个线程在访问ConcurrentHashMap某个桶时,其他线程,仍然可以对map执行某些操作。

所以,ConcurrentHashMap在性能以及安全性方面,明显比Collections.synchronizedMap()更加有优势。同时,同步操作精确控制到桶,这样,即使在遍历map时,如果其他线程试图对map进行数据修改,也不会抛出ConcurrentModificationException 。


13 什么是线程安全

线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果。在多线程环境中,当各线程不共享数据的时候,即都是私有(private)成员,那么一定是线程安全的。

但这种情况并不多见,在多数情况下需要共享数据,这时就需要进行适当的同步控制了。

线程安全一般都涉及到synchronized, 就是一段代码同时只能有一个线程来操作 不然中间过程可能会产生不可预制的结果。


如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。


14 Thread类中的yield方法有什么作用?

Yield方法可以暂停当前正在执行的线程对象,让其它有相同优先级的线程执行。它是一个静态方法而且只保证当前线程放弃CPU占用而不能保证使其它线程一定能占用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。


15 Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别?

两个方法都可以向线程池提交任务,execute()方法的返回类型是void,它定义在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象,它定义在ExecutorService接口中,它扩展了Executor接口,其它线程池类像ThreadPoolExecutor和

ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法 。


16 说一说自己对于 synchronized 关键字的了解

synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性,synchronized关键字可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能

有一个线程执行。


另外,在 Java 早期版本中,synchronized属于重量级锁,效率低下,因为监视器锁(monitor)是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的,Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。


如果要挂起或者唤醒一个线程,都需要操作系统帮忙完成,而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态,这个状态之间的

转换需要相对比较长的时间,时间成本相对较高,这也是为什么早期的synchronized 效率低的原因。


庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方对从 JVM 层面对synchronized 较大优化,所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。JDK1.6对锁的实现引入了大量的优化,如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销 。


17 说说自己是怎么使用 synchronized 关键字,在项目中用到了吗synchronized关键字

最主要的三种使用方式


修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁,进入同步代码前要获得当前对象实例的锁


修饰静态方法: 也就是给当前类加锁,会作用于类的所有对象实例,因为静态成员不属于任何一个实例对象,是类成员( static 表明这是该类的一个静态资源,不管new了多少个对象,只有一份)。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法,而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁,而访问非静态synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。


修饰代码块: 指定加锁对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定对象的锁。


总结: synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。尽量不要使用 synchronized(String a) 因为JVM中,字符串常量池具有缓存功能

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