Java經典面試題匯總（七）多執行緒-有解無憂

本篇總結的是Java多執行緒相關的面試題，后續會持續更新，希望我的分享可以幫助到正在備戰面試的實習生或者已經作業的同行，如果發現錯誤還望大家多多包涵，不吝賜教，謝謝~

1. 并行和并發有什么區別？

并行：多個處理器或多核處理器同時處理多個任務，
并發：多個任務在同一個 CPU 核上，按細分的時間片輪流(交替)執行，從邏輯上來看那些任務是同時執行，
并發 = 兩個佇列和一臺咖啡機，并行 = 兩個佇列和兩臺咖啡機，

2. 執行緒和行程的區別？

一個程式下至少有一個行程，一個行程下至少有一個執行緒，一個行程下也可以有多個執行緒來增加程式的執行速度，

3. 守護執行緒是什么？

守護執行緒是運行在后臺的一種特殊行程，它獨立于控制終端并且周期性地執行某種任務或等待處理某些發生的事件，在 Java 中垃圾回收執行緒就是特殊的守護執行緒

4. 實作多執行緒的方式有哪些？

繼承Thread類：Java單繼承，不推薦；
實作Runnable介面：Thread類也是繼承Runnable介面，推薦；
實作Callable介面：實作Callable介面，配合FutureTask使用，有回傳值；
使用執行緒池：復用，節約資源；

5. 說一下 runnable 和 callable 有什么區別？

runnable 沒有回傳值，callable 可以拿到有回傳值，callable 可以看作是 runnable 的補充

6. sleep() 和 wait() 有什么區別？

兩者都可以暫停執行緒的執行，
類的不同：sleep() 來自 Thread，wait() 來自 Object，
釋放鎖：sleep() 不釋放鎖；wait() 釋放鎖，
用法不同：sleep() 時間到會自動恢復；wait() 可以使用 notify()/notifyAll()直接喚醒，

7. 執行緒有哪些狀態？

NEW 尚未啟動
RUNNABLE 正在執行中
BLOCKED 阻塞的（被同步鎖或者IO鎖阻塞）
WAITING 永久等待狀態
TIMED_WAITING 等待指定的時間重新被喚醒的狀態
TERMINATED 執行完成

Java 執行緒的幾種狀態

8. notify()和 notifyAll()有什么區別？

notifyAll()會喚醒所有的執行緒，notify()之后喚醒一個執行緒，notifyAll() 呼叫后，會將全部執行緒由等待池移到鎖池，然后參與鎖的競爭，競爭成功則繼續執行，如果不成功則留在鎖池等待鎖被釋放后再次參與競爭，而 notify()只會喚醒一個執行緒，具體喚醒哪一個執行緒由虛擬機控制，

9. 執行緒的 run() 和 start() 有什么區別？

start() 方法用于啟動執行緒，run() 方法用于執行執行緒的運行時代碼， run() 可以重復呼叫，而 start() 只能呼叫一次，

10. 創建執行緒池有哪幾種方式？

執行緒池創建有七種方式，最核心的是最后一種：

newSingleThreadExecutor()：它的特點在于作業執行緒數目被限制為 1，操作一個無界的作業佇列，所以它保證了所有任務的都是被順序執行，最多會有一個任務處于活動狀態，并且不允許使用者改動執行緒池實體，因此可以避免其改變執行緒數目；
newCachedThreadPool()：它是一種用來處理大量短時間作業任務的執行緒池，具有幾個鮮明特點：它會試圖快取執行緒并重用，當無快取執行緒可用時，就會創建新的作業執行緒；如果執行緒閑置的時間超過 60 秒，則被終止并移出快取；長時間閑置時，這種執行緒池，不會消耗什么資源，其內部使用 SynchronousQueue 作為作業佇列；
newFixedThreadPool(int nThreads)：重用指定數目（nThreads）的執行緒，其背后使用的是無界的作業佇列，任何時候最多有 nThreads 個作業執行緒是活動的，這意味著，如果任務數量超過了活動佇列數目，將在作業佇列中等待空閑執行緒出現；如果有作業執行緒退出，將會有新的作業執行緒被創建，以補足指定的數目 nThreads；
newSingleThreadScheduledExecutor()：創建單執行緒池，回傳 ScheduledExecutorService，可以進行定時或周期性的作業調度；
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：和newSingleThreadScheduledExecutor()類似，創建的是個 ScheduledExecutorService，可以進行定時或周期性的作業調度，區別在于單一作業執行緒還是多個作業執行緒；
newWorkStealingPool(int parallelism)：這是一個經常被人忽略的執行緒池，Java 8 才加入這個創建方法，其內部會構建ForkJoinPool，利用Work-Stealing演算法，并行地處理任務，不保證處理順序；
ThreadPoolExecutor()：是最原始的執行緒池創建，上面1-3創建方式都是對ThreadPoolExecutor的封裝

11. 執行緒池中 submit() 和 execute() 方法有什么區別？

execute()：只能執行 Runnable 型別的任務,無回傳值

submit()：可以執行 Runnable 和 Callable 型別的任務,有回傳值

12. Java 程式中怎么保證多執行緒的運行安全？

方法一：使用安全類，比如 Java. util. concurrent 下的類，
方法二：使用自動鎖 synchronized，
方法三：使用手動鎖 Lock，

手動鎖 Java 示例代碼如下：
Lock lock = new ReentrantLock();
lock. lock();
try {
    System. out. println("獲得鎖");
} catch (Exception e) {
    // TODO: handle exception
} finally {
    System. out. println("釋放鎖");
    lock. unlock();
}

【Java并發編程之深入理解】Synchronized的使用

Java多執行緒】synchronized

Java中如何保證執行緒安全性

13. 多執行緒中 synchronized 鎖升級的原理是什么？

ynchronized 鎖升級原理：在鎖物件的物件頭里面有一個 threadid 欄位，在第一次訪問的時候 threadid 為空，jvm 讓其持有偏向鎖，并將 threadid 設定為其執行緒 id，再次進入的時候會先判斷 threadid 是否與其執行緒 id 一致，如果一致則可以直接使用此物件，如果不一致，則升級偏向鎖為輕量級鎖，通過自旋回圈一定次數來獲取鎖，執行一定次數之后，如果還沒有正常獲取到要使用的物件，此時就會把鎖從輕量級升級為重量級鎖，此程序就構成了 synchronized 鎖的升級，鎖的升級的目的：鎖升級是為了減低了鎖帶來的性能消耗，在 Java 6 之后優化 synchronized 的實作方式，使用了偏向鎖升級為輕量級鎖再升級到重量級鎖的方式，從而減低了鎖帶來的性能消耗

14. 什么是死鎖？

當執行緒 A 持有獨占鎖a，并嘗試去獲取獨占鎖 b 的同時，執行緒 B 持有獨占鎖 b，并嘗試獲取獨占鎖 a 的情況下，就會發生 AB 兩個執行緒由于互相持有對方需要的鎖，而發生的阻塞現象，我們稱為死鎖，

多執行緒之死鎖就是這么簡單

15. 死鎖的必要條件？怎么防止死鎖？

互斥：一次只有一個行程可以使用一個資源，其他行程不能訪問已分配給其他行程的資源，
占有且等待：當一個行程在等待分配得到其他資源時，其繼續占有已分配得到的資源，
非搶占：不能強行搶占行程中已占有的資源，
回圈等待：存在一個封閉的行程鏈，使得每個資源至少占有此鏈中下一個行程所需要的一個資源，

防止：

死鎖檢測
加鎖順序
盡量使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方法(ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock)，設定超時時間，超時可以退出防止死鎖，
盡量使用 Java. util. concurrent 并發類代替自己手寫鎖，
盡量降低鎖的使用粒度，盡量不要幾個功能用同一把鎖，盡量減少同步的代碼塊，

16. ThreadLocal 是什么？有哪些使用場景？

ThreadLocal，即執行緒本地變數，如果你創建了一個ThreadLocal變數，那么訪問這個變數的每個執行緒都會有這個變數的一個本地拷貝，多個執行緒操作這個變數的時候，實際是操作自己本地記憶體里面的變數，從而起到執行緒隔離的作用，避免了執行緒安全問題，常見的ThreadLocal使用場景為用來解決資料庫連接、Session管理等，

17. 說一下 synchronized 底層實作原理？

synchronized 是由一對 monitorenter/monitorexit 指令實作的，monitor 物件是同步的基本實作單元，在 Java 6 之前，monitor 的實作完全是依靠作業系統內部的互斥鎖，因為需要進行用戶態到內核態的切換，所以同步操作是一個無差別的重量級操作，性能也很低，但在 Java 6 的時候，Java 虛擬機對此進行了大刀闊斧地改進，提供了三種不同的 monitor 實作，也就是常說的三種不同的鎖：偏向鎖（Biased Locking）、輕量級鎖和重量級鎖，大大改進了其性能，

18. synchronized 和 volatile 的區別是什么？

volatile 是變數修飾符；synchronized 是修飾類、方法、代碼段，
volatile 僅能實作變數的修改可見性，不能保證原子性；而 synchronized 則可以保證變數的修改可見性和原子性，
volatile 不會造成執行緒的阻塞；synchronized 可能會造成執行緒的阻塞，

19. synchronized 和 Lock 有什么區別？

synchronized 可以給類、方法、代碼塊加鎖；而 lock 只能給代碼塊加鎖，
synchronized 不需要手動獲取鎖和釋放鎖，使用簡單，發生例外會自動釋放鎖，不會造成死鎖；而 lock 需要自己加鎖和釋放鎖，如果使用不當沒有 unLock()去釋放鎖就會造成死鎖，通過 Lock 可以知道有沒有成功獲取鎖，而 synchronized 卻無法辦到，

20. 說一下 atomic 的原理？

atomic 主要利用 CAS (Compare And Wwap) 和 volatile 和 native 方法來保證原子操作，從而避免 synchronized 的高開銷，執行效率大為提升，

21. synchronized 和 ReentrantLock 區別是什么？

synchronized 早期的實作比較低效，對比 ReentrantLock，大多數場景性能都相差較大，但是在 Java 6 中對 synchronized 進行了非常多的改進，

主要區別如下：

ReentrantLock 使用起來比較靈活，但是必須有釋放鎖的配合動作；
ReentrantLock 必須手動獲取與釋放鎖，而 synchronized 不需要手動釋放和開啟鎖； ReentrantLock 只適用于代碼塊鎖，而 synchronized 可用于修飾方法、代碼塊等，

深入淺出ReentrantLock

22. LinkedBlockingQueue與ArrayBlockingQueue的區別？

佇列大小有所不同，ArrayBlockingQueue是有界的初始化必須指定大小，而LinkedBlockingQueue可以是有界的也可以是無界的(Integer.MAX_VALUE)，（而且不會初始化就占用一大片記憶體）對于后者而言，當添加速度大于移除速度時，在無界的情況下，可能會造成記憶體溢位等問題，
資料存盤容器不同，ArrayBlockingQueue采用的是陣列作為資料存盤容器，而LinkedBlockingQueue采用的則是以Node節點作為連接物件的鏈表，
由于ArrayBlockingQueue采用的是陣列的存盤容器，因此在插入或洗掉元素時不會產生或銷毀任何額外的物件實體，而LinkedBlockingQueue則會生成一個額外的Node物件，這可能在長時間內需要高效并發地處理大批量資料的時，對于GC可能存在較大影響，
兩者的實作佇列添加或移除的鎖不一樣，ArrayBlockingQueue實作的佇列中的鎖是沒有分離的，即添加操作和移除操作采用的同一個ReenterLock鎖，而LinkedBlockingQueue實作的佇列中的鎖是分離的，其添加采用的是putLock，移除采用的則是takeLock，這樣能大大提高佇列的吞吐量，也意味著在高并發的情況下生產者和消費者可以并行地操作佇列中的資料，以此來提高整個佇列的并發性能，
兩者的size都是強一致的，但是實作有區別，Array～使用全域鎖 Linked～使用原子變數實作，

深入剖析java并發之阻塞佇列

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