java的多執行緒常見面試題

並行和並發有什麼差別？                      （建議學習：java常見面試題）

並行是指兩個或多個事件在同一時刻發生；而並發是指兩個或多個事件在同一時刻同一時刻發生；時間間隔發生。

並行是在不同實體上的多個事件，並發是在同一實體上的多個事件。

在一台處理器上「同時」處理多個任務，在多台處理器上同時處理多個任務。如hadoop分散式集群。

所以並發程式設計的目標是充分的利用處理器的每一個核，以達到最高的處理效能。

執行緒和行程的差別？

簡而言之，進程是程式運作和資源分配的基本單位，一個程式至少有一個行程，一個行程至少有一個執行緒。進程在執行過程中擁有獨立的記憶體單元，而多個執行緒共享記憶體資源，減少切換次數，進而效率更高。

執行緒是進程的一個實體，是cpu調度和分派的基本單位，是比程式更小的能獨立運作的基本單位。同一進程中的多個執行緒之間可以並發執行。

守護線程是什麼？

守護線程（即daemon thread），是個服務線程，準確地說就是服務其他的線程。

建立執行緒有哪幾種方式？

①. 繼承Thread類別建立執行緒類別

定義Thread類別的子類，並重寫該類別的run方法，該run方法的方法體就代表了執行緒要完成的任務。因此把run()方法稱為執行體。

建立Thread子類別的實例，即建立了執行緒物件。

呼叫執行緒物件的start()方法來啟動該執行緒。

②. 透過Runnable介面建立執行緒類別

#定義runnable介面的實作類，並重寫該介面的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該執行緒的線程執行體。

建立 Runnable實作類別的實例，並依此實例作為Thread的target來建立Thread對象，該Thread對象才是真正的執行緒對象。

呼叫執行緒物件的start()方法來啟動該執行緒。

③. 透過Callable和Future建立執行緒

建立Callable介面的實作類，並實作call()方法，該call()方法將作為執行緒執行體，並且有傳回值。

建立Callable實作類別的實例，使用FutureTask類別來包裝Callable對象，該FutureTask物件封裝了該Callable物件的call()方法的傳回值。

使用FutureTask物件作為Thread物件的target建立並啟動新執行緒。

呼叫FutureTask物件的get()方法來取得子執行緒執行結束後的回傳值。

說一下 runnable 和 callable 有什麼不同？

有點深的問題了，也看出一個Java程式設計師學習知識的廣度。

Runnable介面中的run()方法的回傳值是void，它所做的事情只是純粹地去執行run()方法中的程式碼而已；

Callable介面中的call( )方法是有回傳值的，是一個泛型，和Future、FutureTask配合可以用來得到非同步執行的結果。

執行緒有哪些狀態？

執行緒通常都有五種狀態，建立、就緒、執行、阻塞和死亡。

建立狀態。在產生線程對象，並沒有呼叫該對象的start方法，這是線程處於創建狀態。

就緒狀態。當呼叫了線程物件的start方法之後，該線程就進入了就緒狀態，但是此時線程調度程序還沒有把該線程設定為當前線程，此時處於就緒狀態。在執行緒運行之後，從等待或睡眠回來之後，也會處於就緒狀態。

運行狀態。線程調度程序將處於就緒狀態的線程設定為當前線程，此時線程就進入了運行狀態，開始運行run函數當中的程式碼。

阻塞狀態。執行緒正在運作的時候，被暫停，通常是為了等待某個時間的發生(比如說某項資源就緒)之後再繼續運作。 sleep,suspend，wait等方法都可以導致執行緒阻塞。

死亡狀態。如果一個執行緒的run方法執行結束或呼叫stop方法後，該執行緒就會死亡。對於已經死亡的線程，無法再使用start方法令其進入就緒 　　

sleep() 和 wait() 有什麼區別？

sleep()：方法是線程類別（Thread）的靜態方法，讓呼叫線程進入睡眠狀態，讓出執行機會給其他線程，等到休眠時間結束後，線程進入就緒狀態和其他執行緒一起競爭cpu的執行時間。

因為sleep() 是static靜態的方法，他不能改變物件的機鎖，當一個synchronized區塊中呼叫了sleep() 方法，線程雖然進入休眠，但是物件的機鎖沒有被釋放，其他執行緒依然無法存取這個物件。

wait()：wait()是Object類別的方法，當一個執行緒執行到wait方法時，它就進入一個和該物件相關的等待池，同時釋放物件的機鎖，使得其他執行緒能夠訪問，可以透過notify，notifyAll方法來喚醒等待的線程

notify()和notifyAll()有什麼區別？

如果執行緒呼叫了物件的 wait()方法，那麼執行緒就會處於該物件的等待池中，等待池中的執行緒不會去競爭該物件的鎖定。

當有執行緒呼叫了物件的notifyAll()方法（喚醒所有wait 執行緒）或notify()方法（只隨機喚醒一個wait 執行緒），被喚醒的執行緒就會進入該物件的鎖定池中，鎖定池中的執行緒會去競爭該物件鎖定。

也就是說，呼叫了notify後只要一個執行緒會由等待池進入鎖定池，而notifyAll會將該物件等待池內的所有執行緒移到鎖定池中，等待鎖定競爭。

優先順序高的執行緒競爭到物件鎖的機率大，假若某執行緒沒有競爭到該物件鎖，它還會留在鎖定池中，只有執行緒再次呼叫wait()方法，它才會重新回到等待池中。

而競爭到物件鎖定的執行緒則繼續往下執行，直到執行了 synchronized 程式碼區塊，它會釋放掉該物件鎖定，這時鎖定池中的執行緒會繼續競爭該物件鎖定。

線程的 run()和 start()有什麼差別？

每個執行緒都是透過某個特定Thread物件所對應的方法run()來完成其操作的，方法run()稱為執行緒體。透過呼叫Thread類別的start()方法來啟動一個執行緒。

start()方法來啟動一個線程，真正實作了多執行緒運行。這時無需等待run方法體程式碼執行完畢，可以直接繼續執行下面的程式碼； 這時此執行緒是處於就緒狀態， 並沒有執行。

然後透過此Thread類別呼叫方法run()來完成其運行狀態， 這裡方法run()稱為線程體，它包含了要執行的這個線程的內容， Run方法運行結束， 此線程終止。然後CPU再調度其它線程。

run()方法是在本執行緒裡的，只是執行緒裡的一個函數,而不是多執行緒的。如果直接呼叫run(),其實就相當於是呼叫了一個普通函數而已，直接待用run()方法必須等待run()方法執行完畢才能執行下面的程式碼，所以執行路徑還是只有一條，根本就沒有線程的特徵，所以在多執行緒執行時要使用start()方法而不是run()方法。

建立線程池有哪幾種方式？

①. newFixedThreadPool(int nThreads)

建立一個固定長度的線程池，每當提交一個任務就建立一個線程，直到達到線程池的最大數量，這時線程規模將不再變化，當線程發生未預期的錯誤而結束時，線程池會補充一個新的線程。

②. newCachedThreadPool()

建立一個可快取的線程池，如果線程池的規模超過了處理需求，將自動回收空閒線程，而當需求增加時，則可以自動新增線程，線程池的規模不存在任何限制。

③. newSingleThreadExecutor()

這是一個單執行緒的Executor，它建立單一工作執行緒來執行任務，如果這個執行緒異常結束，會建立一個新的來替代它；它的特點是能確保依照任務在佇列中的順序來串列執行。

④. newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

建立了一個固定長度的執行緒池，而且以延遲或定時的方式來執行任務，類似於Timer。

執行緒池都有哪些狀態？

執行緒池有5種狀態：Running、ShutDown、Stop、Tidying、Terminated。

執行緒池各個狀態切換框架圖：

#執行緒池中submit()和execute()方法有什麼區別？

接收的參數不一樣

submit有回傳值，而execute沒有

submit方便Exception處理

在java 程序中怎麼保證多執行緒的運作安全？

線程安全在三個方面體現：

原子性：提供互斥訪問，同一時刻只能有一個線程對資料進行操作，（ atomic,synchronized）；

可見性：一個線程對主記憶體的修改可以及時地被其他線程看到，（synchronized,volatile）；

有序性：一個線程觀察其他執行緒中的指令執行順序，由於指令重排序，該觀察結果一般雜亂無序，（happens-before原則）。

多執行緒鎖的升級原理是什麼？

在Java中，鎖共有4種狀態，等級從低到高依序為：無狀態鎖，偏向鎖，輕量級鎖和重量級鎖狀態，這幾個狀態會隨著競爭狀況逐漸升級。鎖可以升級但不能降級。

鎖定升級的圖示流程： 

#

什麼是死鎖？

死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由於競爭資源或由於彼此通信而造成的一種阻塞的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱為死鎖進程。

是作業系統層面的錯誤，是進程死鎖的簡稱，最早在1965 年由Dijkstra 在研究銀行家演算法時提出的，它是電腦作業系統乃至整個並發程式設計領域最難處理的問題之一。

怎麼防止死鎖？

死鎖的四個必要條件：

互斥條件：進程對所指派的資源不允許其他行程進行訪問，若其他行程存取該資源，只能等待，直至佔有該資源的進程使用完成後釋放該資源

請求和保持條件：進程獲得一定的資源之後，又對其他資源發出請求，但是該資源可能被其他進程佔有，此事請求阻塞，但又對自己獲得的資源保持不放

不可剝奪條件：是指進程已獲得的資源，在未完成使用之前，不可被剝奪，只能在使用完後自己釋放

環路等待條件：是指進程發生死鎖後，若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係

這四個條件是死鎖的必要條件，只要係統發生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會發生死鎖。

了解死鎖的原因，特別是產生死鎖的四個必要條件，就可以最大可能地避免、預防和 解除死鎖。

所以，在系統設計、進程調度等方面注意如何不讓這四個必要條件成立，如何確 定資源的合理分配演算法，避免進程永久佔據系統資源。

此外，也要防止行程在等待狀態的情況下佔用資源。因此，對資源的分配要給予合理的規劃。

ThreadLocal 是什麼？有哪些使用場景？

執行緒局部變數是侷限於執行緒內部的變量，屬於執行緒本身所有，不在多個執行緒間共用。 Java提供ThreadLocal類別來支援線程局部變量，是一種實現線程安全的方式。

但是在管理環境下（如 web 伺服器）使用執行緒局部變數的時候要特別小心，在這種情況下，工作執行緒的生命週期比任何應用變數的生命週期都要長。

任何執行緒局部變數一旦在工作完成後沒有釋放，Java 應用程式就存在記憶體外洩的風險。

說一下 synchronized 底層實作原理？

synchronized可以保證方法或程式碼區塊在運行時，同一時刻只有一個方法可以進入到臨界區，同時它還可以保證共享變數的記憶體可見性。

Java中每個物件都可以當作鎖，這是synchronized實作同步的基礎：

普通同步方法，鎖定是目前實例物件

#靜態同步方法，鎖是目前類別的class物件

同步方法區塊，鎖是括號裡面的物件

synchronized 和volatile 的差別是什麼？

volatile本質是在告訴jvm目前變數在暫存器（工作記憶體）中的值是不確定的，需要從主記憶體讀取；synchronized 則是鎖定目前變量，只有目前執行緒可以訪問該變量，其他線程被阻塞住。

volatile僅能使用在變數層級；synchronized則可以使用在變數、方法、和類別層級的。

volatile僅能實現變數的修改可見性，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。

volatile標記的變數不會被編譯器最佳化；synchronized標記的變數可以被編譯器最佳化。

synchronized 和 Lock 有什麼不同？

首先synchronized是java內建關鍵字，在jvm層面，Lock是個java類別；

synchronized無法判斷是否取得鎖定的狀態，Lock可以判斷是否取得到鎖定；

synchronized會自動釋放鎖定(a 執行緒執行完同步程式碼會釋放鎖定；b 執行緒執行過程中發生異常會釋放鎖定)，Lock需在finally中手動釋放鎖定（unlock()方法釋放鎖定），否則容易造成線程死鎖；

用synchronized關鍵字的兩個線程1和線程2，如果當前線程1獲得鎖，則線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會一直等待下去，而Lock鎖就不一定會等待下去，如果嘗試獲取不到鎖，線程可以不用一直等待就結束了；

synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）；

Lock鎖適合大量同步的程式碼的同步問題，synchronized鎖適合程式碼少量的同步問題。

synchronized 和 ReentrantLock 差別是什麼？

synchronized是和if、else、for、while一樣的關鍵字，ReentrantLock是類，這是二者的本質差異。

既然ReentrantLock是類，那麼它就提供了比synchronized更多更靈活的特性，可以被繼承、可以有方法、可以有各種各樣的類變量，ReentrantLock比synchronized的擴展性體現在幾點上： 

ReentrantLock可以對獲取鎖的等待時間進行設置，這樣就避免了死鎖 

ReentrantLock可以獲取各種鎖的資訊

ReentrantLock可以靈活地實現多路通知 

另外，二者的鎖定機制其實也是不一樣的:ReentrantLock底層呼叫的是Unsafe的park方法加鎖，synchronized操作的應該是物件頭中mark word。

說一下 atomic 的原理？

Atomic套件中的類別基本的特性就是在多執行緒環境下，當有多個執行緒同時對單一（包括基本型別及參考型別）變數進行操作時，具有排他性，即當當多個執行緒同時對該變數的值進行更新時，僅有一個執行緒能成功，而未成功的執行緒可以向自旋鎖一樣，繼續嘗試，一直等到執行成功。

Atomic系列的類別中的核心方法都會呼叫unsafe類別中的幾個本地方法。我們需要先知道一個東西就是Unsafe類，全名為：sun.misc.Unsafe，這個類包含了大量的對C代碼的操作，包括很多直接內存分配以及原子操作的調用，而它之所以標記為非安全的，是告訴你這個裡面大量的方法調用都會存在安全隱患，需要小心使用，否則會導致嚴重的後果，例如在通過unsafe分配內存的時候，如果自己指定某些區域可能會導致一些類似C 一樣的指標越界到其他進程的問題。

以上是java的多執行緒常見面試題的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！