多线程面试题（2020）

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多线程
1.并行和并发有什么区别？
并行：多个任务在同一个 CPU 核上，按细分的时间片轮流(交替)执行，从逻辑 上来看那些任务是同时执行。
并发：多个处理器或多核处理器同时处理多个任务。
如下图：
并发和并行 并发 = 两个队列和一台咖啡机。 并行 = 两个队列和两台咖啡机。

2.线程和进程的区别？
一个程序下至少有一个进程，一个进程下至少有一个线程，一个进程下也可以有 多个线程来增加程序的执行速度。

3.守护线程是什么？
守护线程是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某 种任务或等待处理某些发生的事件。在 Java 中垃圾回收线程就是特殊的守护线 程。

4.创建线程有哪几种方式？
创建线程有三种方式： 继承 Thread 重新 run 方法； 实现 Runnable 接口； 实现 Callable 接口。

5.说一下 runnable 和 callable 有什么区别？
runnable 没有返回值，callable 可以拿到有返回值，callable 可以看作是 runnable 的补充。

6.线程有哪些状态？
线程的状态： NEW 尚未启动
RUNNABLE 正在执行中 BLOCKED 阻塞的（被同步锁或者 IO 锁阻塞） WAITING 永久等待状态 TIMED_WAITING 等待指定的时间重新被唤醒的状态 TERMINATED 执行完成

7.sleep() 和 wait() 有什么区别？
类的不同：sleep() 来自 Thread，wait() 来自 Object。 释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁。 用法不同：sleep() 时间到会自动恢复；wait() 可以使用 notify()/notifyAll()直接唤 醒。

8.notify()和 notifyAll()有什么区别？
notifyAll()会唤醒所有的线程，notify()之后唤醒一个线程。
notifyAll() 调用后，会 将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果 不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。
而 notify()只会唤醒一个线程， 具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。

9.线程的 run() 和 start() 有什么区别？
start() 方法用于启动线程，run() 方法用于执行线程的运行时代码。run() 可以重 复调用，而 start() 只能调用一次。

10.创建线程池有哪几种方式？
线程池创建有七种方式，最核心的是最后一种：
newSingleThreadExecutor()：它的特点在于工作线程数目被限制为 1，操作一个 ***的工作队列，所以它保证了所有任务的都是被顺序执行，最多会有一个任务 处于活动状态，并且不允许使用者改动线程池实例，因此可以避免其改变线程数 目；
newCachedThreadPool()：它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有 几个鲜明特点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的 工作线程；如果线程闲置的时间超过 60 秒，则被终止并移出缓存；长时间闲置 时，这种线程池，不会消耗什么资源。其内部使用 SynchronousQueue 作为工作 队列； newFixedThreadPool(int nThreads)：重用指定数目（nThreads）的线程，其背后使 用的是***的工作队列，任何时候最多有 nThreads 个工作线程是活动的。这意 味着，如果任务数量超过了活动队列数目，将在工作队列中等待空闲线程出现； 如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定的数目 nThreads；
newSingleThreadScheduledExecutor() ： 创 建 单 线 程 池 ， 返 回 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度；
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：和 newSingleThreadScheduledExecutor() 类似，创建的是个 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调 度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程； newWorkStealingPool(int parallelism)：这是一个经常被人忽略的线程池，Java 8 才 加入这个创建方法，其内部会构建 ForkJoinPool，利用 Work-Stealing 算法，并行 地处理任务，不保证处理顺序；
ThreadPoolExecutor()：是最原始的线程池创建，上面 1-3 创建方式都是对 ThreadPoolExecutor 的封装。

11.线程池都有哪些状态？
RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。
SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。
STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的 线程。
TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执行钩子方法 terminated()。
TERMINATED：terminated()方法结束后，线程池的状态就会变成这个。 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？ execute()：只能执行 Runnable 类型的任务。
submit()：可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务。
Callable 类型的任务可以获取执行的返回值，而 Runnable 执行无返回值。
12.在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
方法一：使用安全类，比如 Java. util. concurrent 下的类。
方法二：使用自动锁 synchronized。
方法三：使用手动锁 Lock。 手动锁 Java 示例代码如下： Lock lock = new ReentrantLock(); lock. lock(); try { System. out. println(“获得锁”); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } finally { System. out. println(“释放锁”); lock. unlock();
}

13. 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么？
    synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第 一次访问的时候 threadid 为空，jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其 线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致 则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量级锁，通过自旋循环 一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象， 此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升 级。锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式，使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方 式，从而减低了锁带来的性能消耗。
    14.什么是死锁？
    当线程 A 持有独占锁 a，并尝试去获取独占锁 b 的同时，线程 B 持有独占锁 b，并尝试获取独占锁 a 的情况下，就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方 需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。
    15.怎么防止死锁？
    尽 量 使 用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 的 方 法 (ReentrantLock 、 ReentrantReadWriteLock)，设置超时时间，超时可以退出防止死锁。 尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。 尽量降低锁的使用粒度，尽量不要几个功能用同一把锁。 尽量减少同步的代码块。
    16.ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？
    ThreadLocal 为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都 可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。 ThreadLocal 的经典使用场景是数据库连接和 session 管理等。
    17.说一下 synchronized 底层实现原理？
    synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的，monitor 对象是 同步的基本实现单元。在 Java 6 之前，monitor 的实现完全是依靠操作系统内 部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态的切换，所以同步操作是一个无差别 的重量级操作，性能也很低。但在 Java 6 的时候，Java 虚拟机 对此进行了大
    刀阔斧地改进，提供了三种不同的 monitor 实现，也就是常说的三种不同的锁： 偏向锁（Biased Locking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。
    18.synchronized 和 volatile 的区别是什么？
    volatile 是变量修饰符；synchronized 是修饰类、方法、代码段。 volatile 仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而 synchronized 则可以 保证变量的修改可见性和原子性。 volatile 不会造成线程的阻塞；synchronized 可能会造成线程的阻塞。
    19.synchronized 和 Lock 有什么区别？
    synchronized 可以给类、方法、代码块加锁；而 lock 只能给代码块加锁。 synchronized 不需要手动获取锁和释放锁，使用简单，发生异常会自动释放锁， 不会造成死锁；而 lock 需要自己加锁和释放锁，如果使用不当没有 unLock()去 释放锁就会造成死锁。 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。 20.synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？
    synchronized 早期的实现比较低效，对比 ReentrantLock，大多数场景性能都相 差较大，但是在 Java 6 中对 synchronized 进行了非常多的改进。 主要区别如下： ReentrantLock 使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的配合动作； ReentrantLock 必须手动获取与释放锁，而 synchronized 不需要手动释放和开启 锁；ReentrantLock 只适用于代码块锁，而 synchronized 可用于修饰方法、代码块等。 volatile 标记的变量不会被编译器优化；synchronized 标记的变量可以被编译器 优化。
14. 说一下 atomic 的原理？
    atomic 主要利用 CAS (Compare And Wwap) 和 volatile 和 native 方法来保证原 子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。

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