面试（三）之多线程

1.并行和并发有什么区别？

并行：多个CPU同时处理多个任务
并发：多个任务在同一个CPU上，按照时间片轮流执行

2.什么叫线程

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位

3.线程和进程有什么区别？

        线程是进程的子集，一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。不同的进程使用不同的内存空间，而所有的线程共享一片相同的内存空间。每个线程都拥有单独的栈内存用来存储本地数据。

4.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。

5.创建线程有哪几种方式？

创建线程有四种方式：

1. 继承 Thread 重写 run 方法；
2. 实现 Runnable 接口；
3. 实现 Callable 接口。
4. 使用Executor框架来创建线程池

5.说一下 Runnable和Callable 有什么区别？

1. Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().
2. Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得
3. call方法可以抛出异常，run方法不可以

6.线程有哪些状态？

• New：Java程序中新建一个线程
• Runnable：调用线程的start()方法
• Running：获取到CPU资源
• BLOCKED 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，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。
• 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；start() 只能调用一次
• run() 方法用于执行线程的运行时代码；run() 可以重复调用

10.Java中如何停止一个线程？

        当run() 或者 call() 方法执行完的时候线程会自动结束,如果要手动结束一个线程，你可以用volatile 布尔变量来退出run()方法的循环或者是取消任务来中断线程

11.你对线程优先级的理解是什么？

        每一个线程都是有优先级的，一般来说，高优先级的线程在运行时会具有优先权，但这依赖于线程调度的实现，这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个int变量(从1-10)，1代表最低优先级，10代表最高优先级。

12.为什么需要线程池

Java中创建和销毁一个线程是比较昂贵的操作，需要系统调用。频繁创建和销毁线程会影响系统性能。于是线程池应运而生。

13.谈谈对线程池的理解

从线程池的好处，线程池如何使用和线程池启动时执行的策略来说

好处：

1. 降低资源消耗:重复利用线程池中的线程节省线程创建和销毁带来的消耗
2. 提高性能：当任务需求时，可以不用创建线程直接执行，主要是直接从线程池中取出线程去执行；
3. 提高线程的可管理性：线程是稀缺资源，而且也是任务中不可少的资源，如果频繁的且无限制的创建会消耗系统资源，降低系统稳定性导致系统崩溃，内存溢出等等问题

如何使用：
创建线程之后，通过execute()方法启动线程池

线程池启动时执行的策略：

1. 首先会判断当前的线程池的corePoolSize大小，是否存满了这个大小的线程数，如果够了就放入等待队列中，
2. 如果等待队列也满了并且当前正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么依然会执行这个线程
3. 如果大于了maximumPoolSize，则会抛出异常。如果没有存满，则会直接执行线程。
4. 当一个线程执行完，会马上从任务队列取出一个任务去执行。
5. 如果一个线程很长时间没有执行任务，这个 很长时间就是keepAliveTime，超出了这个时间且当前运行的线程大于corePoolSize，这个线程就会被销毁，所以说，所有任务执行完之后，等待一会，线程池就会变回corePoolSize的大小。

14.说说几种常见的线程池及使用场景

1. newSingleThreadExecutor：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
2. newFixedThreadPool：创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
3. newCachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
4. newScheduledThreadPool：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

15.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。

16.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。

17.在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

1. 使用安全类，比如 Java. util. concurrent 下的类。
2. 使用自动锁 synchronized。
3. 使用手动锁 Lock。

18.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。

19. 什么是死锁？

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。

20.怎么防止死锁？

1. 尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。
2. 尽量降低锁的使用粒度
3. 尽量减少同步的代码块。
4. 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。

21.什么是ThreadLocal?有哪些使用场景？

        ThreadLocal用于创建线程的本地变量，我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量，所以这些变量不是线程安全的，我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候，我们可以选择ThreadLocal变量。

（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。

22.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。

23.synchronized 和 volatile 的区别是什么？

1. volatile 是变量修饰符；synchronized 是修饰类、方法、代码段
2. volatile 仅能实现变量的修改可见性；而 synchronized 则可以保证变量的修改可见性和原子性
3. volatile 不会造成线程的阻塞；synchronized 可能会造成线程的阻塞。

24.synchronized 和 Lock 有什么区别？

1. synchronized 可以给类、方法、代码块加锁；而 lock 只能给代码块加锁。
2. 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。
3. 通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。

25.synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？

1. ReentrantLock 使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的配合动作；
2. ReentrantLock 必须手动获取与释放锁，而 synchronized 不需要手动释放和开启锁；
3. ReentrantLock 只适用于代码块锁，而 synchronized 可用于修饰方法、代码块等。