java面试题超详细整理《多线程篇》三

什么是守护线程？
守护 (Daemon) 线程：运行在后台，为其他前台线程服务。也可以说守护线程是 JVM 中非守护线程的 “佣人”。一旦所有用户线程都结束运行，守护线程会随 JVM 一起结束工作。（GC垃圾回收线程就是一个经典的守护线程）

应用场景：为其他线程提供服务支持、需要正常且立刻关闭某个线程时

守护线程不能用于访问固有资源，比如读写操作或计算逻辑，因为它在任何时候甚至在一个操作的中间发生中断。

创建线程有哪几种方式？
继承 Thread 类，重写run方法：

public class MyThread extends Thread { 
    @Override 
    public void run() { 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run()方法正在执行..."); 
    }
}

实现 Runnable 接口，实现run方法：

public class MyRunnable implements Runnable { 
    @Override 
    public void run() { 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run()方法执行中..."); 
    }
}

实现 Callable 接口，实现call方法。通过FutureTask创建一个线程，获取到线程执行的返回值：

public class MyCallable implements Callable<Integer> { 
    @Override 
    public Integer call() { 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " call()方法执行 中...");
        return 1; 
    }
}

使用 Executors 工具类创建线程池，并开启线程。

Thread、Runable和Callable 三者区别？
Thread 是一个抽象类，只能被继承，而 Runable、Callable 是接口，需要实现接口中的方法。继承 Thread 重写run()方法，实现Runable接口需要实现run()方法，而Callable是需要实现call()方法。
Thread 和 Runable 没有返回值，Callable 有返回值，返回值可以被 Future 拿到。
实现 Runable 接口的类不能直接调用start()方法，需要 new 一个 Thread 并发该实现类放入 Thread，再通过新建的 Thread 实例来调用start()方法。实现 Callable 接口的类需要借助 FutureTask (将该实现类放入其中)，再将 FutureTask 实例放入 Thread，再通过新建的 Thread 实例来调用start()方法。获取返回值只需要借助 FutureTask 实例调用get()方法即可！
什么是 FutureTask?
FutureTask 表示一个异步运算的任务。FutureTask 里面可以传入一个Callable 的具体实现类，可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。只有当运算完成的时候结果才能取回，如果运算尚未完成 get 方法将会阻塞。一个 FutureTask 对象可以对调用了 Callable 和 Runnable 的对象进行包装，由于 FutureTask 也是Runnable 接口的实现类，所以 FutureTask 也可以放入线程池中。

线程的 run()和 start()有什么区别？
通过调用 Thread 类的 start()方法来启动一个线程， 这时此线程是处于就绪状态， 并没有运行。这时无需等待 run 方法体代码执行完毕，可以直接继续执行下面的代码。

方法 run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，线程就进入了运行状态，开始运行 run 函数当中的代码。 run 方法运行结束， 此线程终止。然后 CPU 再调度其它线程。

run() 可以重复调用，而 start()只能调用一次。

为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法，为什么我们不能直接调用run() 方法？

如果直接执行 run() 方法，会把 run 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。调用 start 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态，而 run 方法只是 thread 的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

线程的状态
线程通常有5种状态：新建、就绪、运行、阻塞和死亡状态

新建(new)：新创建了一个线程对象。
就绪(runnable)：线程对象创建后，当调用线程对象的 start()方法，该线程处于就绪状态，等待被线程调度选中，获取cpu的使用权。
运行(running)：可运行状态(runnable)的线程获得了cpu时间片（timeslice），执行程序代码。
阻塞(block)：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对 CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被 CPU 调用以进入到运行状态。
阻塞的情况分三种：
① 等待阻塞(wait->等待对列)：运行状态中的线程执行 wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waittingqueue)中，使本线程进入到等待阻塞状态；
② 同步阻塞(lock->锁池)：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中，线程会进入同步阻塞状态；
③ 其他阻塞(sleep/join)： 通过调用线程的 sleep()或 join()或发出了 I/O 请求时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
死亡(dead)：线程run()、main()方法执行结束，或者因异常退出了run()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

由上图可以看出：线程创建之后它将处于 new（新建） 状态，调⽤ start() ⽅法后开始运⾏，线程这时候处于 ready（可运⾏） 状态。可运⾏状态的线程获得了 CPU 时间⽚（timeslice）后就处于 running（运⾏） 状态。

线程基本方法
线程等待wait()：使一个线程处于等待（阻塞）状态，并且释放所持有的对象的锁；只有等待另外线程的通知或被中断才会返回，wait 方法一般用在同步方法或同步代码块中
线程睡眠sleep()：使一个正在运行的线程处于睡眠状态，但不会释放当前占有的锁。是一个静态方法，调用此方法要处理InterruptedException 异常；
等待其他线程终止 join()：线程进入阻塞状态，马上释放cpu的执行权，但依然会保留cpu的执行资格，所以有可能cpu下次进行线程调度还会让这个线程获取到执行权继续执行
线程让步yield()：使当前线程让出 CPU 执行时间片，与其他线程一起重新竞争 CPU 时间片，执行后线程进入阻塞状态，例如在线程B种调用线程A的join()，那线程B会进入到阻塞队列，直到线程A结束或中断线程。
线程唤醒notify()：唤醒一个处于等待状态的线程，当然在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由 JVM 确定唤醒哪个线程，而且与优先级无关；
线程全部唤醒notityAll()：唤醒所有处于等待状态的线程，该方法并不是将对象的锁给所有线程，而是让它们竞争，只有获得锁的线程才能进入就绪状态；
sleep() 和 wait() 有什么区别？
两者都可以暂停线程的执行

类的不同：sleep() 是 Thread线程类的静态方法，wait() 是 Object类的方法。
是否释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁，并且会加入到等待队列中。
是否依赖synchronized关键字：sleep不依赖synchronized关键字，wait需要依赖synchronized关键字
用途不同：sleep 通常被用于休眠线程；wait 通常被用于线程间交互/通信，
用法不同：sleep() 方法执行完成后，不需要被唤醒，线程会自动苏醒，或者可以使用wait(longtimeout)超时后线程会自动苏醒。wait() 方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象上的 notify()或者 notifyAll() 方法。
什么是上下文切换?
巧妙地利用了时间片轮转的方式， CPU 给每个任务都服务一定的时间，然后把当前任务的状态保存下来，在加载下一任务的状态后，继续服务下一任务，任务的状态保存及再加载, 这段过程就叫做上下文切换。时间片轮转的方式使多个任务在同一颗 CPU 上执行变成了可能。

上下文：指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容

几种发生上下文切换的情况：

主动让出 CPU，比如调用了 sleep(), wait() 等。
时间片用完，因为操作系统要防止一个线程或者进程长时间占用CPU导致其他线程或者进程饿死。
调用了阻塞类型的系统中断，比如请求 IO，线程被阻塞，被终止或结束运行
线程之间如何进行通信
通过共享内存或基于网络通信
如果是基于共享内存进行通信，则需要考虑并发问题，什么时候阻塞，什么时候唤醒
想Java中的wait()、notify()就是阻塞唤醒
通过网络就比较简单，通过网络连接将数据发送给对方，当然也要考虑到并发问题，处理方式就是加锁等方式。