java面试题整理《多线程篇》一

本文介绍了Java并发编程,包括使用并发编程的原因、优缺点,并发编程三要素,并行、并发、串行的区别。还讲解了线程和进程的概念及区别,如进程是系统运行程序的基本单位,线程是进程内更小的运行单位,两者在资源开销、内存分配等方面存在差异。

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为什么要使用并发编程?
提升多核CPU的利用率: 在一个多核CPU的主机上,我们可以创建多个线程,将多个线程分配给不同的CPU去执行,每个CPU执行一个线程,这样就提高了CPU的使用效率。
方便进行业务拆分: 面对复杂业务模型,可以对业务模块进行拆分,从而提升响应速度。而进行拆分时可以使用多线程技术来完成。
优点:提高了程序的执行效率,一定情况下可以提高程序运行速度。
缺点:可能出现内存泄漏、上下文切换、线程安全、死锁等问题。

并发编程三要素是什么?
原子性:一个操作是不可分割的,要么全部执行成功要么全部执行失败。
可见性:一个线程对共享变量的值进行修改后,另一个线程能够立刻看到修改的值。(synchronized,volatile)
有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。(处理器可能会对指令进行指令重排)
指令重排:虚拟机在进行代码编时,对于那些改变顺序后不会对最终结果造成影响的代码,虚拟机不一定会按照我们写的代码顺序来执行,有可能将他们重排序。实际上对有些代码进行重排序后,虽然对变量的值没有造成影响,但有可能出现线程安全问题。

并行、并发、串行的区别
串行:串行在时间上不可能发生重叠,前一个任务没有执行结束,下一个任务就不会开始
并行:并行在时间上是重叠的,两个任务在同一时刻互不干扰的同时执行
并发:多个任务在同一个 CPU 核上,按细分的时间片轮流(交替)执行,同一时间点,只有一个任务执行,任务交替执行
什么是线程和进程?两者的区别是什么?
进程:程序的⼀次执⾏过程,是系统运⾏程序的基本单位。进程是动态的,系统运⾏⼀个程序即是⼀个进程从创建,运⾏到消亡的过程。
线程:线程是进程划分成的更⼩的运⾏单位,进程中的一个执行任务,⼀个进程在其执⾏的过程中可以产⽣多个线程,在程序里独立执行。一个进程至少有一个线程,一个进程可以运行多个线程,多个线程可共享进程中的数据。
进程与线程的区别:

根本区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是处理器任务调度和执行的基本单位
资源开销:每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,所以系统在产生⼀个线程,或是在各个线程之间作切换⼯作时,开销要⽐进程小得多,所以线程也被称为轻量级进程
内存分配:进程与进程之间的地址空间和资源是相互独立的,同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源,线程之间可能会相互影响。
影响关系:一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响,但是一个线程崩溃有可能导致整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
执行过程:每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制,两者均可并发执行
 

### Java 并发与多线程常见面试题整理 #### 1. **Java 线程的状态有哪些?** Java 中的线程在其生命周期中有六种不同的状态,分别是 NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING 和 TERMINATED。这些状态定义了线程在任何给定时刻可以处于的不同阶段[^1]。 #### 2. **什么是并发和并行的区别?** 并发指的是多个任务在同 CPU 上通过细粒度的时间片轮转来交替执行的现象;而并行则是指在多处理器或多核环境下,多个任务能够真正意义上同时被执行的情况。两者的核心区别在于是否实现了真正的同步操作[^2]。 #### 3. **如何创建个新线程?** 可以通过继承 `Thread` 类或者实现 `Runnable` 接口的方式创建个新的线程对象。如果采用后者,则需将自定义类传递至 `Thread` 的构造函数中,并调用其 `start()` 方法触发线程运行逻辑[^3]。 ```java class MyThread implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("MyThread is running."); } } public class Main { public static void main(String[] args) { MyThread myTask = new MyThread(); Thread thread = new Thread(myTask); thread.start(); } } ``` #### 4. **为什么推荐使用 `ExecutorService` 来管理线程池而不是手动创建线程?** 因为频繁地创建销毁线程会带来较大的性能开销以及资源浪费问题,而利用现成框架如 `Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)` 可有效减少这种负担,提高程序效率的同时也便于统管理和控制。 #### 5. **谈谈 synchronized 关键字的作用及其原理机制是什么样的?** `synchronized` 是种内置锁机制用于解决共享变量访问冲突情况下的数据致性保护需求。当某个方法被声明为此修饰符时意味着每次仅允许单线程进入临界区完成相应业务流程后再释放许可权供其他等待者继续尝试获取直至全部结束为止。 --- ###
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