Java并发编程：线程、进程、线程池与锁机制详解-优快云博客

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1.线程和进程有什么区别?

程序由指令和数据组成,将指令加载至CPU,数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘,网络等设备。

进程：当一个程序（代码）被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。进程就是用来加载指令、管理内存、管理IO的。进程可以视为程序的一个实例，大部分程序可以同时运行多个实例进程，也有的程序只能运行一个实例进程。

线程：一个进程之内可以包含一到多个线程。一个线程就是一个指令流，将指令流的一条条指令以一定顺序交给CPU执行。

2.并发和并行有什么区别？

并发：并发是指一个处理器同一时间段处理多个任务。

单核CPU下，线程实际还是串行执行的，操作系统有一个组件叫任务调度器，将CPU的时间片分给不同程序使用，只是由于CPU在线程间切换非常快，人类感觉是同时运行的。总结一句话就是：宏观并行，微观串行。

并行：并行是指多个处理器或者多核处理器同时处理不同的任务。

3.线程创建的四种方式

（1）创建Thread对象，重写run方法，调用对象的start方法启动线程

（2）使用Runnable配合Thread，创建Runnable对象重写run方法，将对象作为参数传递Thread，调用thread的start方法启动线程

（3）使用线程池

4.线程有哪些状态？

从JavaAPI来看

（1）新建状态（NEW），new Thread()

（2）可运行状态（RUNABLE），调用start方法

（3）终结状态，run方法执行完毕

（4）阻塞状态，没有获取锁的线程，当获取锁的线程释放掉锁，重新抢占到锁成为可运行状态

（5）等待状态，获取锁的线程，调用锁对象的，wait方法，其他线程调用notify方法唤醒等待状态的线程，重新获取锁成功，成为可运行状态

（6）有时限的等待，调用锁对象wait（long），或者调用线程的sleep（long）方法

5.为什么要使用线程池？

（1）减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务

6.线程池的构造方法里几个参数的作用分别是什么？

ThreadPoolExecutor构造方法中的7个参数

（1）corePoolSize 核心线程数目 - 池中会保留的最多线程数

（2）maximumPoolSize 最大线程数目 - 核心线程+救急线程的最大数目

（3）keepAliveTime 生存时间 - 救急线程的生存时间，生存时间内没有新任务，此线程资源会释放

（4）unit 时间单位 - 救急线程的生存时间单位，如秒、毫秒等

（5）workQueue - 工作队列，当没有空闲核心线程时，新来任务会加入到此队列排队，队列满会创建救急线程执行任务

（6） threadFactory 线程工厂 - 可以定制线程对象的创建，例如设置线程名字、是否是守护线程等

（7）handler 拒绝策略 - 当所有线程都在繁忙，workQueue 也放满时，会触发拒绝策略

7.线程池拒绝策略有哪些？

（1）抛异常 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy

（2）由调用者执行任务 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy

（3）丢弃任务 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy

（4）丢弃最早排队任务,把新加任务添加到工作队列 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy

8.notify()和 notifyAll()有什么区别？

（1）notify（）唤醒对象等待区随机一个线程

（2）notifyAll（）唤醒对象等待区所有线程

9.wait()和sleep()的区别？

（1）相同点

wait和sleep都是让当前线程暂时放弃CPU的使用权，进入等待状态。

（2）不同点

方法归属不同：sleep（long）是Thread里的方法，而wait和wait（long）是Object中的方法。

醒来时机不同：sleep（long）和wait（long）都会等待相应毫秒后醒来。

wait（long）和wait（）可以被notify唤醒，wait（）如果不被唤醒将一直睡下去。

锁特性不同：wait方法执行后会释放锁对象，允许其他线程获取锁对象。

sleep如果在synchronized代码块中执行，并不会释放锁对象。

10.lock锁和synchronized锁区别？

（1）语法层面

synchronized是关键字，底层用c++实现锁，synchronized同步代码块执行完后会自动释放锁。

lock是一个接口，底层用java语言实现，不会自动释放锁，需要手动调用unlock方法释放锁。

（2）功能层面

具备基本的互斥、同步、锁重入功能

Lock 提供了许多 synchronized 不具备的功能

- 获取阻塞状态的线程

- 公平锁：公平锁是指位处于阻塞队列的线程来争抢锁，如果队列不为空，则到队尾等待。

- 可超时tryLock：如果在指定时间内没有获取到锁，返回false

- Lock 有适合不同场景的实现

- 多条件变量：

Condition condition = lock.newCondition();
可以利用条件变量进行await();将线程加入等待队列
可以利用条件变量进行condition.signal();唤醒等待队列某个线程
可以利用条件变量进行condition.signalAll();唤醒等待队列所有线程

11.悲观锁和乐观锁区别？

（1）悲观锁

- 悲观锁的核心代表是synchronized和Lock

- 思想：1.只有获取到锁的线程才能操作共享变量，每次只有一个线程获取锁成功，获取锁失败的线程进入到阻塞队列等待。

2.线程从可运行到阻塞，再从阻塞到可运行，涉及到上下文切换，如果频繁发生会影响效率

3.synchronized和Lock在获取锁的时候，如果锁已经被其他线程占用，还会重试几次

（2）乐观锁

- 乐观锁的代表是AtomicInteger，使用cas保证原子性

- 思想：1.每次只有一个线程能修改成功共享变量，其他修改失败的线程不需要阻塞，不断重试直到成功

2.由于所有的线程一直运行不需要阻塞不牵扯频繁上下文切换。

3.需要多核cpu的支持，cpu>线程数量

上下文切换：线程从可运行到阻塞，线程的状态发生了变化，那么就需要记录线程的信息；（线程执行到哪行代码了，记录下来）。

下次从阻塞到可运行，需要将记录的信息恢复，好让线程接着上次中断的地方继续执行。这一过程就称为上下文切换。

12.什么是cas？

compare and switch （比较并交换）

作用：可以保证对共享变量的操作是原子性。

原理：操作共享变量前，先查看该共享变量是否进行了修改，如果进行了修改，重试。如果没有进行修改，修改共享变量。

13.HashTable的默认初始容量是多少，扩容因子是多少？每次扩容多少?

初始容量是11，扩容因子是0.75，每次扩容为（原本长度 * 2） + 1

Hashtable默认大小是11是因为除（近似）质数求余的分散效果好：

14.HashTable在计算索引的时候，为什么不进行二次hash？

hashtable默认容量是11，是一个质数(素数)；扩容后也是质数，如果是质数取模的分散性本身就比较好；所以不需要进行二次hash。

15.ConcurrentHashMap的initcapacity和loadFactor与HashMap的含义相同吗？

（1）HashMap中的initcapacity是数组的初始容量，loadFactor是扩容因子，当HashMap中元素的数量 > initcapacity * loadFactor，数组会扩容一倍。

（2）1.8 ConcurrentHashMap的initcapacity是预计在ConcurrentHashMap中存储的元素个数，数组的长度由ConcurrentHashMap来计算，结果是2的N次幂

- 如何计算：eg：initcapacity是6，loadFactor是0.5分配的数组是多大？

2的n次幂 * 0.5 > 6

- 扩容时机：初次分配数组大小，参考loadFactor，之后扩容统一按0.75算

16.ConcurrentHashMap1.7和1.8的区别？

（1）1.7中的ConcurrentHashMap由Segment和HashEntry组成，即ConcurrentHashMap把哈希桶数组切分成小数组（Segment），每个小数组有n个HashEntry组成。将数据分为一段一段的数据，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问，实现并发访问。

（2）1.8中oncurrentHashMap选择了与HashMap相同的Node数组+链表+红黑树结构在锁的实现上，抛弃了原有的Segment分段锁，采用CAS+synchronized实现更加细粒度的锁。只要锁住这个链表头节点（红黑树的根节点），就不会影响其他哈希桶数组元素的读写，大大提高了并发度。