多线程 面试题总结 14题（待完善）

1. wait和sleep方法的不同？

最大的不同是在等待时wait会释放锁，而sleep一直持有锁。Wait通常被用于线程间交互，sleep通常被用于暂停执行。

2.生产者——消费者问题（ （1）通过平衡生产者的生产能力和消费者的消费能力来提升整个系统的运行效率，这是生产者消费者模型最重要的作用（2）解耦，这是生产者消费者模型附带的作用，解耦意味着生产者和消费者之间的联系少，联系越少越可以独自发展而不需要收到相互的制约 ）

读者写者问题

哲学家就餐问题

3.避免死锁的方法

死锁产生的必要条件

产生死锁必须同时满足以下四个条件，只要其中任一条件不成立，死锁就不会发生。

• 互斥条件：进程要求对所分配的资源（如打印机）进行排他性控制，即在一段时间内某 资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。
• 不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能 由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。
• 请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源 已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
• 循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，链中每一个进程已获得的资源同时被 链中下一个进程所请求。即存在一个处于等待状态的进程集合{Pl, P2, ..., pn}，其中Pi等 待的资源被P(i+1)占有（i=0, 1, ..., n-1)，Pn等待的资源被P0占有，如图2-15所示。

在有些情况下死锁是可以避免的。三种用于避免死锁的技术：

1. 加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁），这种方式需要你事先知道所有可能会用到的锁
2. 加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁）（超时和重试机制是为了避免在同一时间出现的竞争，但是当线程很多时，其中两个或多个线程的超时时间一样或者接近的可能性就会很大，因此就算出现竞争而导致超时后，由于超时时间一样，它们又会同时开始重试，导致新一轮的竞争，带来了新的问题。）
3. 死锁检测（针对那些不可能实现按序加锁并且锁超时也不可行的场景）每当一个线程获得了锁，会在线程和锁相关的数据结构中（map、graph等等）将其记下。除此之外，每当有线程请求锁，也需要记录在这个数据结构中。检测是否存在环形结构。当检测出死锁时，这些线程该做些什么呢？

一个可行的做法是释放所有锁，回退，并且等待一段随机的时间后重试。 这个和简单的加锁超时类似，不一样的是只有死锁已经发生了才回退，而不会是因为加锁的请求超时了。虽然有回退和等待，但是如果有大量的线程竞争同一批锁，它们还是会重复地死锁（编者注：原因同超时类似，不能从根本上减轻竞争）。

一个更好的方案是给这些线程设置优先级，让一个（或几个）线程回退，剩下的线程就像没发生死锁一样继续保持着它们需要的锁。 如果赋予这些线程的优先级是固定不变的，同一批线程总是会拥有更高的优先级。为避免这个问题，可以在死锁发生的时候 设置随机的优先级。

4.并发编程：原子性问题，可见性问题，有序性问题

原子操作： 原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。（由于CPU和缓存中的数据不同）

有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。（指令重排序，一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的，由于数据的依赖性。）

5.volatile

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。2）禁止进行指令重排序。

6. 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？

当你调用start()方法时你将创建新的线程，并且执行在run()方法里的代码。但是如果你直接调用run()方法，它不会创建新的线程也不会执行调用线程的代码。 只有调用了start()方法，才会表现出多线程的特性，不同线程的run()方法里面的代码交替执行。如果只是调用run()方法，那么代码还是同步执行的，必须等待一个线程的run()方法里面的代码全部执行完毕之后，另外一个线程才可以执行其run()方法里面的代码。

7.阻塞进程

wait()、sleep()、或者join()方法而导致的阻塞

8.进程&线程上下文切换

在三种情况下可能会发生上下文切换：中断处理，多任务处理，用户态切换。

当CPU从执行一个线程切换到执行另外一个线程的时候，它需要先存储当前线程的本地的数据，程序指针等，然后载入另一个线程的本地数据，程序指针等，最后才开始执行。这种切换称为“上下文切换”(“context switch”)。CPU会在一个上下文中执行一个线程，然后切换到另外一个上下文中执行另外一个线程。

进程切换分两步1.切换页目录以使用新的地址空间 2.切换内核栈和硬件上下文。

线程切换一步，切换内核栈和硬件上下文

线程上下文切换和进程上下问切换一个最主要的区别是 线程的切换虚拟内存空间依然是相同的， 但是进程切换是不同的。这两种上下文切换的处理都是通过 操作系统 内核来完成的。内核的这种切换过程伴随的最显著的性能损耗是将寄存器中的内容切换出。另外一个隐藏的损耗是上下文的切换会扰乱处理器的缓存机制，处理器中所有已经缓存的内存地址一瞬间都作废了。

还有一个显著的区别是 当你改变虚拟内存空间的时候，处理的页表缓冲（processor’s Translation Lookaside Buffer (TLB)）或者相当的会被全部刷新 ，这将导致内存的访问在一段时间内相当的低效。但是在线程的切换中，不会出现这个问题。

9.死锁&活锁&饥饿

活锁和死锁 的区别在于，处于活锁的实体是在不断的改变状态，所谓的“活”， 而处于死锁的实体表现为等待；活锁有可能自行解开，死锁则不能。进程会处于饥饿状态是因为持续地有其它优先级更高的进程请求相同的资源

解决协同活锁的一种方案是调整重试机制。

比如引入一些随机性。例如如果检测到冲突，那么就暂停随机的一定时间进行重试。这回大大减少碰撞的可能性。 典型的例子是以太网的CSMA/CD检测机制。

另外为了避免可能的死锁，适当加入一定的重试次数也是有效的解决办法。尽管这在业务上会引起一些复杂的逻辑处理。

比如约定重试机制避免再次冲突。

10.创建线程的方式 C++中多线程实现方法：

windows下通过api CreateThread， Linux 下则常用pthread库，这些都是最底层的实现，最新的 C++ 11标准里增加了std::thread多线程库，使用第三方库的话就更多了，比如boost的thread等等，不推荐使用vc自家的_beginthread，尤其有跨平台需求的时候。

Java 中实现多线程的方法：

 1. 继承 Thread 类     2. 实现 Runnable 接口再 new Thread(YourRunnableOjbect)  推荐 （实现接口的方式比继承类的方式更灵活，也能减少程序之间的耦合度，面向接口编程也是设计模式6大原则的核心。 ）

11. 一个线程如果出现了运行时异常会怎么样如果这个异常没有被捕获的话，这个线程就停止执行了。另外重要的一点是：如果这个线程持有某个某个对象的监视器，那么这个对象监视器会被立即释放

12.wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器时有什么区别wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器的时候的区别在于：wait()方法立即释放对象监视器，notify()/notifyAll()方法则会等待线程剩余代码执行完毕才会放弃对象监视器。

13.线程与进程的区别？

进程和线程的关系：

    （1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。

    （2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

    （3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

    （4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体.

进程与线程的区别：

    （1）调度：线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位

    （2）并发性：不仅进程之间可以并发执行，同一个进程的多个线程之间也可并发执行

    （3）拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源.

    （4）系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。

14.进程间通信的方式？

    （1）管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系的父子进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

    （2）信号（signal）：信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程有某事件发生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果上可以说是一致的。

    （3）消息队列（message queue）：消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息。

    （4）共享内存（shared memory）：可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。

    （5）信号量（semaphore）：主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段。

    （6）套接字（socket）：这是一种更为一般得进程间通信机制，它可用于网络中不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。