Java并发编程

1.死锁与活锁的区别，死锁与饥饿的区别

死锁：是指两个或两个以上的进程（或线程）在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。
产生死锁的必要条件：
1、互斥条件：所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。
2、请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3、不剥夺条件:进程已获得资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
4、循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
活锁：任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试，失败，尝试，失败。
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。
饥饿：一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源，导致一直无法执行的状态。
Java 中导致饥饿的原因：
1、高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的 CPU 时间。
2、线程被永久堵塞在一个等待进入同步块的状态，因为其他线程总是能在它之前
持续地对该同步块进行访问。
3、线程在等待一个本身也处于永久等待完成的对象(比如调用这个对象的 wait 方
法)，因为其他线程总是被持续地获得唤醒。

2.Java 中用到的线程调度算法是什么？

采用时间轮转片的方式，可以设置优先级，会映射到下层的系统上面的优先级上，如非特别需要，尽量不要用，防止线程饥饿。

3.在 Java 中 Executor 和 Executors 的区别？

Executors 工具类的不同方法按照我们的需求创建了不同的线程池，来满足业务的需求。
Executor 接口对象能执行我们的线程任务。
ExecutorService 接口继承了 Executor 接口并进行了扩展，提供了更多的方法我们能获得任务执行的状态并且可以获取任务的返回值。使用 ThreadPoolExecutor 可以创建自定义线程池。
Future 表示异步计算的结果，他提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的
完成，并可以使用 get()方法获取计算的结果。

4.多线程同步和互斥有几种实现方法，都是什么？

线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步。线程间的同步方法大体可分为两类：用户模式和内核模式。顾名思义，内核模式就是指利用系统内核对象的单一性来进行同步，使用时需要切换内核态与用户态，而用户模式就是不需要切换到内核态，只在用户态完成操作。用户模式下的方法有：原子操作（例如一个单一的全局变量），临界区。内核模式下的方法有：事件，信号量，互斥量。

5.在 Java 中 CycliBarriar 和 CountdownLatch 有什么区别？

CyclicBarrier 可以重复使用，而 CountdownLatch 不能重复使用。

Java 的 concurrent 包里面的 CountDownLatch 其实可以把它看作一个计数器，只不过这个计数器的操作是原子操作，同时只能有一个线程去操作这个计数器，也就是同时只能有一个线程去减这个计数器里面的值。
你可以向 CountDownLatch 对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的 await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程减为 0 为止。
所以在当前计数到达零之前，await 方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。
CountDownLatch 的一个非常典型的应用场景是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。假如我们这个想要继续往下执行的任务调用一个 CountDownLatch 对象的 await()方法，其他的任务执行完自己的任务后调用同一个 CountDownLatch 对象上的 countDown()方法，
这个调用 await()方法的任务将一直阻塞等待，直到这个 CountDownLatch 对象的计数值减到 0 为止。

CyclicBarrier 一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。

6.Thread 类中的 yield 方法有什么作用？

使当前线程从执行状态（运行状态）变为可执行态（就绪状态）

7.Java 中 Semaphore 是什么？

Java 中的 Semaphore 是一种新的同步类，它是一个计数信号。从概念上讲，从
概念上讲，信号量维护了一个许可集合。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个acquire()，然后再获取该许可。每个 release()添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。信号量常常用于多线程的代码中，比如数据
库连接池。

8.线程之间是如何通信的？

当线程间是可以共享资源时，线程间通信是协调它们的重要的手段。Object 类中
wait()\notify()\notifyAll()方法可以用于线程间通信关于资源的锁的状态。

9.并发编程三要素？

1. 原子性 ：原子性指的是一个或者多个操作，要么全部执行并且在执行的过程中不被其他操作打断，要么就全部都不执行
2. 可见性：可见性指多个线程操作一个共享变量时，其中一个线程对变量进行修改后，其他线程可以立即看到修改的结果（synchronized 或者 Lock：保证同一个时刻只有一个线程获取锁执行代码，锁释放之前把最新的值刷新到主内存，实现可见性。）
3. 有序性：有序性，即程序的执行顺序按照代码的先后顺序来执行。

10.四种线程池的创建

1、newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池
2、newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数。
3、newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执
行。
4、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。

11.常用的并发工具类有哪些？

• countDownLatch 程序计数器
• Cyclicbarrieer 程序屏障
• Semaphore 信号量
• exchanger 交换

12.CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别

1、CountDownLatch 简单的说就是一个线程等待，直到他所等待的其他线程都执行完成并且调用 countDown()方法发出通知后，当前线程才可以继续执行。
2、cyclicBarrier 是所有线程都进行等待，直到所有线程都准备好进入 await()方法之后，所有线程同时开始执行！
3、CountDownLatch 的计数器只能使用一次。而 CyclicBarrier 的计数器可以使用 reset() 方法重置。所以 CyclicBarrier 能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。
4、CyclicBarrier 还提供其他有用的方法，比如 getNumberWaiting 方法可以获得 CyclicBarrier 阻塞的线程数量。isBroken 方法用来知道阻塞的线程是否被中断。

13.创建线程的三种方式的对比？

1、采用实现 Runnable、Callable 接口的方式创建多线程。
优势是：
线程类只是实现了 Runnable 接口或 Callable 接口，还可以继承其他类。
在这种方式下，多个线程可以共享同一个 target 对象，所以非常适合多个相同线
程来处理同一份资源的情况，从而可以将 CPU、代码和数据分开，形成清晰的模
型，较好地体现了面向对象的思想。
劣势是：
编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用 Thread.currentThread()方法。

2.使用继承 Thread 类的方式创建多线程

14.什么是AQS？

AQS 是 AbustactQueuedSynchronizer 的简称，它是一个 Java 提高的底层同步工具类，用一个 int 类型的变量表示同步状态，并提供了一系列的 CAS 操作来管理这个同步状态。
AQS 是一个用来构建锁和同步器的框架，使用 AQS 能简单且高效地构造出应用广泛的大量的同步器，比如我们提到的 ReentrantLock，Semaphore，其他的诸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask 等等皆是基于
AQS 的。

15.synchronized 和 ReentrantLock 的区别

synchronized 是和 if、else、for、while 一样的关键字，ReentrantLock 是类，
这是二者的本质区别。既然 ReentrantLock 是类，那么它就提供了比
synchronized 更多更灵活的特性，可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的
类变量，ReentrantLock 比 synchronized 的扩展性体现在几点上：
1、ReentrantLock 可以对获取锁的等待时间进行设置，这样就避免了死锁
2、ReentrantLock 可以获取各种锁的信息
3、ReentrantLock 可以灵活地实现多路通知
另外，二者的锁机制其实也是不一样的。ReentrantLock 底层调用的是 Unsafe 的
park 方法加锁，synchronized 操作的应该是对象头中 mark word，

16.synchronized、volatile、CAS 比较

1、synchronized 是悲观锁，属于抢占式，会引起其他线程阻塞。
2、volatile 提供多线程共享变量可见性和禁止指令重排序优化。
3、CAS 是基于冲突检测的乐观锁（非阻塞）

17.sleep 方法和 wait 方法有什么区别?

sleep不会放弃这个线程的持有只是休眠，wait会放弃这个对象的持有，等待notify唤醒

18.Java 中用到的线程调度算法是什么

抢占式。一个线程用完 CPU 之后，操作系统会根据线程优先级、线程饥饿情况等数据算出一个总的优先级并分配下一个时间片给某个线程执行。

19.Semaphore 有什么作用

Semaphore 就是一个信号量，它的作用是限制某段代码块的并发数。Semaphore有一个构造函数，可以传入一个 int 型整数 n，表示某段代码最多只有 n 个线程可以访问，如果超出了 n，那么请等待，等到某个线程执行完毕这段代码块，下一个
线程再进入。由此可以看出如果 Semaphore 构造函数中传入的 int 型整数 n=1，
相当于变成了一个 synchronized 了。

20.Java 线程数过多会造成什么异常？.

1、线程的生命周期开销非常高
2、消耗过多的 CPU 资源
如果可运行的线程数量多于可用处理器的数量，那么有线程将会被闲置。大量空闲的线程会占用许多内存，给垃圾回收器带来压力，而且大量的线程在竞争 C**PU资源时还将产生其他性能的开销。
3、**降低稳定性
JVM 在可创建线程的数量上存在一个限制，这个限制值将随着平台的不同而不同，
并且承受着多个因素制约，包括 JVM 的启动参数、Thread 构造函数中请求栈的
大小，以及底层操作系统对线程的限制等。如果破坏了这些限制，那么可能抛出
OutOfMemoryError 异常。