穿越 Java之旅 - 让我助你轻松搞定面试第一章多线程

最新推荐文章于 2021-04-28 21:04:55 发布

LT Lucky

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文章标签：多线程

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_47371330/article/details/114438678

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本文深入探讨了Java中的线程安全问题，包括原子性、可见性和有序性。介绍了线程的创建方式，如继承Thread、实现Runnable和Callable接口。详细阐述了线程状态、synchronized和volatile关键字的作用，以及锁的升级机制。此外，还讨论了线程间的通信、中断、线程池的使用和并发控制策略，如wait/notify、sleep、join和yield。文章通过实例解析了如何在多线程环境下确保数据的一致性和正确性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

主题：多线程

开发环境

基于：IntelliJ IDEA、Maven构建工具、JDK1.8、SpringBoot 2.3.4 、Spring4.3.28编写。

官人如需使用 IDEA 请阅读教程：IntelliJ IDEA
官人如需使用 Maven 请阅读教程：Maven 构建工具的下载与安装

并发编程线程安全问题体现？

原子性
提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据操作
可见性
一个线程对主内存的修改可以及时被其他线程看到。
有序性
一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序，该观察结果一般杂乱无章

出现线程安全问题的原因？

线程切换带来的原子性问题
Atomic开头的原子类
synchronized
LOCK
缓存导致的可见性的问题
synchronized
volatile
LOCK
编译优化带来的有序性问题
Happens-Before原则

如何创建线程？

继承Thread类
重写run（）方法。
创建自定义的线程子类对象
调用子类实例的.start（）方法来启动线程
实现Runnable接口
重写run（）方法。
创建类的实例，以此实例target创建Thread对象。
调用Thread对象的start（）方法
实现Callable接口
重写call（）方法（有返回值）
创建实现Callable类的实例对象
以此实例对象为参数创建FutureTask对象
将FutureTask对象作为参数创建Thread对象
调用线程对象的start（）方法。
使用Executors创建线程池

Thread这个工具在哪些场景可以应用？

网络请求分发的场景
文件导入
短信发送场景

java线程有多少状态？

创建
生成线程状态，并没有调用线程的start方法
就绪
调用线程的start方法，改线程进入就绪状态，
但此时线程调度程徐还没有设置为当前线程，处于就绪状态。当线程运行，从等待或睡眠中回来之，也会处于就绪状态
运行
线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程处于运行状态，开是运行run方法中的代码
阻塞
线程正在运行时被暂停，通常时为了等待某个时间的发生（如某项资源就绪）之后再运行。sleep、suspend（暂缓，暂停）、wait方法都可以导致线程阻塞。
死亡
如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后，该线程就会死亡。对于死亡的线程，无法再使用start方法令其进入就绪

线程的run（）和start（）区别？

什么是线程安全？

指某个方法在多线程环境中被调用时能够正确的处理多个线程之间的共享变量
servlet不是线程安全的，是单实例多线程的，当多个线程同时访问同一个方法是不能保证共享变量的线程安全性。
spring Mvc 和servlet类似的处理流程是线程不安全的。

线程的通信（wait/notify）？

thread.Join
	作用其实就是让线程的执行结果对后续线程的访问可见。
ThreadLocal
	是一种线程隔离机制，也是为了保证在多线程环境下对于共享变量的访问的安全性。
面试题

sleep（），join（）/yiled()的区别？

java中能够创建Volatile数组吗？

java中的++操作是线程安全的吗？

线程什么时候会抛出INterruptedException（）？

java中的runnable和Callable的区别？

有T1/T2/T3三个线程，如何确保他们的执行顺序？

java内存模型是什么？

什么是线程安全？

synchronized和volatile的区别是什么？

synchronized表示只有一个线程可以获取作用对象的锁，执行代码阻塞其他线程。

volatile关键字的作用？

保证了可见性和禁止指令重排
volatile提供happens-before的保证，确保一个线程的修改能对其他线程是可见的。
当一个共享变量被volatile修饰时，他会保证修改的值会立即被更新到主存，当其他线程需要读取时，他会在内存中读取新值。
从实践角度，volatile 的一个重要作用就是和CAS 结合，保证了原子性
volatile常用于多线程环境下的单次操作（单次读，写）

jvm是如何解决可见性和有序性问题的？

其实导致可见性问题有两个因素，一个是高速缓存导致的可见性问题，另一个是指令重排序。
对于缓存一致性的问题
总线锁和缓存锁，缓存锁是基于MESI协议。
对于指令重排序
硬件层提供了内存屏障指令。
Jvm提供了Volatile、Final关键字

Synchronized的底层原理？

在执行同步代码块之前都有一个monitor
其中前面的是monitorenter，后面两个minitorenter 释放锁。
重入锁是指一个线程获取到该锁之后，该线程可以继续获得该锁，底层原理维护一个计数器，当线程获取该锁是，计数器加一，释放该锁时，计数器减一，当计数值为0时，表示该锁未被任何线程所持有，其他线程可以竞争获取锁。

锁的升级？

偏向锁
在大多数情况下，锁不仅仅不存在多线程的竞争，而且总是由同一个线程多次获得。在这个背景下就设计了偏向锁。
即偏向于某个线程
当一个线程访问了同步锁的代码块时，会在对象头中存储当前线程的ID
后续这个线程进入和退出这段加了同步锁的代码块时，不需要再次加锁和释放锁
而是直接比较对象头里面是否存储了指向当前线程的偏向锁。如果相等表示偏向锁是偏向当前线程的，就不需要再尝试获得锁了。
引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级锁执行路径。（偏向锁的目的是消除数据在无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的运行性能）
轻量级锁
如果前向所被关闭或者当前偏向锁已经被其他线程获取，那么这个时候如果有线程去抢占同步锁时，锁会升级到轻量级锁。
重量级锁
多个线程竞争同一个锁时，虚拟机会阻塞加锁失败的线程，并且在目标锁被释放的时候，唤醒这些线程。
Java线程的阻塞以及唤醒，都是依靠操作系统来完成的：OSpthread_mutex_lock();
升级为重量级锁时，锁标志的状态值为10，此时Mark Word中存储的是指向重量级锁的指针，此时等待锁的线程都会进入阻塞状态

Interrupt（）的作用？

设置一个共享变量的值true
唤醒处于阻塞状态下的线程

多线程的特点

异步
不需要阻塞当前的处理过程
理解案例：比如进行注册时，会有两个步骤，一个是插入一条数据到数据库中，另一个是发送一条短信。这个时候发送短信的请求不需要做成同步的线程，只需要做成一个异步的，在用户完成注册时可以将发送短信的请求丢给一个异步线程来处理，然后返回响应到客户端，提升响应的速度。
并行
可同时执行
使用异步进行多任务并行