Java多线程核心概念-优快云博客

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1. 并行和并发有什么区别？

答：并发是指一个处理器同时处理多个任务。并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。并发是逻辑上的同时发生（simultaneous），而并行是物理上的同时发生。
来个比喻：并发是一个人同时吃三个馒头，而并行是三个人同时吃三个馒头。

2. 线程和进程的区别？

根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位
开销方面：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，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。
所处环境：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行）
内存分配方面：系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源。
包含关系：没有线程的进程可以看做是单线程的，如果一个进程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

3. 守护线程是什么？

答：守护线程通常执行一些任务,当所有非守护线程终止的时候,JVM简单的丢弃掉所有现存的守护线程.一旦其它非守护线程执行完,不一定所有的守护线程都会执行完才退出,它们可能在非守护线程执行完后的某个时刻退出.

4. 创建线程有哪几种方式？

继承Thread类创建线程类
通过Runnable接口创建线程类
通过Callable和Future创建线程

5. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别？

Runnable执行方法是run(),Callable是call()
实现Runnable接口的任务线程无返回值；实现Callable接口的任务线程能返回执行结果（Callable接口支持返回执行结果，需要调用FutureTask.get()方法实现，此方法会阻塞主线程直到获取结果；当不调用此方法时，主线程不会阻塞）
call方法可以抛出异常，run方法若有异常只能在内部消化

6. 线程有哪些状态？

答：创建、就绪、运行、阻塞、死亡

7. sleep() 和 wait() 有什么区别？

sleep()不释放同步锁，wait()释放同步锁。
sleep() 可以在任何地方使用，wait() 只能在同步方法或同步块中使用
sleep()可以用时间指定来是他自动醒过来，如果时间不到你只能调用interrupt()来强行打断;wait()可以用notify()直接唤起。
sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常

8. notify()和 notifyAll()有什么区别？

答：notify随机唤醒某个线程，notifyAll是唤醒所有暂停线程

9. 线程的 run()和 start()有什么区别？

答：线程的run()方法是由java虚拟机直接调用的，如果我们没有启动线程（没有调用线程的start()方法）而是在应用代码中直接调用run()方法，那么这个线程的run()方法其实运行在当前线程（即run()方法的调用方所在的线程）之中，而不是运行在其自身的线程中，从而违背了创建线程的初衷；

10.创建线程池有哪几种方式？

newSingleThreadExecutor()：它的特点在于工作线程数目被限制为 1，操作一个无界的工作队列，所以它保证了所有任务的都是被顺序执行，最多会有一个任务处于活动状态，并且不允许使用者改动线程池实例，因此可以避免其改变线程数目；
newCachedThreadPool()：它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有几个鲜明特点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的工作线程；如果线程闲置的时间超过 60 秒，则被终止并移出缓存；长时间闲置时，这种线程池，不会消耗什么资源。其内部使用 SynchronousQueue 作为工作队列；
newFixedThreadPool(int nThreads)：重用指定数目（nThreads）的线程，其背后使用的是无界的工作队列，任何时候最多有 nThreads 个工作线程是活动的。这意味着，如果任务数量超过了活动队列数目，将在工作队列中等待空闲线程出现；如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定的数目 nThreads；
newSingleThreadScheduledExecutor()：创建单线程池，返回 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度；
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：和newSingleThreadScheduledExecutor()类似，创建的是个 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程；
newWorkStealingPool(int parallelism)：这是一个经常被人忽略的线程池，Java 8 才加入这个创建方法，其内部会构建ForkJoinPool，利用Work-Stealing算法，并行地处理任务，不保证处理顺序；
ThreadPoolExecutor()：是最原始的线程池创建，上面1-3创建方式都是对ThreadPoolExecutor的封装。

11.线程池都有哪些状态？

（1）RUNNING：线程池处在RUNNING状态时，能够接收新任务，以及对已添加的任务进行处理。线程池的初始化状态是RUNNING。换句话说，线程池被一旦被创建，就处于RUNNING状态，并且线程池中的任务数为0！
（2）SHUTDOWN：线程池处在SHUTDOWN状态时，不接收新任务，但能处理已添加的任务。调用线程池的shutdown()接口时，线程池由RUNNING -> SHUTDOWN。
（3）STOP：线程池处在STOP状态时，不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。调用线程池的shutdownNow()接口时，线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。
（4）TIDYING：当所有的任务已终止，ctl记录的”任务数量”为0，线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时，会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的，若用户想在线程池变为TIDYING时，进行相应的处理；可以通过重载terminated()函数来实现。当线程池在SHUTDOWN状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。
（5）TERMINATED：线程池彻底终止，就变成TERMINATED状态。线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED。

12. 线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别？

接收的参数不一样
submit有返回值，而execute没有
比如说我有很多个做validation的task，我希望所有的task执行完，然后每个task告诉我它的执行结果，是成功还是失败，如果是失败，原因是什么。然后我就可以把所有失败的原因综合起来发给调用者。
submit方便Exception处理
意思就是如果你在你的task里会抛出checked或者unchecked exception，
而你又希望外面的调用者能够感知这些exception并做出及时的处理，那么就需要用到submit，通过捕获Future.get抛出的异常。

13. 在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

使用atomic包下的类
使用ThreadLocal
使用synchronized或Lock

14. 多线程锁的升级原理是什么？

答：synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第一次访问的时候 threadid 为空，jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量级锁，通过自旋循环一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象，此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升级。
锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式，使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式，从而减低了锁带来的性能消耗。

15. 什么是死锁？

答：当线程 A 持有独占锁a，并尝试去获取独占锁 b 的同时，线程 B 持有独占锁 b，并尝试获取独占锁 a 的情况下，就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。

16. 怎么防止死锁？

尽量使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit)的方法(ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock)，设置超时时间，超时可以退出防止死锁。
尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。
尽量降低锁的使用粒度，尽量不要几个功能用同一把锁。
尽量减少同步的代码块。

17. ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？

ThreadLocal提供一个方便的方式，可以根据不同的线程存放一些不同的特征属性，可以方便的在线程中进行存取。管理Session。

18. 说一下 synchronized 底层实现原理？

答：synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的，monitor 对象是同步的基本实现单元。在 Java 6 之前，monitor 的实现完全是依靠操作系统内部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态的切换，所以同步操作是一个无差别的重量级操作，性能也很低。但在 Java 6 的时候，Java 虚拟机对此进行了大刀阔斧地改进，提供了三种不同的 monitor 实现，也就是常说的三种不同的锁：偏向锁（Biased Locking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。详细原理https://blog.youkuaiyun.com/javazejian/article/details/72828483

19. synchronized 和 volatile 的区别是什么？

volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取； synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。
volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的
volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化

20. synchronized 和 Lock 有什么区别？

https://www.cnblogs.com/baizhanshi/p/6419268.html

Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；
synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；
Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；
通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。
Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

21. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？

这两种方式最大区别就是对于Synchronized来说，它是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成
便利性：很明显Synchronized的使用比较方便简洁，并且由编译器去保证锁的加锁和释放，而ReenTrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，为了避免忘记手工释放锁造成死锁，所以最好在finally中声明释放锁。(原文：https://blog.youkuaiyun.com/zxd8080666/article/details/83214089)

22. 说一下 atomic 的原理？

CAS(compare-and-swap)直译即比较并交换，提供原子化的读改写能力，是Java 并发中所谓 lock-free 机制的基础。
CAS的思想很简单：三个参数，一个当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值修改为B并返回true，否则什么都不做，并返回false。
CAS 底层是如何实现:在JAVA中,CAS通过调用C++库实现，由C++库再去调用CPU指令集。不同体系结构中，cpu指令还存在着明显不同。比如，x86 CPU 提供 cmpxchg 指令；而在精简指令集的体系架构中，（如“load and reserve”和“store conditional”）实现的，在大多数处理器上 CAS 都是个非常轻量级的操作，这也是其优势所在。
(原文：https://www.jianshu.com/p/cea1f9619e8f)