常見的Java多線程面試問題及解答

時間：2024-07-07 02:03:00 面試筆試

常見的Java多線程面試問題及解答

　　問題：進程和線程的區別

常見的Java多線程面試問題及解答

　　解答：一個進程對應一個程序的執行，而一個線程則是進程執行過程中的一個單獨的執行序列，一個進程可以包含多個線程。線程有時候也被稱為輕量級進程.

　　一個Java虛擬機的實例運行在一個單獨的進程中，不同的線程共享Java虛擬機進程所屬的堆內存。這也是為什么不同的線程可以訪問同一個對象。線程彼此共享堆內存并保有他們自己獨自的�？臻g。這也是為什么當一個線程調用一個方法時，他的局部變量可以保證線程安全。但堆內存并不是線程安全的，必須通過顯示的聲明同步來確保線程安全。

　　問題:列舉幾種不同的創建線程的方法.

　　解答:可以通過如下幾種方式：

　　繼承Thread 類

　　實現Runnable 接口

　　使用Executor framework (這會創建一個線程池)

　　123456789101112131415class Counter extends Thread {//method where the thread execution will start public void run(){//logic to execute in a thread }//let’s see how to start the threadspublic static void main(String[] args){Thread t1 = new Counter();Thread t2 = new Counter();t1.start(); //start the first thread. This calls the run() method.t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method. }}123456789101112131415class Counter extends Base implements Runnable{//method where the thread execution will start public void run(){//logic to execute in a thread }//let us see how to start the threadspublic static void main(String[] args){Thread t1 = new Thread(new Counter());Thread t2 = new Thread(new Counter());t1.start(); //start the first thread. This calls the run() method.t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method. }}

　　通過線程池來創建更有效率。

　　問題：推薦通過哪種方式創建線程，為什么?

　　解答：最好使用Runnable接口，這樣你的類就不必繼承Thread類，不然當你需要多重繼承的時候，你將一籌莫展（我們都知道Java中的類只能繼承自一個類，但可以同時實現多個接口）。在上面的例子中，因為我們要繼承Base類，所以實現Runnable 接口成了顯而易見的選擇。同時你也要注意到在不同的例子中，線程是如何啟動的。按照面向對象的方法論，你應該只在希望改變父類的行為的時候才去繼承他。通過實現Runnable接口來代替繼承Thread類可以告訴使用者Counter是Base類型的一個對象，并會作為線程執行。

　　問題：簡要的說明一下高級線程狀態.

　　解答：下圖說明了線程的各種狀態.

　　可執行(Runnable)：當調用start()方法后，一個線程變為可執行狀態，但是并不意味著他會立刻開始真正地執行。而是被放入線程池，

　　由線程調度器根據線程優先級決定何時掛起執行。

　　12MyThread aThread = new MyThread();aThread.start(); //becomes runnable

　　執行中(Running)：處理器已經在執行線程的代碼。他會一直運行直到被阻斷，或者通過靜態方法Thread.yield()自行放棄執行的機會，考慮到場景切換所帶來的開銷，yield()方法不應該被經常調用。

　　等待中(Waiting)：線程由于等待I/O等外部進程的處理結果而處于被阻斷的狀態，調用currObject.wait( )方法會使得當前線程進入等待狀態，直到其它線程調用currObject.notify() 或者currObject.notifyAll() 。

　　睡眠中(Sleeping)：重載方法Thread.sleep(milliseconds)，Thread.sleep(milliseconds， nanoseconds)可以迫使Java線程進入睡眠狀態（掛起）。

　　由于I/O阻塞（Blocked on I/O）：當I/O條件發生變化時（例如讀取了幾個字節的數據）會遷移到可執行狀態。

　　由于同步阻塞中（Blocked on synchronization）: 當獲取鎖之后會進入執行中狀態。

　　Thread.State 枚舉類型包含了Java虛擬機支持的全部的線程狀態類型，下面幾點Java的線程宗旨確保了這些線程狀態成為可能。

　　對象可以被任何線程共享和修改。

　　線程調度器的搶占性特性，使得線程可以隨時在/不在多核處理之間切換處理器內核，這意味著方法可以在執行的過程中切換狀態。否則方法中的死循環將永遠阻塞CPU，并且使得不同線程的其他方法始終得不到執行。

　　為了防止線程安全問題，那些脆弱的方法或者代碼塊可以被鎖定。這使得線程可以處于被鎖定或者加鎖請求處理中兩種狀態。

　　線程在處理I/O資源（如Sockets，文件句柄，數據庫連接等）時會進入等待狀態，

　　處于I/O讀寫中的線程不能被切換，因此他們或者以成功/失敗的結果正常完成處理，或者其它線程關閉了相應的資源，迫使他進入死亡或者完成的狀態。這也是為什么一個合理的超時時間可以避免線程由于I/O處理而被永遠阻塞，從而導致嚴重的性能問題。

　　線程可以進入睡眠狀態，以使得其他處于等待狀態的線程有機會執行。

　　問題：yield和sleeping有何區別，sleep()和wait()有何區別？

　　解答：當一個任務調用了yield()方法，它將從執行中狀態轉變為可執行。而當一個任務調用了sleep()，則將從執行中狀態轉變為等待中/睡眠中狀態。

　　方法wait(1000)使得當前線程睡眠1秒鐘，但調用notify() 或者notifyAll()會隨時喚醒線程。而sleep(1000)則會導致當前線程休眠1秒鐘。

　　問題：為什么為了線程安全而鎖定一個方法或者一個代碼塊稱為“同步”而不是“鎖定”或者“被鎖定”

　　解答：當某個方法或者代碼塊被聲明為”synchronized”后，保存數據的內存空間（例如堆內存）將保持被同步狀態。

　　這意味著：當一個線程獲取鎖并且執行到已被聲明為synchronized的方法或者代碼塊時，該線程首先從主堆內存空間中讀取該鎖定對象的所有變化，以確保其在開始執行之前擁有最新的信息。在synchronized部分執行完畢，線程準備釋放鎖的時候，所有針對被鎖定對象的修改都將為寫入主堆內存中。這樣其他線程在請求鎖的時候就可以獲取最新的信息。

　　問題：線程如何進行的同步處理？你可以列舉出那些同步級別？同步方法和代碼塊如何區別？

　　解答：在Java語言中，每個對象都有一個鎖，一個線程可以通過關鍵字synchronized來申請獲取某個對象的鎖，關鍵字synchronized可以被用于方法（粗粒度鎖，對性能影響較大）或代碼塊（細粒度鎖）級別。鎖定方法往往不是一個很好的選擇，取而代之的我們應該只鎖定那些訪問共享資源的代碼塊，因為每一個對象都有一個鎖，所以可以通過創建虛擬對象來實現代碼塊級別的同步，方法塊級別的鎖比鎖定整個方法更有效。

　　Java虛擬機靈活的使用鎖和監視器，一個監視器總體來說就是一個守衛者，他負責確保只有一個線程會在同一時間執行被同步的代碼。每個監視器對應一個對象的引用，在線程執行代碼塊的第一條指令之前，他必須持有該引用對象的鎖，否則他將無法執行這段代碼。一旦他獲得鎖，該線程就可以進入這段受到保護的代碼。當線程不論以何種方式退出代碼塊時，他都將釋放關聯對象的鎖。對于靜態方法，需要請求類級別的鎖。

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