java 多线程 面试

Posted 2020-11-30 刘大飞

1、多线程有什么用？

　　（1）发挥多核CPU的优势：

　　当前，应用服务器至少也都是双核的，4核、8核甚至16核的也都不少见，如果是单线程的程序，那么在双核CPU上就浪费了50%，在4核CPU上就浪费了75%。单核CPU上所谓的"多线程"那是假的多线程，同一时间处理器只会处理一段逻辑，只不过线程之间切换得比较快，看着像多个线程"同时"运行罢了。多核CPU上的多线程才是真正的多线程，它能让你的多段逻辑同时工作，多线程，可以真正发挥出多核CPU的优势来，达到充分利用CPU的目的。

       （2）防止阻塞：

　　从程序运行效率的角度来看，单核CPU不但不会发挥出多线程的优势，反而会因为在单核CPU上运行多线程导致线程上下文的切换，而降低程序整体的效率。但是单核CPU我们还是要应用多线程，就是为了防止阻塞。试想，如果单核CPU使用单线程，那么只要这个线程阻塞了，比方说远程读取某个数据吧(比如访问数据库要花很多时间)，对端迟迟未返回又没有设置超时时间，那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题，多条线程同时运行，哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞，也不会影响其它任务的执行。

2、创建线程的方式：

　　一般就是两种：

　　（1）继承Thread类

　　（2）实现Runnable接口

　　至于哪个好，不用说肯定是后者好，因为实现接口的方式比继承类的方式更灵活（java可以实现多个接口，但是只能继承一个类），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。

3、start()方法和run()方法的区别

　　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。

4、Runnable接口和Callable接口的区别

　　Runnable接口中的run()方法的返回值是void，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已；

　　Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。这其实是很有用的一个特性，因为多线程相比单线程更难、更复杂的一个重要原因就是因为多线程充满着未知性，某条线程是否执行了？某条线程执行了多久？某条线程执行的时候我们期望的数据是否已经赋值完毕？无法得知，我们能做的只是等待这条多线程的任务执行完毕而已。而Callable+Future/FutureTask却可以获取多线程运行的结果，可以在等待时间太长没获取到需要的数据的情况下取消该线程的任务，真的是非常有用

5、CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

6、volatile关键字的作用

　　volatile关键字的作用主要有两个：

　　（1）多线程主要围绕可见性和原子性两个特性而展开，使用volatile关键字修饰的变量，保证了其在多线程之间的可见性，即每次读取到volatile变量，一定是最新的数据

　　（2）代码底层执行不像我们看到的高级语言----Java程序这么简单，它的执行是Java代码-->字节码-->根据字节码执行对应的C/C++代码-->C/C++代码被编译成汇编语言-->和硬件电路交互，现实中，为了获取更好的性能JVM可能会对指令进行重排序，多线程下可能会出现一些意想不到的问题。使用volatile则会对禁止语义重排序，当然这也一定程度上降低了代码执行效率

　　从实践角度而言，volatile的一个重要作用就是和CAS结合，保证了原子性（原子类的实现就是CAS(Compare and Swap),和volatile的结合，可以看一下源码），详细的可以参见java.util.concurrent.atomic包下的类，比如AtomicInteger。

7、什么是线程安全

　　如果你的代码在多线程下执行和在单线程下执行永远都能获得一样的结果，那么你的代码就是线程安全的。

　　这个问题有值得一提的地方，就是线程安全也是有几个级别的：

（1）不可变

　　像String、Integer、Long这些，都是final类型的类，任何一个线程都改变不了它们的值，要改变除非新创建一个，因此这些不可变对象不需要任何同步手段就可以直接在多线程环境下使用

（2）绝对线程安全

　　不管运行时环境如何，调用者都不需要额外的同步措施。要做到这一点通常需要付出许多额外的代价，Java中标注自己是线程安全的类，实际上绝大多数都不是线程安全的，不过绝对线程安全的类，Java中也有，比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

（3）相对线程安全

　　相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全，像Vector这种，add、remove方法都是原子操作，不会被打断，但也仅限于此，如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个Vector，99%的情况下都会出现ConcurrentModificationException，也就是fail-fast（快速失败）机制。

（4）线程非安全

　　这个就没什么好说的了，ArrayList、LinkedList、HashMap等都是线程非安全的类。

9、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。

11、sleep方法和wait方法有什么区别

　　sleep方法和wait方法都可以用来放弃CPU一定的时间，不同点在于如果线程持有某个对象的监视器（也就是锁），sleep方法不会放弃这个对象的监视器（仍然持有锁），wait方法会放弃这个对象的监视器（释放锁）

12、生产者消费者模型的作用是什么

（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 

14、为什么wait()方法和notify()/notifyAll()方法要在同步块中被调用

　　这是JDK强制的，wait()方法和notify()/notifyAll()方法在调用前都必须先获得对象的锁

16、为什么要使用线程池

　　避免频繁地创建和销毁线程，达到线程对象的重用（重用）。

　　另外，使用线程池还可以根据项目灵活地控制并发的数目（控制并发数量）。 

17、怎么检测一个线程是否持有对象监视器

　　Thread类提供了一个holdsLock(Object obj)方法，当且仅当对象obj的监视器被某条线程持有的时候才会返回true，注意这是一个static方法，这意味着"某条线程"指的是当前线程

18、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