四万字！多线程50问！
Posted 捡田螺的小男孩
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了四万字！多线程50问！相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
大家好，我是捡田螺的小男孩。金九银十快要来了，整理了50道多线程并发面试题，大家可以点赞、收藏起来，慢慢品！~
-
github地址，麻烦给个star鼓励一下，感谢感谢
-
公众号：捡田螺的小男孩（欢迎关注，干货多多）
1、为什么要使用多线程
选择多线程的原因，就是因为快。举个例子：
如果要把1000块砖搬到楼顶，假设到楼顶有几个电梯，你觉得用一个电梯搬运快，还是同时用几个电梯同时搬运快呢？这个电梯就可以理解为线程。
所以，我们使用多线程就是因为： 在正确的场景下，设置恰当数目的线程，可以用来程提高序的运行速率。更专业点讲，就是充分地利用CPU和I/O的利用率，提升程序运行速率。
当然，有利就有弊，多线程场景下，我们要保证线程安全，就需要考虑加锁。加锁如果不恰当，就很很耗性能。
2. 创建线程有几种方式？
Java中创建线程主要有以下这几种方式：
-
定义
Thread类的子类，并重写该类的run方法 -
定义
Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法 -
定义
Callable接口的实现类，并重写该接口的call()方法，一般配合Future使用 -
线程池的方式
2.1 定义Thread类的子类，并重写该类的run方法
public class ThreadTest
public static void main(String[] args)
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
class MyThread extends Thread
@Override
public void run()
System.out.println("关注公众号:捡田螺的小男孩");
2.2 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法
public class ThreadTest
public static void main(String[] args)
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.start();
class MyRunnable implements Runnable
@Override
public void run()
System.out.println("关注公众号:捡田螺的小男孩");
//运行结果：
关注公众号:捡田螺的小男孩
2.3 定义Callable接口的实现类，并重写该接口的call()方法
如果想要执行的线程有返回，可以使用Callable。
public class ThreadTest
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException
MyThreadCallable mc = new MyThreadCallable();
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(mc);
Thread thread = new Thread(ft);
thread.start();
System.out.println(ft.get());
class MyThreadCallable implements Callable
@Override
public String call()throws Exception
return "关注公众号:捡田螺的小男孩";
//运行结果：
关注公众号:捡田螺的小男孩
2.4 线程池的方式
日常开发中，我们一般都是用线程池的方式执行异步任务。
public class ThreadTest
public static void main(String[] args) throws Exception
ThreadPoolExecutor executorOne = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 1,
TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20), new CustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
executorOne.execute(() ->
System.out.println("关注公众号：捡田螺的小男孩");
);
//关闭线程池
executorOne.shutdown();
3. start()方法和run()方法的区别
其实start和run的主要区别如下：
-
start方法可以启动一个新线程，run方法只是类的一个普通方法而已，如果直接调用run方法，程序中依然只有主线程这一个线程。 -
start方法实现了多线程，而run方法没有实现多线程。 -
start不能被重复调用，而run方法可以。 -
start方法中的run代码可以不执行完，就继续执行下面的代码，也就是说进行了线程切换。然而，如果直接调用run方法，就必须等待其代码全部执行完才能继续执行下面的代码。
大家可以结合代码例子来看看哈~
public class ThreadTest
public static void main(String[] args)
Thread t=new Thread()
public void run()
pong();
;
t.start();
t.run();
t.run();
System.out.println("好的，马上去关注：捡田螺的小男孩"+ Thread.currentThread().getName());
static void pong()
System.out.println("关注公众号：捡田螺的小男孩"+ Thread.currentThread().getName());
//输出
关注公众号：捡田螺的小男孩main
关注公众号：捡田螺的小男孩main
好的，马上去关注：捡田螺的小男孩main
关注公众号：捡田螺的小男孩Thread-0
4. 线程和进程的区别
-
进程是运行中的应用程序，线程是进程的内部的一个执行序列
-
进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。
-
一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程，多个线程共享进程的资源
-
进程间切换代价大，线程间切换代价小
-
进程拥有资源多，线程拥有资源少地址
-
进程是存在地址空间的，而线程本身无地址空间，线程的地址空间是包含在进程中的
举个例子：
你打开QQ，开了一个进程；打开了迅雷，也开了一个进程。
在QQ的这个进程里，传输文字开一个线程、传输语音开了一个线程、弹出对话框又开了一个线程。
所以运行某个软件，相当于开了一个进程。在这个软件运行的过程里（在这个进程里），多个工作支撑的完成QQ的运行，那么这“多个工作”分别有一个线程。
所以一个进程管着多个线程。
通俗的讲：“进程是爹妈，管着众多的线程儿子”...
5. 说一下 Runnable和 Callable有什么区别？
-
Runnable接口中的run()方法没有返回值，是void类型，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。它一般配合Future、FutureTask一起使用，用来获取异步执行的结果。 -
Callable接口call()方法允许抛出异常；而Runnable接口run()方法不能继续上抛异常；
大家可以看下它俩的API:
@FunctionalInterface
public interface Callable<V>
/**
* 支持泛型V，有返回值，允许抛出异常
*/
V call() throws Exception;
@FunctionalInterface
public interface Runnable
/**
* 没有返回值，不能继续上抛异常
*/
public abstract void run();
为了方便大家理解，写了一个demo，小伙伴们可以看看哈：
/*
* @Author 关注公众号：捡田螺的小男孩
* @date 2022-07-11
*/
public class CallableRunnableTest
public static void main(String[] args)
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
Callable<String> callable =new Callable<String>()
@Override
public String call() throws Exception
return "你好，callable,关注公众号：捡田螺的小男孩";
;
//支持泛型
Future<String> futureCallable = executorService.submit(callable);
try
System.out.println("获取callable的返回结果："+futureCallable.get());
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
catch (ExecutionException e)
e.printStackTrace();
Runnable runnable = new Runnable()
@Override
public void run()
System.out.println("你好呀,runnable，关注公众号：捡田螺的小男孩");
;
Future<?> futureRunnable = executorService.submit(runnable);
try
System.out.println("获取runnable的返回结果："+futureRunnable.get());
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
catch (ExecutionException e)
e.printStackTrace();
executorService.shutdown();
//运行结果
获取callable的返回结果：你好，callable,关注公众号：捡田螺的小男孩
你好呀,runnable，关注公众号：捡田螺的小男孩
获取runnable的返回结果：null
6. 聊聊volatile作用，原理
volatile关键字是Java虚拟机提供的的最轻量级的同步机制。它作为一个修饰符，用来修饰变量。它保证变量对所有线程可见性，禁止指令重排，但是不保证原子性。
我们先来一起回忆下java内存模型（jmm）：
-
Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型,来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台上都能达到一致的内存访问效果。
-
Java内存模型规定所有的变量都是存在主内存当中，每个线程都有自己的工作内存。这里的变量包括实例变量和静态变量，但是不包括局部变量，因为局部变量是线程私有的。
-
线程的工作内存保存了被该线程使用的变量的主内存副本，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接操作主内存。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。
volatile变量，保证新值能立即同步回主内存，以及每次使用前立即从主内存刷新，所以我们说volatile保证了多线程操作变量的可见性。
volatile保证可见性和禁止指令重排，都跟内存屏障有关。我们来看一段volatile使用的demo代码：
/**
* 关注公众号：捡田螺的小男孩
**/
public class Singleton
private volatile static Singleton instance;
private Singleton ()
public static Singleton getInstance()
if (instance == null)
synchronized (Singleton.class)
if (instance == null)
instance = new Singleton();
return instance;
编译后，对比有volatile关键字和没有volatile关键字时所生成的汇编代码，发现有volatile关键字修饰时，会多出一个lock addl $0x0,(%esp)，即多出一个lock前缀指令，lock指令相当于一个内存屏障
lock指令相当于一个内存屏障，它保证以下这几点：
-
重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置
-
将本处理器的缓存写入内存
-
如果是写入动作，会导致其他处理器中对应的缓存无效。
第2点和第3点就是保证volatile保证可见性的体现嘛，第1点就是禁止指令重排的体现。
内存屏障四大分类：（Load 代表读取指令，Store代表写入指令）
-
在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。
-
在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。
-
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障。
-
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。
有些小伙伴，可能对这个还是有点疑惑，内存屏障这玩意太抽象了。我们照着代码看下吧：
内存屏障保证前面的指令先执行，所以这就保证了禁止了指令重排啦，同时内存屏障保证缓存写入内存和其他处理器缓存失效，这也就保证了可见性，哈哈~有关于volatile的底层实现，我们就讨论到这哈~
7. 说说并发与并行的区别?
并发和并行最开始都是操作系统中的概念，表示的是CPU执行多个任务的方式。
-
顺序：上一个开始执行的任务完成后，当前任务才能开始执行
-
并发：无论上一个开始执行的任务是否完成，当前任务都可以开始执行
（即 A B 顺序执行的话，A 一定会比 B 先完成，而并发执行则不一定。）
-
串行：有一个任务执行单元，从物理上就只能一个任务、一个任务地执行
-
并行：有多个任务执行单元，从物理上就可以多个任务一起执行
（即在任意时间点上，串行执行时必然只有一个任务在执行，而并行则不一定。）
知乎有个很有意思的回答，大家可以看下：
你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。
你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。
你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。
并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。所以我认为它们最关键的点就是：是否是同时。
来源：知乎
8.synchronized 的实现原理以及锁优化？
synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。synchronized关键字可以作用于方法或者代码块。
一般面试时。可以这么回答：
8.1 monitorenter、monitorexit、ACC_SYNCHRONIZED
如果synchronized作用于代码块，反编译可以看到两个指令：monitorenter、monitorexit，JVM使用monitorenter和monitorexit两个指令实现同步；如果作用synchronized作用于方法,反编译可以看到ACCSYNCHRONIZED标记，JVM通过在方法访问标识符(flags)中加入ACCSYNCHRONIZED来实现同步功能。
-
同步代码块是通过
monitorenter和monitorexit来实现，当线程执行到monitorenter的时候要先获得monitor锁，才能执行后面的方法。当线程执行到monitorexit的时候则要释放锁。 -
同步方法是通过中设置ACCSYNCHRONIZED标志来实现，当线程执行有ACCSYNCHRONI标志的方法，需要获得monitor锁。每个对象都与一个monitor相关联，线程可以占有或者释放monitor。
8.2 monitor监视器
monitor是什么呢？操作系统的管程（monitors）是概念原理，ObjectMonitor是它的原理实现。
在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor（管程）是由ObjectMonitor实现的，其主要数据结构如下：
ObjectMonitor()
_header = NULL;
_count = 0; // 记录个数
_waiters = 0,
_recursions = 0;
_object = NULL;
_owner = NULL;
_WaitSet = NULL; // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
ObjectMonitor中几个关键字段的含义如图所示：
8.3 Java Monitor 的工作机理
-
想要获取monitor的线程,首先会进入_EntryList队列。
-
当某个线程获取到对象的monitor后,进入Owner区域，设置为当前线程,同时计数器count加1。
-
如果线程调用了wait()方法，则会进入WaitSet队列。它会释放monitor锁，即将owner赋值为null,count自减1,进入WaitSet队列阻塞等待。
-
如果其他线程调用 notify() / notifyAll() ，会唤醒WaitSet中的某个线程，该线程再次尝试获取monitor锁，成功即进入Owner区域。
-
同步方法执行完毕了，线程退出临界区，会将monitor的owner设为null，并释放监视锁。
8.4 对象与monitor关联
-
在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header），实例数据（Instance Data）和对象填充（Padding）。
-
对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Class Pointer（类型指针）。
Mark Word 是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等。
重量级锁，指向互斥量的指针。其实synchronized是重量级锁，也就是说Synchronized的对象锁，Mark Word锁标识位为10，其中指针指向的是Monitor对象的起始地址。
9. 线程有哪些状态？
线程有6个状态,分别是：New, Runnable, Blocked, Waiting, Timed_Waiting, Terminated。
转换关系图如下：
-
New：线程对象创建之后、但还没有调用
start()方法，就是这个状态。
/**
* 关注公众号：捡田螺的小男孩
*/
public class ThreadTest
public static void main(String[] args)
Thread thread = new Thread();
System.out.println(thread.getState());
//运行结果：
NEW
-
Runnable：它包括就绪（
ready）和运行中（running）两种状态。如果调用start方法，线程就会进入Runnable状态。它表示我这个线程可以被执行啦（此时相当于ready状态），如果这个线程被调度器分配了CPU时间，那么就可以被执行（此时处于running状态）。
public class ThreadTest
public static void main(String[] args)
Thread thread = new Thread();
thread.start();
System.out.println(thread.getState());
//运行结果：
RUNNABLE
-
Blocked： 阻塞的（被同步锁或者IO锁阻塞）。表示线程阻塞于锁，线程阻塞在进入
synchronized关键字修饰的方法或代码块(等待获取锁)时的状态。比如前面有一个临界区的代码需要执行，那么线程就需要等待，它就会进入这个状态。它一般是从RUNNABLE状态转化过来的。如果线程获取到锁，它将变成RUNNABLE状态
Thread t = new Thread(new Runnable
void run()
synchronized (lock) // 阻塞于这里，变为Blocked状态
// dothings
);
t.getState(); //新建之前，还没开始调用start方法，处于New状态
t.start(); //调用start方法，就会进入Runnable状态
-
WAITING : 永久等待状态，进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（比如通知）。处于该状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被显式地唤醒，否则会处于无限期等待的状态。一般
Object.wait。
Thread t = new Thread(new Runnable
void run()
synchronized (lock) // Blocked
// dothings
while (!condition)
lock.wait(); // into Waiting
);
t.getState(); // New
t.start(); // Runnable
-
TIMED_WATING: 等待指定的时间重新被唤醒的状态。有一个计时器在里面计算的，最常见就是使用
Thread.sleep方法触发，触发后，线程就进入了Timed_waiting状态，随后会由计时器触发，再进入Runnable状态。
Thread t = new Thread(new Runnable
void run()
Thread.sleep(1000); // Timed_waiting
);
t.getState(); // New
t.start(); // Runnable
-
终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完成。
再来看个代码demo吧：
/**
* 关注公众号：捡田螺的小男孩
*/
public class ThreadTest
private static Object object = new Object();
public static void main(String[] args) throws Exception
Thread thread = new Thread(new Runnable()
@Override
public void run()
try
for(int i = 0; i< 1000; i++)
System.out.print("");
Thread.sleep(500);
synchronized (object)
object.wait();
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
);
Thread thread1 = new Thread(new Runnable()
@Override
public void run()
try
synchronized (object)
Thread.sleep(1000);
Thread.sleep(1000);
synchronized (object)
object.notify();
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
);
System.out.println("1"+thread.getState());
thread.start();
thread1.start();
System.out.println("2"+thread.getState());
while (thread.isAlive())
System.out.println("---"+thread.getState());
Thread.sleep(100);
System.out.println("3"+thread.getState());
运行结果:
1NEW
2RUNNABLE
---RUNNABLE
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
10. synchronized和ReentrantLock的区别？
-
Synchronized是依赖于JVM实现的，而ReenTrantLock是API实现的。 -
在
Synchronized优化以前，synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的，但是自从Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者性能就差不多了。 -
Synchronized的使用比较方便简洁，它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，最好在finally中声明释放锁。 -
ReentrantLock可以指定是公平锁还是⾮公平锁。⽽synchronized只能是⾮公平锁。 -
ReentrantLock可响应中断、可轮回，而Synchronized是不可以响应中断的
11. wait(),notify()和suspend(),resume()之间的区别
-
wait()方法使得线程进入阻塞等待状态，并且释放锁 -
notify()唤醒一个处于等待状态的线程，它一般跟wait（）方法配套使用。 -
suspend()使得线程进入阻塞状态，并且不会自动恢复，必须对应的resume()被调用，才能使得线程重新进入可执行状态。suspend()方法很容易引起死锁问题。 -
resume()方法跟suspend()方法配套使用。
suspend()不建议使用,因为suspend()方法在调用后，线程不会释放已经占有的资 源（比如锁），而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。
12. CAS？CAS 有什么缺陷，如何解决？
CAS,全称是Compare and Swap，翻译过来就是比较并交换；
CAS涉及3个操作数，内存地址值V，预期原值A，新值B；如果内存位置的值V与预期原A值相匹配，就更新为新值B，否则不更新
CAS有什么缺陷？
-
ABA 问题
并发环境下，假设初始条件是A，去修改数据时，发现是A就会执行修改。但是看到的虽然是A，中间可能发生了A变B，B又变回A的情况。此时A已经非彼A，数据即使成功修改，也可能有问题。
可以通过AtomicStampedReference 解决ABA问题，它，一个带有标记的原子引用类，通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。
-
循环时间长开销
自旋CAS，如果一直循环执行，一直不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。很多时候，CAS思想体现，是有个自旋次数的，就是为了避开这个耗时问题~
-
只能保证一个变量的原子操作。
CAS 保证的是对一个变量执行操作的原子性，如果对多个变量操作时，CAS 目前无法直接保证操作的原子性的。可以通过这两个方式解决这个问题：1. 使用互斥锁来保证原子性； 2.将多个变量封装成对象，通过AtomicReference来保证原子性。
有兴趣的朋友可以看看我之前的这篇实战文章哈~CAS乐观锁解决并发问题的一次实践
13. 说说CountDownLatch与CyclicBarrier 区别
CountDownLatch和CyclicBarrier都用于让线程等待，达到一定条件时再运行。主要区别是：
-
CountDownLatch：一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行;
-
CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再继续一起执行。
举个例子吧：
CountDownLatch：假设老师跟同学约定周末在公园门口集合，等人齐了再发门票。那么，发门票（这个主线程），需要等各位同学都到齐（多个其他线程都完成），才能执行。
CyclicBarrier:多名短跑运动员要开始田径比赛，只有等所有运动员准备好，裁判才会鸣枪开始，这时候所有的运动员才会疾步如飞。
14. 什么是多线程环境下的伪共享
14.1 什么是伪共享？
CPU的缓存是以缓存行(cache line)为单位进行缓存的，当多个线程修改相互独立的变量，而这些变量又处于同一个缓存行时就会影响彼此的性能。这就是伪共享
现代计算机计算模型:
-
CPU执行速度比内存速度快好几个数量级，为了提高执行效率，现代计算机模型演变出CPU、缓存（L1，L2，L3），内存的模型。
-
CPU执行运算时，如先从L1缓存查询数据，找不到再去L2缓存找，依次类推，直到在内存获取到数据。
-
为了避免频繁从内存获取数据，聪明的科学家设计出缓存行，缓存行大小为64字节。
也正是因为缓存行的存在，就导致了伪共享问题，如图所示：
假设数据a、b被加载到同一个缓存行。
-
当线程1修改了a的值，这时候CPU1就会通知其他CPU核，当前缓存行（Cache line）已经失效。
-
这时候，如果线程2发起修改b，因为缓存行已经失效了，所以「core2 这时会重新从主内存中读取该 Cache line 数据」。读完后，因为它要修改b的值，那么CPU2就通知其他CPU核，当前缓存行（Cache line）又已经失效。
-
酱紫，如果同一个Cache line的内容被多个线程读写，就很容易产生相互竞争，频繁回写主内存，会大大降低性能。
14.2 如何解决伪共享问题
既然伪共享是因为相互独立的变量存储到相同的Cache line导致的，一个缓存行大小是64字节。那么，我们就可以使用空间换时间的方法，即数据填充的方式，把独立的变量分散到不同的Cache line~
来看个例子:
/**
* 更多干货内容，关注公众号：捡田螺的小男孩
*/
public class FalseShareTest
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
Rectangle rectangle = new Rectangle();
long beginTime = System.currentTimeMillis();
Thread thread1 = new Thread(() ->
for (int i = 0; i < 100000000; i++)
rectangle.a = rectangle.a + 1;
);
Thread thread2 = new Thread(() ->
for (int i = 0; i < 100000000; i++)
rectangle.b = rectangle.b + 1;
);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("执行时间" + (System.currentTimeMillis() - beginTime));
class Rectangle
volatile long a;
volatile long b;
//运行结果：
执行时间2815
一个long类型是8字节，我们在变量a和b之间不上7个long类型变量呢，输出结果是啥呢？如下：
class Rectangle
volatile long a;
long a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7;
volatile long b;
//运行结果
执行时间1113
可以发现利用填充数据的方式，让读写的变量分割到不同缓存行，可以很好挺高性能~
15. Fork/Join框架的理解
Fork/Join框架是Java7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。
Fork/Join框架需要理解两个点，「分而治之」和「工作窃取算法」。
分而治之
以上Fork/Join框架的定义，就是分而治之思想的体现啦
工作窃取算法
把大任务拆分成小任务，放到不同队列执行，交由不同的线程分别执行时。有的线程优先把自己负责的任务执行完了，其他线程还在慢慢悠悠处理自己的任务，这时候为了充分提高效率，就需要工作盗窃算法啦~
工作盗窃算法就是，「某个线程从其他队列中窃取任务进行执行的过程」。一般就是指做得快的线程（盗窃线程）抢慢的线程的任务来做，同时为了减少锁竞争，通常使用双端队列，即快线程和慢线程各在一端。
16. 聊聊ThreadLocal原理？
ThreadLocal的内存结构图
为了对ThreadLocal有个宏观的认识，我们先来看下ThreadLocal的内存结构图
从内存结构图，我们可以看到：
-
Thread类中，有个ThreadLocal.ThreadLocalMap的成员变量。 -
ThreadLocalMap内部维护了Entry数组，每个Entry代表一个完整的对象，key是ThreadLocal本身，value是ThreadLocal的泛型对象值。
关键源码分析
对照着关键源码来看，更容易理解一点哈~
首先看下Thread类的源码，可以看到成员变量ThreadLocalMap的初始值是为null
public class Thread implements Runnable
//ThreadLocal.ThreadLocalMap是Thread的属性
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
成员变量ThreadLocalMap的关键源码如下：
static class ThreadLocalMap
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>>
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v)
super(k);
value = v;
//Entry数组
private Entry[] table;
// ThreadLocalMap的构造器，ThreadLocal作为key
ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue)
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
size = 1;
setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
ThreadLocal类中的关键set()方法：
public void set(T value)
Thread t = Thread.currentThread(); //获取当前线程t
ThreadLocalMap map = getMap(t); //根据当前线程获取到ThreadLocalMap
if (map != null) //如果获取的ThreadLocalMap对象不为空
map.set(this, value); //K，V设置到ThreadLocalMap中
else
createMap(t, value); //创建一个新的ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t)
return t.threadLocals; //返回Thread对象的ThreadLocalMap属性
void createMap(Thread t, T firstValue) //调用ThreadLocalMap的构造函数
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); this表示当前类ThreadLocal
ThreadLocal类中的关键get()方法
public T get()
Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程t
ThreadLocalMap map = getMap(t);//根据当前线程获取到ThreadLocalMap
if (map != null) //如果获取的ThreadLocalMap对象不为空
//由this（即ThreadLoca对象）得到对应的Value，即ThreadLocal的泛型值
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
return setInitialValue(); //初始化threadLocals成员变量的值
private T setInitialValue()
T value = initialValue(); //初始化value的值
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t); //以当前线程为key，获取threadLocals成员变量，它是一个ThreadLocalMap
if (map != null)
map.set(this, value); //K，V设置到ThreadLocalMap中
else
createMap(t, value); //实例化threadLocals成员变量
return value;
所以怎么回答ThreadLocal的实现原理？如下，最好是能结合以上结构图一起说明哈~
-
Thread线程类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadLocals，即每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap。 -
ThreadLocalMap内部维护着Entry数组，每个Entry代表一个完整的对象，key是ThreadLocal本身，value是ThreadLocal的泛型值。 -
并发多线程场景下，每个线程
Thread，在往ThreadLocal里设置值的时候，都是往自己的ThreadLocalMap里存，读也是以某个ThreadLocal作为引用，在自己的map里找对应的key，从而可以实现了线程隔离。
大家可以看下我之前这篇文章哈： ThreadLocal的八个关键知识点
17. TreadLocal为什么会导致内存泄漏呢？
-
弱引用导致的内存泄漏呢？
-
key是弱引用，GC回收会影响ThreadLocal的正常工作嘛？
-
ThreadLocal内存泄漏的demo
17.1 弱引用导致的内存泄漏呢？
我们先来看看TreadLocal的引用示意图哈：
关于ThreadLocal内存泄漏，网上比较流行的说法是这样的：
ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，当ThreadLocal变量被手动设置为null，即一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，当系统GC时，ThreadLocal一定会被回收。这样的话，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话(比如线程池的核心线程)，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread变量 -> Thread对象 -> ThreaLocalMap -> Entry -> value -> Object 永远无法回收，造成内存泄漏。
当ThreadLocal变量被手动设置为null后的引用链图：
实际上，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况。所以也加上了一些防护措施：即在ThreadLocal的get,set,remove方法，都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。
源代码中，是有体现的，如ThreadLocalMap的set方法：
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value)
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)])
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
e.value = value;
return;
//如果k等于null,则说明该索引位之前放的key(threadLocal对象)被回收了,这通常是因为外部将threadLocal变量置为null,
//又因为entry对threadLocal持有的是弱引用,一轮GC过后,对象被回收。
//这种情况下,既然用户代码都已经将threadLocal置为null,那么也就没打算再通过该对象作为key去取到之前放入threadLocalMap的value, 因此ThreadLocalMap中会直接替换调这种不新鲜的entry。
if (k == null)
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
//触发一次Log2(N)复杂度的扫描,目的是清除过期Entry
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
如ThreadLocal的get方法：
public T get()
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
//去ThreadLocalMap获取Entry，方法里面有key==null的清除逻辑
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
return setInitialValue();
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key)
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
Entry e = table[i];
if (e != null && e.get() == key)
return e;
else
//里面有key==null的清除逻辑
return getEntryAfterMiss(key, i, e);
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e)
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
while (e != null)
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
return e;
// Entry的key为null,则表明没有外部引用,且被GC回收,是一个过期Entry
if (k == null)
expungeStaleEntry(i); //删除过期的Entry
else
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
return null;
17.2 key是弱引用，GC回收会影响ThreadLocal的正常工作嘛？
有些小伙伴可能有疑问，ThreadLocal的key既然是弱引用.会不会GC贸然把key回收掉，进而影响ThreadLocal的正常使用？
弱引用:具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。如果一个对象只有弱引用存在了，则下次GC将会回收掉该对象（不管当前内存空间足够与否）
其实不会的，因为有ThreadLocal变量引用着它，是不会被GC回收的，除非手动把ThreadLocal变量设置为null，我们可以跑个demo来验证一下：
public class WeakReferenceTest
public static void main(String[] args)
Object object = new Object();
WeakReference<Object> testWeakReference = new WeakReference<>(object);
System.out.println("GC回收之前，弱引用："+testWeakReference.get());
//触发系统垃圾回收
System.gc();
System.out.println("GC回收之后，弱引用："+testWeakReference.get());
//手动设置为object对象为null
object=null;
System.gc();
System.out.println("对象object设置为null，GC回收之后，弱引用："+testWeakReference.get());
运行结果：
GC回收之前，弱引用：java.lang.Object@7b23ec81
GC回收之后，弱引用：java.lang.Object@7b23ec81
对象object设置为null，GC回收之后，弱引用：null
结论就是，小伙伴放下这个疑惑了，哈哈~
17.3 ThreadLocal内存泄漏的demo
给大家来看下一个内存泄漏的例子，其实就是用线程池，一直往里面放对象
public class ThreadLocalTestDemo
private static ThreadLocal<TianLuoClass> tianLuoThreadLocal = new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 1, TimeUnit.MINUTES, new LinkedBlockingQueue<>());
for (int i = 0; i < 10; ++i)
threadPoolExecutor.execute(new Runnable()
@Override
public void run()
System.out.println("创建对象：");
TianLuoClass tianLuoClass = new TianLuoClass();
tianLuoThreadLocal.set(tianLuoClass);
tianLuoClass = null; //将对象设置为 null，表示此对象不在使用了
// tianLuoThreadLocal.remove();
);
Thread.sleep(1000);
static class TianLuoClass
// 100M
private byte[] bytes = new byte[100 * 1024 * 1024];
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
Exception in thread "pool-1-thread-4" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.example.dto.ThreadLocalTestDemo$TianLuoClass.<init>(ThreadLocalTestDemo.java:33)
at com.example.dto.ThreadLocalTestDemo$1.run(ThreadLocalTestDemo.java:21)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
运行结果出现了OOM，tianLuoThreadLocal.remove();加上后，则不会OOM。
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
创建对象：
......
我们这里没有手动设置tianLuoThreadLocal变量为null，但是还是会内存泄漏。因为我们使用了线程池，线程池有很长的生命周期，因此线程池会一直持有tianLuoClass对象的value值，即使设置tianLuoClass = null;引用还是存在的。这就好像，你把一个个对象object放到一个list列表里，然后再单独把object设置为null的道理是一样的，列表的对象还是存在的。
public static void main(String[] args)
List<Object> list = new ArrayList<>();
Object object = new Object();
list.add(object);
object = null;
System.out.println(list.size());
//运行结果
1
所以内存泄漏就这样发生啦，最后内存是有限的，就抛出了OOM了。如果我们加上threadLocal.remove();，则不会内存泄漏。为什么呢？因为threadLocal.remove();会清除Entry，源码如下：
private void remove(ThreadLocal<?> key)
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)])
if (e.get() == key)
//清除entry
e.clear();
expungeStaleEntry(i);
return;
18 为什么ThreadLocalMap 的 key是弱引用，设计理念是？
通过阅读ThreadLocal的源码，我们是可以看到Entry的Key是设计为弱引用的(ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为Key的)。为什么要设计为弱引用呢？
我们先来回忆一下四种引用：
-
强引用:我们平时
new了一个对象就是强引用，例如Object obj = new Object();即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory错误也不会回收这种对象。 -
软引用：如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。
-
弱引用:具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。如果一个对象只有弱引用存在了，则下次GC将会回收掉该对象（不管当前内存空间足够与否）。
-
虚引用:如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。
我们先来看看官方文档，为什么要设计为弱引用：
To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
为了应对非常大和长时间的用途，哈希表使用弱引用的 key。
我再把ThreadLocal的引用示意图搬过来：
下面我们分情况讨论：
-
如果
Key使用强引用：当ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用的话，如果没有手动删除，ThreadLocal就不会被回收，会出现Entry的内存泄漏问题。 -
如果
Key使用弱引用：当ThreadLocal的对象被回收了，因为ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value则在下一次ThreadLocalMap调用set,get，remove的时候会被清除。
因此可以发现，使用弱引用作为Entry的Key，可以多一层保障：弱引用ThreadLocal不会轻易内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
实际上，我们的内存泄漏的根本原因是，不再被使用的Entry，没有从线程的ThreadLocalMap中删除。一般删除不再使用的Entry有这两种方式：
-
一种就是，使用完
ThreadLocal，手动调用remove()，把Entry从ThreadLocalMap中删除 -
另外一种方式就是：
ThreadLocalMap的自动清除机制去清除过期Entry.（ThreadLocalMap的get(),set()时都会触发对过期Entry的清除）
19. 如何保证父子线程间的共享ThreadLocal数据
我们知道ThreadLocal是线程隔离的，如果我们希望父子线程共享数据，如何做到呢？可以使用InheritableThreadLocal。先来看看demo：
public class InheritableThreadLocalTest
public static void main(String[] args)
ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
InheritableThreadLocal<String> inheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
threadLocal.set("关注公众号：捡田螺的小男孩");
inheritableThreadLocal.set("关注公众号：程序员田螺");
Thread thread = new Thread(()->
System.out.println("ThreadLocal value " + threadLocal.get());
System.out.println("InheritableThreadLocal value " + inheritableThreadLocal.get());
);
thread.start();
//运行结果
ThreadLocal value null
InheritableThreadLocal value 关注公众号：程序员田螺
可以发现，在子线程中，是可以获取到父线程的 InheritableThreadLocal 类型变量的值，但是不能获取到 ThreadLocal 类型变量的值。
获取不到ThreadLocal 类型的值，我们可以好理解，因为它是线程隔离的嘛。InheritableThreadLocal 是如何做到的呢？原理是什么呢？
在Thread类中，除了成员变量threadLocals之外，还有另一个成员变量：inheritableThreadLocals。它们两类型是一样的：
public class Thread implements Runnable
ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
Thread类的init方法中，有一段初始化设置：
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals)
......
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
/* Stash the specified sta以上是关于四万字！多线程50问！的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章