架构师必备之面试题整理——多线程并发技术要点！

Posted 2021-03-07

一、概念

什么是线程

• 一个线程要执行任务,必须得有线程

• 一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行的

• 一个线程执行任务是串行的,也就是说一个线程,同一时间内,只能执行一个任务

多线程原理

• 同一时间,CPU只能处理1条线程,只有一条线程在工作(执行)

• 多线程并发(同时)执行,其实质是CPU快速的在多线程之间调度(切换)

如果线程过多,会怎样?

• CPU在N多条线程中调度,会消耗大量的cpu资源

• 每条线程被调度执行的频率越低(线程的执行效率低)

多线程的优点

• 能适当提高程序的执行效率

• 能适当提高资源的利用率(CPU 内存利用率等)

多线程的缺点

• 创建线程是有开销的，ios下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间

• 如果开启大量的线程,会降低程序的性能

• 程序越多CPU的线程上的开销就越大

• 程序设计更加复杂:线程之间的通讯,多线程的数据共享

主线程的主要作用

• 显示和刷新UI界面

• 处理UI事件(比如点击事件,滚动事件,拖拽事件等)

主线程的使用注意

• 别将比较耗时的操作放在主线程中,会导致UI界面的卡顿

• 将耗时操作放在子线程(后台线程,非主线程)

二、多线程的4种方案

三、常见多线程面试题：

下面这些是我在不同时间不同地点喜欢问的Java线程问题。我没有提供答案，但只要可能我会给你线索，有些时候这些线索足够回答问题。

1.现在有T1、T2、T3三个线程，你怎样保证T2在T1执行完后执行，T3在T2执行完后执行？

这个线程问题通常会在第一轮或电话面试阶段被问到，目的是检测你对”join”方法是否熟悉。这个多线程问题比较简单，可以用join方法实现。

2.在Java中Lock接口比synchronized块的优势是什么？你需要实现一个高效的缓存，它允许多个用户读，但只允许一个用户写，以此来保持它的完整性，你会怎样去实现它？

lock接口在多线程和并发编程中最大的优势是它们为读和写分别提供了锁，它能满足你写像ConcurrentHashMap这样的高性能数据结构和有条件的阻塞。Java线程面试的问题越来越会根据面试者的回答来提问。我强烈建议在你去参加多线程的面试之前认真读一下Locks，因为当前其大量用于构建电子交易终统的客户端缓存和交易连接空间。

3.在java中wait和sleep方法的不同？

通常会在电话面试中经常被问到的Java线程面试问题。最大的不同是在等待时wait会释放锁，而sleep一直持有锁。Wait通常被用于线程间交互，sleep通常被用于暂停执行。

4.用Java写代码来解决生产者——消费者问题。

与上面的问题很类似，但这个问题更经典，有些时候面试都会问下面的问题。在Java中怎么解决生产者——消费者问题，当然有很多解决方法，我已经分享了一种用阻塞队列实现的方法。有些时候他们甚至会问怎么实现哲学家进餐问题。

5.你将如何使用thread dump？你将如何分析Thread dump？

在UNIX中你可以使用kill -3，然后thread dump将会打印日志，在windows中你可以使用”CTRL+Break”。非常简单和专业的线程面试问题，但是如果他问你怎样分析它，就会很棘手。

6.**用Java编程一个会导致死锁的程序，你将怎么解决？**

这是我最喜欢的Java线程面试问题，因为即使死锁问题在写多线程并发程序时非常普遍，但是很多侯选者并不能写deadlock free code（无死锁代码？），他们很挣扎。只要告诉他们，你有N个资源和N个线程，并且你需要所有的资源来完成一个操作。为了简单这里的n可以替换为2，越大的数据会使问题看起来更复杂。通过避免Java中的死锁来得到关于死锁的更多信息。

7.你在多线程环境中遇到的共同的问题是什么？你是怎么解决它的？

多线程和并发程序中常遇到的有Memory-interface、竞争条件、死锁、活锁和饥饿。问题是没有止境的，如果你弄错了，将很难发现和调试。这是大多数基于面试的，而不是基于实际应用的Java线程问题。

8.为什么我们调用start()方法时会执行run()方法，为什么我们不能直接调用run()方法？

这是一个非常经典的java多线程面试问题。这也是我刚开始写线程程序时候的困惑。现在这个问题通常在电话面试或者是在初中级Java面试的第一轮被问到。这个问题的回答应该是这样的，当你调用start()方法时你将创建新的线程，并且执行在run()方法里的代码。但是如果你直接调用run()方法，它不会创建新的线程也不会执行调用线程的代码。

9.Java中的volatile关键是什么作用？怎样使用它？在Java中它跟synchronized方法有什么不同？

自从Java 5和Java内存模型改变以后，基于volatile关键字的线程问题越来越流行。应该准备好回答关于volatile变量怎样在并发环境中确保可见性、顺序性和一致性。

10.**什么是不可变对象，它对写并发应用有什么帮助？**

另一个多线程经典面试问题，并不直接跟线程有关，但间接帮助很多。这个java面试问题可以变的非常棘手，如果他要求你写一个不可变对象，或者问你为什么String是不可变的。

四、多线程并发的学习思路：

五、总结

其实，很多面试官都清楚，初级程序员对于多线程的掌握度几乎为零。但是面试环节中，很多面试官都会抱着试一试的态度去提问一两道多线程的题目。其目的不是为了难为面试者，也不是为了彰显面试的“高大上”，而是为了区分一般人才与优质人才。最后一点大家谨记：

在找工作的时候，除了做些相关面试和准备熟悉以前做的项目之外，还应该学习新的知识。毕竟，每多学一点，成功找到工作的机会就大一点。而且，IT这行，技术发展过于快速，如果没有学习新知识的动力，终究会被淘汰。

因为学习实在是很枯燥无味。学习是一个长期投资，短期很难道看到收益。所以学习这块最好可以给自己定一个目标，每天学习一点，慢慢的会达到的。如果没有动力的话，可以给自己设置奖励。这是可以激发学习的兴趣的。还有一点，今天能坐完的事情，绝对不要留给明天。毕竟，人都是有惰性的。你要相信你自己，今天的你能做的没有做，明天的你也不会做的。

写在最后：

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