Java面试问题——线程全面详解总结

Posted 2022-02-13

一、多线程是什么？为什么要用多线程？

介绍多线程之前要介绍线程，介绍线程则离不开进程。

首先进程 ：是一个正在执行中的程序，每一个进程执行都有一个执行顺序，该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元；

线程：就是进程中的一个独立控制单元，线程在控制着进程的执行。一个进程中至少有一个进程。

多线程：一个进程中不只有一个线程。

为什么要用多线程：

• 为了更好的利用cpu的资源，如果只有一个线程，则第二个任务必须等到第一个任务结束后才能进行，如果使用多线程则在主线程执行任务的同时可以执行其他任务，而不需要等待；
• 进程之间不能共享数据，线程可以；
• 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源，创建线程代价比较小；
• Java语言内置了多线程功能支持，简化了java多线程编程。

二、线程的生命周期：

新建 ：从新建一个线程对象到程序start() 这个线程之间的状态，都是新建状态；

就绪 ：线程对象调用start()方法后，就处于就绪状态，等到JVM里的线程调度器的调度；

运行 ：就绪状态下的线程在获取CPU资源后就可以执行run(),此时的线程便处于运行状态，运行状态的线程可变为就绪、阻塞及死亡三种状态。

等待/阻塞/睡眠 ：在一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法后会失去所占有的资源，从而进入阻塞状态，在睡眠结束后可重新进入就绪状态。

终止 ：run（）方法完成后或发生其他终止条件时就会切换到终止状态。

三、创建线程的方法（还有其他方法）：

1、继承Thread类：

步骤： 、定义类继承Thread；

• 复写Thread类中的run方法；

目的：将自定义代码存储在run方法，让线程运行

• 调用线程的start方法：

该方法有两步：启动线程，调用run方法。

2、实现Runnable接口：接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为run 的无参方法。

实现步骤： 、定义类实现Runnable接口

• 覆盖Runnable接口中的run方法
  将线程要运行的代码放在该run方法中。
• 通过Thread类建立线程对象。
• 将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
  自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。所以要让线程执行指定对象的run方法就要先明确run方法所属对象
• 调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

3、通过Callable和Future创建线程：

实现步骤：

• 创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，改方法将作为线程执行体，且具有返回值。
• 创建Callable实现类的实例，使用FutrueTask类进行包装Callable对象，FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值
• 使用FutureTask对象作为Thread对象启动新线程。
• 调用FutureTask对象的get（）方法获取子线程执行结束后的返回值。

四、继承Thread类和实现Runnable接口、实现Callable接口的区别。

继承Thread：线程代码存放在Thread子类run方法中。

• 优势：编写简单，可直接用this.getname（）获取当前线程，不必使用Thread.currentThread（）方法。
• 劣势：已经继承了Thread类，无法再继承其他类。

实现Runnable：线程代码存放在接口的子类的run方法中。

• 优势：避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象，非常适合多线程处理同一份资源的情形。
• 劣势：比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread（）方法、无返回值。

实现Callable：

• 优势：有返回值、避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象，非常适合多线程处理同一份资源的情形。
• 劣势：比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread（）方法建议使用实现接口的方式创建多线程。

五、线程状态管理

1、线程睡眠---sleep：

线程睡眠的原因：线程执行的太快，或需要强制执行到下一个线程。

线程睡眠的方法（两个）：sleep（long millis）在指定的毫秒数内让正在执行的线程休眠。

sleep（long millis，int nanos）在指定的毫秒数加指定的纳秒数内让正在执行的线程休眠。

线程睡眠的代码演示：

public class SynTest 
    public static void main(String[] args) 
        new Thread(new CountDown(),"倒计时").start();
    

class CountDown implements Runnable
    int time = 10;
    public void run() 
        while (true) 
            if(time>=0)
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + time--);
                try 
                    Thread.sleep(1000);
                    //睡眠时间为1秒
                
                catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            
        
    

每隔一秒则会打印一次，打印结果为：

倒计时:10
倒计时:9
倒计时:8
倒计时:7
倒计时:6
倒计时:5
倒计时:4
倒计时:3
倒计时:2
倒计时:1
倒计时:0

扩展：
Java线程调度是Java多线程的核心，只有良好的调度，才能充分发挥系统的性能，提高程序的执行效率。但是不管程序员怎么编写调度，只能最大限度的影响线程执行的次序，而不能做到精准控制。因为使用sleep方法之后，线程是进入阻塞状态的，只有当睡眠的时间结束，才会重新进入到就绪状态，而就绪状态进入到运行状态，是由系统控制的，我们不可能精准的去干涉它，所以如果调用Thread.sleep(1000)使得线程睡眠1秒，可能结果会大于1秒。

总结

同步的前提：

1. 必须要有两个或者两个以上的线程。
2. 必须是多个线程使用同一个锁。
3. 必须保证同步中只能有一个线程在运行。
4. 只能同步方法，不能同步变量和类。
5. 不必同步类中所有方法，类可以拥有同步和非同步的方法。
6. 如果一个线程在对象上获得一个锁，就没有任何其他线程可以进入（该对象的）类中的任何一个同步方法。
7. 线程睡眠时，它所持的任何锁都不会释放。
   • 好处：解决了多线程的安全问题。
   • 弊端：多个线程需要判断，消耗资源，降低效率。

如何找问题？

1. 明确哪些代码是多线程运行代码。
2. 明确共享数据。
3. 明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

写在最后

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