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Java中线程的相关知识点汇总

Leither公会 2018-07-01

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    Java中线程的相关知识点汇总· Java中线程的相关知识点汇总 

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  1. Java创建线程之后,直接调用start()方法和run()的区别。 
    start()方法被用来启动新创建的线程,而且start()内部调用了run()方法,这和直接调用run()方法的效果不一样。当你调用run()方法的时候,只会是在原来的线程中调用,没有新的线程启动,start()方法才会启动新线程。

  2. Java中Runnable和Callable有什么不同? 
    Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了,Callable是在JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的 call() 方法可以返回值和抛出异常,而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。

  3. 什么是线程? 
    线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。程序员可以通过它进行多处理器编程,你可以使用多线程对运算密集型任务提速。比如,如果一个线程完成一个任务要100毫秒,那么用十个线程完成改任务只需10毫秒。

  4. 进程和线程的区别? 
    一个进程是一个独立(self contained)的运行环境,它可以被看作一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。Java运行环境是一个包含了不同的类和程序的单一进程。线程可以被称为轻量级进程。线程需要较少的资源来创建和驻留在进程中,并且可以共享进程中的资源。

  5. 多线程编程的好处是什么? 
    在多线程程序中,多个线程被并发的执行以提高程序的效率,CPU不会因为某个线程需要等待资源而进入空闲状态。多个线程共享堆内存(heap memory),因此创建多个线程去执行一些任务会比创建多个进程更好。举个例子,Servlets比CGI更好,是因为Servlets支持多线程而CGI不支持。

  6. 用户线程和守护线程有什么区别? 
    当我们在Java程序中创建一个线程,它就被称为用户线程。一个守护线程是在后台执行并且不会阻止JVM终止的线程。当没有用户线程在运行的时候,JVM关闭程序并且退出。一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。

  7. 我们如何创建一个线程? 
    有两种创建线程的方法:一是实现Runnable接口,然后将它传递给Thread的构造函数,创建一个Thread对象;二是直接继承Thread类。

  8. 有哪些不同的线程生命周期? 
    当我们在Java程序中新建一个线程时,它的状态是New。当我们调用线程的start()方法时,状态被改变为Runnable。线程调度器会为Runnable线程池中的线程分配CPU时间并且讲它们的状态改变为Running。其他的线程状态还有Waiting,Blocked和Dead。

  9. 如何让正在运行的线程暂停一段时间? 
    可以使用Thread类的Sleep()方法让线程暂停一段时间。需要注意的是,这并不会让线程终止,一旦从休眠中唤醒线程,线程的状态将会被改变为Runnable,并且根据线程调度,它将得到执行。

  10. 你对线程优先级的理解是什么? 
    每一个线程都是有优先级的,一般来说,高优先级的线程在运行时会具有优先权,但这依赖于线程调度的实现,这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级,但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个int变量(从1-10),1代表最低优先级,10代表最高优先级。

  11. 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)?

    1. 线程调度器是一个操作系统服务,它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它,它的执行便依赖于线程调度器的实现。

    2. 时间分片是指将可用的CPU时间分配给可用的Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。线程调度并不受到Java虚拟机控制,所以由应用程序来控制它是更好的选择(也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级)。


  12. 在多线程中,什么是上下文切换(context-switching)? 
    上下文切换是存储和恢复CPU状态的过程,它使得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。

  13. 你如何确保main()方法所在的线程是Java程序最后结束的线程? 
    我们可以使用Thread类的
    join()方法来确保所有程序创建的线程在main()方法退出前结束。

  14. 线程之间是如何通信的? 
    当线程间是可以共享资源时,线程间通信是协调它们的重要的手段。Object类中wait()、notify()、notifyAll()方法可以用于线程间通信关于资源的锁的状态。

  15. 为什么线程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定义在Object类里?

  16. 说法1:JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的,每个对象都有锁,通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中,线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说,由于wait,notify和notifyAll都是锁级别的操作,所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。

    说法2: Java的每个对象中都有一个锁(monitor,也可以称为监视器) ,并且wait()、notify()等方法用于等待对象的锁或者通知其他线程对象的监视器可用。在Java的线程中并没有可供任何对象使用的锁和同步器。这就是为什么这些方法是Object类的一部分,这样Java的每一个类都有用于线程间通信的基本方法。


  17. 为什么wait(), notify()和notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用? 
    当一个线程需要调用对象的wait()方法的时候,这个线程必须拥有该对象的锁,接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的notify()方法。同样的,当一个线程需要调用对象的notify()方法时,它会释放这个对象的锁,以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁,这样就只能通过同步来实现,所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。

  18. 为什么Thread类的sleep()和yield()方法是静态的? 
    Thread类的sleep()和yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作,并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

  19. Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的区别? 
    interrupted() 和 isInterrupted()的主要区别是前者会将中断状态清除而后者不会。Java多线程的中断机制是用内部标识来实现的,调用Thread.interrupt()来中断一个线程就会设置中断标识为true。当中断线程调用静态方法Thread.interrupted()来检查中断状态时,中断状态会被清零。而非静态方法isInterrupted()用来查询其它线程的中断状态且不会改变中断状态标识。简单的说就是任何抛出InterruptedException异常的方法都会将中断状态清零。无论如何,一个线程的中断状态有有可能被其它线程调用中断来改变。

  20. 如何确保线程安全? 
    在Java中可以有很多方法来保证线程安全——同步,使用原子类(atomic concurrent classes),实现并发锁,使用volatile关键字,使用不变类和线程安全类。

  21. volatile关键字在Java中有什么作用? 
    当我们使用volatile关键字去修饰变量的时候,
    所有线程都会直接读取该变量并且不缓存它。这就确保了线程读取到的变量是同内存中是一致的。

  22. 同步方法和同步块,哪个是更好的选择? 
    同步块是更好的选择,因为它不会锁住整个对象(当然你也可以让它锁住整个对象)。同步方法会锁住整个对象,哪怕这个类中有多个不相关联的同步块,这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。

  23. 如何创建守护线程? 
    使用Thread类的setDaemon(true)方法可以将线程设置为守护线程,需要注意的是,
    需要在调用start()方法前调用这个方法,否则会抛出IllegalThreadStateException异常。

  24. 什么是ThreadLocal? 
    ThreadLocal用于创建线程的本地变量,我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量,所以这些变量不是线程安全的,我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候,我们可以选择ThreadLocal变量。 每个线程都会拥有他们自己的Thread变量,它们可以使用get()\set()方法去获取他们的默认值或者在线程内部改变他们的值。ThreadLocal实例通常是希望它们同线程状态关联起来是private static属性。

  25. 什么是Thread Group?为什么建议使用它? 
    ThreadGroup是一个类,它的目的是提供关于线程组的信息。 ThreadGroup API比较薄弱,它并没有比Thread提供了更多的功能。它有两个主要的功能:一是获取线程组中处于活跃状态线程的列表;二是设置为线程设置未捕获异常处理器(catch exception handler)。但在Java 1.5中Thread类也添加了setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) 方法,所以ThreadGroup是已经过时的,不建议继续使用。

  26. 什么是Java线程转储(Thread Dump),如何得到它? 
    线程转储是一个JVM活动线程的列表,它对于分析系统瓶颈和死锁非常有用。有很多方法可以获取线程转储——使用Profiler,Kill -3命令,jstack工具等等。

  27. 什么是死锁(Deadlock)?如何分析和避免死锁? 
    死锁是指两个以上的线程永远阻塞的情况,这种情况产生至少需要两个以上的线程和两个以上的资源。 分析死锁,我们需要查看Java应用程序的线程转储。我们需要找出那些状态为BLOCKED的线程和他们等待的资源。每个资源都有一个唯一的id,用这个id我们可以找出哪些线程已经拥有了它的对象锁。 避免嵌套锁,只在需要的地方使用锁和避免无限期等待是避免死锁的通常办法。

  28. 如何避免死锁? 
    Java多线程中的死锁 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题,因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务,死锁的发生必须满足以下四个条件:

    避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件,将系统中所有的资源设置标志位、排序,规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序(升序或降序)做操作来避免死锁。

    1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。

    2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。

    3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。

    4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

  29. 什么是Java Timer类? 
    如何创建一个有特定时间间隔的任务? java.util.Timer是一个工具类,可以用于安排一个线程在未来的某个特定时间执行。Timer类可以用安排一次性任务或者周期任务。 java.util.TimerTask是一个实现了Runnable接口的抽象类,我们需要去继承这个类来创建我们自己的定时任务并使用Timer去安排它的执行。

  30. 什么是线程池?如何创建一个Java线程池? 
    一个线程池管理了一组工作线程,同时它还包括了一个用于放置等待执行的任务的队列。 java.util.concurrent.Executors提供了一个java.util.concurrent.Executor接口的实现用于创建线程池。

  31. Java内存模型是什么? 
    Java内存模型规定和指引Java程序在不同的内存架构、CPU和操作系统间有确定性地行为。它在多线程的情况下尤其重要。Java内存模型对一个线程所做的变动能被其它线程可见提供了保证,它们之间是先行发生关系。这个关系定义了一些规则让程序员在并发编程时思路更清晰。比如,先行发生关系确保了:

  32. 线程内的代码能够按先后顺序执行,这被称为程序次序规则。

    对于同一个锁,一个解锁操作一定要发生在时间上后发生的另一个锁定操作之前,也叫做管程锁定规则。

    前一个对volatile的写操作在后一个volatile的读操作之前,也叫volatile变量规则。

    一个线程内的任何操作必需在这个线程的start()调用之后,也叫作线程启动规则。

    一个线程的所有操作都会在线程终止之前,线程终止规则。

    一个对象的终结操作必需在这个对象构造完成之后,也叫对象终结规则。


  33. CountDownLatch和CyclicBarrier。 
    CountDownLatch : 一个A线程(或者多个), 等待另外N个线程完成某个事情之后,A才能执行,而另外N个线程完成事情后继续干自己的其他事情。 
    CyclicBarrier : N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有线程需要等待其他线程后才能继续完成下面的工作。 
    对于CountDownLatch来说,重点是那个“一个线程”, 是它在等待, 而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待,可以终止,也可以干别的事。而对于CyclicBarrier来说,重点是那N个线程,他们之间任何一个没有完成,所有的线程都必须等待。 
    CountDownLatch 是计数器, 线程完成一个就记一个, 就像 报数一样, 只不过是递减的. 
    而CyclicBarrier更像一个水闸, 线程执行就想水流, 在水闸处都会堵住, 等到水满(线程到齐)了, 才开始泄流.

  34. 常用的线程池模式以及不同线程池的使用场景

  35. newFixedThreadPool此种线程池如果线程数达到最大值后会怎么办,底层原理。

  36. 多线程之间通信的同步问题,synchronized锁的是对象,衍伸出和synchronized相关很多的具体问题,例如同一个类不同方法都有synchronized锁,一个对象是否可以同时访问。或者一个类的static构造方法加上synchronized之后的锁的影响。

  37. 了解可重入锁的含义,以及ReentrantLock和synchronized的区别

  38. 同步的数据结构,例如concurrentHashMap的源码理解以及内部实现原理,为什么他是同步的且效率高。

  39. AtomicInteger和Volatile等线程安全操作的关键字的理解和使用

  40. 线程间通信,wait和notify

  41. 定时线程的使用

  42. 场景:在一个主线程中,要求有大量(很多很多)子线程执行完之后,主线程才执行完成。多种方式,考虑效率。

  43. 什么叫线程安全? 
    当多个线程访问某个类时,不管运行时环境采用何种调度方式或者这些线程将如何交替执行,并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同,这个类都能表现出正确的行为,那么就称这个类是线程安全的。

  44. 线程的几种状态

  45. 并发、同步的接口或方法

  46. HashMap 是否线程安全,为何不安全。 ConcurrentHashMap,线程安全,为何安全。底层实现是怎么样的。

  47. J.U.C下的常见类的使用。 ThreadPool的深入考察; BlockingQueue的使用。(take,poll的区别,put,offer的区别);原子类的实现。

  48. 简单介绍下多线程的情况,从建立一个线程开始。然后怎么控制同步过程,多线程常用的方法和结构

  49. volatile的理解

  50. 实现多线程有几种方式,多线程同步怎么做,说说几个线程里常用的方法。

来源:CSDN

https://blog.csdn.net/ever223/article/details/52143204



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