Java多線程面試問題集錦

若是你即將去一家從事大型系統研發的公司進行Java面試，不可避免的會有多線程相關的問題。下面是一些針對初學者或者新手的問題，若是你已經具有良好的基礎，那麼你能夠跳過本文，直接嘗試針對進階水平的Java多線程編程問題及解答。

關聯連接: Java multi-threading-1 | Java multi-threading-2

問題：進程和線程的區別
解答：一個進程對應一個程序的執行，而一個線程則是進程執行過程當中的一個單獨的執行序列，一個進程能夠包含多個線程。線程有時候也被稱爲輕量級進程.

一個Java虛擬機的實例運行在一個單獨的進程中，不一樣的線程共享Java虛擬機進程所屬的堆內存。這也是爲何不一樣的線程能夠訪問同一個對象。線程彼此共享堆內存並保有他們本身獨自的棧空間。這也是爲何當一個線程調用一個方法時，他的局部變量能夠保證線程安全。但堆內存並非線程安全的，必須經過顯示的聲明同步來確保線程安全。

問題:列舉幾種不一樣的建立線程的方法.
解答:能夠經過以下幾種方式：
•  繼承Thread 類
•  實現Runnable 接口
•  使用Executor framework (這會建立一個線程池)

 

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class Counter extends Thread {        //method where the thread execution will start      public void run(){          //logic to execute in a thread         }        //let’s see how to start the threads      public static void main(String[] args){         Thread t1 = new Counter();         Thread t2 = new Counter();         t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.         t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.       } }

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class Counter extends Base implements Runnable{        //method where the thread execution will start      public void run(){          //logic to execute in a thread         }        //let us see how to start the threads      public static void main(String[] args){           Thread t1 = new Thread( new Counter());           Thread t2 = new Thread( new Counter());           t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.           t2.start();  //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.       } }

經過線程池來建立更有效率。
相關連接: learn why and how to create pool of  threads using the executor framework

問題：推薦經過哪一種方式建立線程，爲何?
解答：最好使用Runnable接口，這樣你的類就沒必要繼承Thread類，否則當你須要多重繼承的時候，你將束手無策（咱們都知道Java中的類只能繼承自一個類，但能夠同時實現多個接口）。在上面的例子中，由於咱們要繼承Base類，因此實現Runnable接口成了顯而易見的選擇。同時你也要注意到在不一樣的例子中，線程是如何啓動的。按照面向對象的方法論，你應該只在但願改變父類的行爲的時候纔去繼承他。經過實現Runnable接口來代替繼承Thread類能夠告訴使用者Counter是Base類型的一個對象，並會做爲線程執行。

問題：簡要的說明一下高級線程狀態.
解答：下圖說明了線程的各類狀態.

 

• 可執行(Runnable)：當調用start()方法後，一個線程變爲可執行狀態，可是並不意味着他會馬上開始真正地執行。而是被放入線程池，由線程調度器根據線程優先級決定什麼時候掛起執行。

1 2	MyThread aThread = new MyThread(); aThread.start();                   //becomes runnable

• 執行中(Running)：處理器已經在執行線程的代碼。他會一直運行直到被阻斷，或者經過靜態方法Thread.yield()自行放棄執行的機會，考慮到場景切換所帶來的開銷，yield()方法不該該被常常調用。
• 等待中(Waiting)：線程因爲等待I/O等外部進程的處理結果而處於被阻斷的狀態，調用currObject.wait( )方法會使得當前線程進入等待狀態，直到其它線程調用currObject.notify() 或者currObject.notifyAll() 。
• 睡眠中(Sleeping)：重載方法Thread.sleep(milliseconds)，Thread.sleep(milliseconds， nanoseconds)能夠迫使Java線程進入睡眠狀態（掛起）。
• 因爲I/O阻塞（Blocked on I/O）：當I/O條件發生變化時（例如讀取了幾個字節的數據）會遷移到可執行狀態。
• 因爲同步阻塞中（Blocked on synchronization）: 當獲取鎖以後會進入執行中狀態。

Thread.State 枚舉類型包含了Java虛擬機支持的所有的線程狀態類型，下面幾點Java的線程宗旨確保了這些線程狀態成爲可能。
• 對象能夠被任何線程共享和修改。
• 線程調度器的搶佔性特性，使得線程能夠隨時在/不在多核處理之間切換處理器內核，這意味着方法能夠在執行的過程當中切換狀態。不然方法中的死循環將永遠阻塞CPU，而且使得不一樣線程的其餘方法始終得不到執行。
• 爲了防止線程安全問題，那些脆弱的方法或者代碼塊能夠被鎖定。這使得線程能夠處於被鎖定或者加鎖請求處理中兩種狀態。
• 線程在處理I/O資源（如Sockets，文件句柄，數據庫鏈接等）時會進入等待狀態，
• 處於I/O讀寫中的線程不能被切換，所以他們或者以成功/失敗的結果正常完成處理，或者其它線程關閉了相應的資源，迫使他進入死亡或者完成的狀態。這也是爲何一個合理的超時時間能夠避免線程因爲I/O處理而被永遠阻塞，從而致使嚴重的性能問題。
• 線程能夠進入睡眠狀態，以使得其餘處於等待狀態的線程有機會執行。

問題：yield和sleeping有何區別，sleep()和wait()有何區別？
解答：當一個任務調用了yield()方法，它將從執行中狀態轉變爲可執行。而當一個任務調用了sleep()，則將從執行中狀態轉變爲等待中/睡眠中狀態。
方法wait(1000)使得當前線程睡眠1秒鐘，但調用notify() 或者notifyAll()會隨時喚醒線程。而sleep(1000)則會致使當前線程休眠1秒鐘。

問題：爲何爲了線程安全而鎖定一個方法或者一個代碼塊稱爲「同步」而不是「鎖定」或者「被鎖定」
解答：當某個方法或者代碼塊被聲明爲」synchronized」後，保存數據的內存空間（例如堆內存）將保持被同步狀態。
這意味着：當一個線程獲取鎖而且執行到已被聲明爲synchronized的方法或者代碼塊時，該線程首先從主堆內存空間中讀取該鎖定對象的全部變化，以確保其在開始執行以前擁有最新的信息。在synchronized部分執行完畢，線程準備釋放鎖的時候，全部針對被鎖定對象的修改都將爲寫入主堆內存中。這樣其餘線程在請求鎖的時候就能夠獲取最新的信息。

問題：線程如何進行的同步處理？你能夠列舉出那些同步級別？同步方法和代碼塊如何區別？
解答：在Java語言中，每一個對象都有一個鎖，一個線程能夠經過關鍵字synchronized來申請獲取某個對象的鎖，關鍵字synchronized能夠被用於方法（粗粒度鎖，對性能影響較大）或代碼塊（細粒度鎖）級別。鎖定方法每每不是一個很好的選擇，取而代之的咱們應該只鎖定那些訪問共享資源的代碼塊，由於每個對象都有一個鎖，因此能夠經過建立虛擬對象來實現代碼塊級別的同步，方法塊級別的鎖比鎖定整個方法更有效。

 

Java虛擬機靈活的使用鎖和監視器，一個監視器整體來講就是一個守衛者，他負責確保只有一個線程會在同一時間執行被同步的代碼。每一個監視器對應一個對象的引用，在線程執行代碼塊的第一條指令以前，他必須持有該引用對象的鎖，不然他將沒法執行這段代碼。一旦他得到鎖，該線程就能夠進入這段受到保護的代碼。當線程不論以何種方式退出代碼塊時，他都將釋放關聯對象的鎖。對於靜態方法，須要請求類級別的鎖。