Java程序員面試中的多線程問題

時間  2019-11-17
標籤 java 程序員 面試 多線程 問題 欄目 Java 简体版
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摘要：不少核心Java面試題來源於多線程(Multi-Threading)和集合框架(Collections Framework)，理解核心線程概念時，嫺熟的實際經驗是必需的。這篇文章收集了 Java 線程方面一些典型的問題，這些問題常常被高級工程師所問到。

不少核心Java面試題來源於多線程(Multi-Threading)和集合框架(Collections Framework)，理解核心線程概念時，嫺熟的實際經驗是必需的。這篇文章收集了 Java 線程方面一些典型的問題，這些問題常常被高級工程師所問到。html

0.Java 中多線程同步是什麼？java

在多線程程序下，同步能控制對共享資源的訪問。若是沒有同步，當一個 Java 線程在修改一個共享變量時，另一個線程正在使用或者更新同一個變量，這樣容易致使程序出現錯誤的結果。面試

1.解釋實現多線程的幾種方法?數據庫

一 Java 線程能夠實現 Runnable 接口或者繼承 Thread 類來實現，當你打算多重繼承時，優先選擇實現 Runnable。編程

2.Thread.start ()與 Thread.run ()有什麼區別？api

Thread.start ()方法(native)啓動線程，使之進入就緒狀態，當 cpu 分配時間該線程時，由 JVM 調度執行 run ()方法。安全

3.爲何須要 run ()和 start ()方法，咱們能夠只用 run ()方法來完成任務嗎？數據結構

咱們須要 run ()&start ()這兩個方法是由於 JVM 建立一個單獨的線程不一樣於普通方法的調用，因此這項工做由線程的 start 方法來完成，start 由本地方法實現，須要顯示地被調用，使用這倆個方法的另一個好處是任何一個對象均可以做爲線程運行，只要實現了 Runnable 接口，這就避免因繼承了 Thread 類而形成的 Java 的多繼承問題。多線程

4.什麼是 ThreadLocal 類，怎麼使用它？併發

ThreadLocal 是一個線程級別的局部變量，並不是「本地線程」。ThreadLocal 爲每一個使用該變量的線程提供了一個獨立的變量副本，每一個線程修改副本時不影響其它線程對象的副本(譯者注)。

下面是線程局部變量(ThreadLocal variables)的關鍵點：

一個線程局部變量(ThreadLocal variables)爲每一個線程方便地提供了一個單獨的變量。

ThreadLocal 實例一般做爲靜態的私有的(private static)字段出如今一個類中，這個類用來關聯一個線程。

當多個線程訪問 ThreadLocal 實例時，每一個線程維護 ThreadLocal 提供的獨立的變量副本。

經常使用的使用可在 DAO 模式中見到，當 DAO 類做爲一個單例類時，數據庫連接(connection)被每個線程獨立的維護，互不影響。(基於線程的單例)

ThreadLocal 難於理解，下面這些引用鏈接有助於你更好的理解它。

《Good article on ThreadLocal on IBM DeveloperWorks 》、《理解 ThreadLocal》、《Managing data : Good example》、《Refer Java API Docs》

5.何時拋出 InvalidMonitorStateException 異常，爲何？

調用 wait ()/notify ()/notifyAll ()中的任何一個方法時，若是當前線程沒有得到該對象的鎖，那麼就會拋出 IllegalMonitorStateException 的異常(也就是說程序在沒有執行對象的任何同步塊或者同步方法時，仍然嘗試調用 wait ()/notify ()/notifyAll ()時)。因爲該異常是 RuntimeExcpetion 的子類，因此該異常不必定要捕獲(儘管你能夠捕獲只要你願意).做爲 RuntimeException，此類異常不會在 wait (),notify (),notifyAll ()的方法簽名說起。

6.Sleep ()、suspend ()和 wait ()之間有什麼區別？

Thread.sleep ()使當前線程在指定的時間處於「非運行」（Not Runnable）狀態。線程一直持有對象的監視器。好比一個線程當前在一個同步塊或同步方法中，其它線程不能進入該塊或方法中。若是另外一線程調用了 interrupt ()方法，它將喚醒那個「睡眠的」線程。

注意：sleep ()是一個靜態方法。這意味着只對當前線程有效，一個常見的錯誤是調用t.sleep ()，（這裏的t是一個不一樣於當前線程的線程）。即使是執行t.sleep ()，也是當前線程進入睡眠，而不是t線程。t.suspend ()是過期的方法，使用 suspend ()致使線程進入停滯狀態，該線程會一直持有對象的監視器，suspend ()容易引發死鎖問題。

object.wait ()使當前線程出於「不可運行」狀態，和 sleep ()不一樣的是 wait 是 object 的方法而不是 thread。調用 object.wait ()時，線程先要獲取這個對象的對象鎖，當前線程必須在鎖對象保持同步，把當前線程添加到等待隊列中，隨後另外一線程能夠同步同一個對象鎖來調用 object.notify ()，這樣將喚醒原來等待中的線程，而後釋放該鎖。基本上 wait ()/notify ()與 sleep ()/interrupt ()相似，只是前者須要獲取對象鎖。

7.在靜態方法上使用同步時會發生什麼事？

同步靜態方法時會獲取該類的「Class」對象，因此當一個線程進入同步的靜態方法中時，線程監視器獲取類自己的對象鎖，其它線程不能進入這個類的任何靜態同步方法。它不像實例方法，由於多個線程能夠同時訪問不一樣實例同步實例方法。

8.當一個同步方法已經執行，線程可以調用對象上的非同步實例方法嗎？

能夠，一個非同步方法老是能夠被調用而不會有任何問題。實際上，Java 沒有爲非同步方法作任何檢查，鎖對象僅僅在同步方法或者同步代碼塊中檢查。若是一個方法沒有聲明爲同步，即便你在使用共享數據 Java 照樣會調用，而不會作檢查是否安全，因此在這種狀況下要特別當心。一個方法是否聲明爲同步取決於臨界區訪問(critial section access)，若是方法不訪問臨界區(共享資源或者數據結構)就不必聲明爲同步的。

下面有一個示例說明：Common 類有兩個方法 synchronizedMethod1()和 method1()，MyThread 類在獨立的線程中調用這兩個方法。

   
     
 
    
  1. public class Common {  
    2.  
 
    
  2.    
    3.  
 
    
  3. public synchronized void synchronizedMethod1() {  
    4.  
 
    
  4. System.out.println ("synchronizedMethod1 called");  
    5.  
 
    
  5. try {  
    6.  
 
    
  6. Thread.sleep (1000);  
    7.  
 
    
  7. } catch (InterruptedException e) {  
    8.  
 
    
  8. e.printStackTrace ();  
    9.  
 
    
  9. }  
    10.  
 
    
  10. System.out.println ("synchronizedMethod1 done");  
    11.  
 
    
  11. }  
    12.  
 
    
  12. public void method1() {  
    13.  
 
    
  13. System.out.println ("Method 1 called");  
    14.  
 
    
  14. try {  
    15.  
 
    
  15. Thread.sleep (1000);  
    16.  
 
    
  16. } catch (InterruptedException e) {  
    17.  
 
    
  17. e.printStackTrace ();  
    18.  
 
    
  18. }  
    19.  
 
    
  19. System.out.println ("Method 1 done");  
    20.  
 
    
  20. }  
    21.  
 
    
  21. } 
    22.  

   
   
     
 
    
  1. public class MyThread extends Thread {  
    2.  
 
    
  2. private int id = 0;  
    3.  
 
    
  3. private Common common;  
    4.  
 
    
  4.    
    5.  
 
    
  5. public MyThread (String name, int no, Common object) {  
    6.  
 
    
  6. super(name);  
    7.  
 
    
  7. common = object;  
    8.  
 
    
  8. id = no;  
    9.  
 
    
  9. }  
    10.  
 
    
  10.    
    11.  
 
    
  11. public void run () {  
    12.  
 
    
  12. System.out.println ("Running Thread" + this.getName ());  
    13.  
 
    
  13. try {  
    14.  
 
    
  14. if (id == 0) {  
    15.  
 
    
  15. common.synchronizedMethod1();  
    16.  
 
    
  16. } else {  
    17.  
 
    
  17. common.method1();  
    18.  
 
    
  18. }  
    19.  
 
    
  19. } catch (Exception e) {  
    20.  
 
    
  20. e.printStackTrace ();  
    21.  
 
    
  21. }  
    22.  
 
    
  22. }  
    23.  
 
    
  23.    
    24.  
 
    
  24. public static void main (String[] args) {  
    25.  
 
    
  25. Common c = new Common ();  
    26.  
 
    
  26. MyThread t1 = new MyThread ("MyThread-1", 0, c);  
    27.  
 
    
  27. MyThread t2 = new MyThread ("MyThread-2", 1, c);  
    28.  
 
    
  28. t1.start ();  
    29.  
 
    
  29. t2.start ();  
    30.  
 
    
  30. }  
    31.  
 
    
  31. }  
    32.

這裏是程序的輸出：

   
     
 
    
  1. Running ThreadMyThread-1  
    2.  
 
    
  2. synchronizedMethod1 called  
    3.  
 
    
  3. Running ThreadMyThread-2  
    4.  
 
    
  4. Method 1 called  
    5.  
 
    
  5. synchronizedMethod1 done  
    6.  
 
    
  6. Method 1 done 
    7.

 

結果代表即便 synchronizedMethod1()方法執行了，method1()也會被調用。

9.在一個對象上兩個線程能夠調用兩個不一樣的同步實例方法嗎？

不能，由於一個對象已經同步了實例方法，線程獲取了對象的對象鎖。因此只有執行完該方法釋放對象鎖後才能執行其它同步方法。看下面代碼示例很是清晰：Common 類有 synchronizedMethod1()和 synchronizedMethod2()方法，MyThread 調用這兩個方法。

   
     
 
    
  1. public class Common {  
    2.  
 
    
  2. public synchronized void synchronizedMethod1() {  
    3.  
 
    
  3. System.out.println ("synchronizedMethod1 called");  
    4.  
 
    
  4. try {  
    5.  
 
    
  5. Thread.sleep (1000);  
    6.  
 
    
  6. } catch (InterruptedException e) {  
    7.  
 
    
  7. e.printStackTrace ();  
    8.  
 
    
  8. }  
    9.  
 
    
  9. System.out.println ("synchronizedMethod1 done");  
    10.  
 
    
  10. }  
    11.  
 
    
  11.    
    12.  
 
    
  12. public synchronized void synchronizedMethod2() {  
    13.  
 
    
  13. System.out.println ("synchronizedMethod2 called");  
    14.  
 
    
  14. try {  
    15.  
 
    
  15. Thread.sleep (1000);  
    16.  
 
    
  16. } catch (InterruptedException e) {  
    17.  
 
    
  17. e.printStackTrace ();  
    18.  
 
    
  18. }  
    19.  
 
    
  19. System.out.println ("synchronizedMethod2 done");  
    20.  
 
    
  20. }  
    21.  
 
    
  21. } 
    22.  

   
   
     
 
    
  1. public class MyThread extends Thread {  
    2.  
 
    
  2. private int id = 0;  
    3.  
 
    
  3. private Common common;  
    4.  
 
    
  4.    
    5.  
 
    
  5. public MyThread (String name, int no, Common object) {  
    6.  
 
    
  6. super(name);  
    7.  
 
    
  7. common = object;  
    8.  
 
    
  8. id = no;  
    9.  
 
    
  9. }  
    10.  
 
    
  10.    
    11.  
 
    
  11. public void run () {  
    12.  
 
    
  12. System.out.println ("Running Thread" + this.getName ());  
    13.  
 
    
  13. try {  
    14.  
 
    
  14. if (id == 0) {  
    15.  
 
    
  15. common.synchronizedMethod1();  
    16.  
 
    
  16. } else {  
    17.  
 
    
  17. common.synchronizedMethod2();  
    18.  
 
    
  18. }  
    19.  
 
    
  19. } catch (Exception e) {  
    20.  
 
    
  20. e.printStackTrace ();  
    21.  
 
    
  21. }  
    22.  
 
    
  22. }  
    23.  
 
    
  23.    
    24.  
 
    
  24. public static void main (String[] args) {  
    25.  
 
    
  25. Common c = new Common ();  
    26.  
 
    
  26. MyThread t1 = new MyThread ("MyThread-1", 0, c);  
    27.  
 
    
  27. MyThread t2 = new MyThread ("MyThread-2", 1, c);  
    28.  
 
    
  28. t1.start ();  
    29.  
 
    
  29. t2.start ();  
    30.  
 
    
  30. }  
    31.  
 
    
  31. } 
    32.

10.什麼是死鎖

死鎖就是兩個或兩個以上的線程被無限的阻塞，線程之間相互等待所需資源。這種狀況可能發生在當兩個線程嘗試獲取其它資源的鎖，而每一個線程又陷入無限等待其它資源鎖的釋放，除非一個用戶進程被終止。就 JavaAPI 而言，線程死鎖可能發生在一下狀況。

  • 當兩個線程相互調用 Thread.join ()
  • 當兩個線程使用嵌套的同步塊，一個線程佔用了另一個線程必需的鎖，互相等待時被阻塞就有可能出現死鎖。

11.什麼是線程餓死，什麼是活鎖？

線程餓死和活鎖雖然不想是死鎖同樣的常見問題，可是對於併發編程的設計者來講就像一次邂逅同樣。

當全部線程阻塞，或者因爲須要的資源無效而不能處理，不存在非阻塞線程使資源可用。JavaAPI 中線程活鎖可能發生在如下情形：

  • 當全部線程在程序中執行 Object.wait (0)，參數爲 0 的 wait 方法。程序將發生活鎖直到在相應的對象上有線程調用 Object.notify ()或者 Object.notifyAll ()。
  • 當全部線程卡在無限循環中。

這裏的問題並不詳盡，我相信還有不少重要的問題並未說起，您認爲還有哪些問題應該包括在上面呢？歡迎在評論中分享任何形式的問題與建議。
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