多線程面試題（2020）

多線程

1.並行和併發有什麼區別？

並行：多個任務在同一個 CPU 核上，按細分的時間片輪流(交替)執行，從邏輯

上來看那些任務是同時執行。

併發：多個處理器或多核處理器同時處理多個任務。

以下圖：

併發和並行

併發 = 兩個隊列和一臺咖啡機。

並行 = 兩個隊列和兩臺咖啡機。

2.線程和進程的區別？

一個程序下至少有一個進程，一個進程下至少有一個線程，一個進程下也能夠有

多個線程來增長程序的執行速度。

3.守護線程是什麼？

守護線程是運行在後臺的一種特殊進程。它獨立於控制終端而且週期性地執行某

種任務或等待處理某些發生的事件。在 Java 中垃圾回收線程就是特殊的守護線

程。

4.建立線程有哪幾種方式？

建立線程有三種方式：

繼承 Thread 從新 run 方法；

實現 Runnable 接口；

實現 Callable 接口。

5. 說一下 runnable 和 callable 有什麼區別？

runnable 沒有返回值，

callable 能夠拿到有返回值，

callable 能夠看做是 runnable

的補充。

6.線程有哪些狀態？

線程的狀態：

NEW 還沒有啓動RUNNABLE 正在執行中

BLOCKED 阻塞的（被同步鎖或者 IO 鎖阻塞）

WAITING 永久等待狀態

TIMED_WAITING 等待指定的時間從新被喚醒的狀態

TERMINATED 執行完成

7. sleep() 和 wait() 有什麼區別？

類的不一樣：sleep() 來自 Thread，wait() 來自 Object。

釋放鎖：sleep() 不釋放鎖；wait() 釋放鎖。

用法不一樣：sleep() 時間到會自動恢復；wait() 可使用 notify()/notifyAll()直接喚

醒。

8. notify()和 notifyAll()有什麼區別？

notifyAll()會喚醒全部的線程，notify()以後喚醒一個線程。notifyAll() 調用後，會

將所有線程由等待池移到鎖池，而後參與鎖的競爭，競爭成功則繼續執行，若是

不成功則留在鎖池等待鎖被釋放後再次參與競爭。而 notify()只會喚醒一個線程，

具體喚醒哪個線程由虛擬機控制。

9.線程的 run() 和 start() 有什麼區別？

start() 方法用於啓動線程，run() 方法用於執行線程的運行時代碼。run() 能夠重

復調用，而 start() 只能調用一次。

10.建立線程池有哪幾種方式？

線程池建立有七種方式，最核心的是最後一種：

newSingleThreadExecutor()：它的特色在於工做線程數目被限制爲 1，操做一個

無界的工做隊列，因此它保證了全部任務的都是被順序執行，最多會有一個任務

處於活動狀態，而且不容許使用者改動線程池實例，所以能夠避免其改變線程數

目；

newCachedThreadPool()：它是一種用來處理大量短期工做任務的線程池，具備

幾個鮮明特色：它會試圖緩存線程並重用，當無緩存線程可用時，就會建立新的

工做線程；若是線程閒置的時間超過 60 秒，則被終止並移出緩存；長時間閒置

時，這種線程池，不會消耗什麼資源。其內部使用 SynchronousQueue 做爲工做

隊列；

newFixedThreadPool(int nThreads)：重用指定數目（nThreads）的線程，其背後使

用的是無界的工做隊列，任什麼時候候最多有 nThreads 個工做線程是活動的。這意

味着，若是任務數量超過了活動隊列數目，將在工做隊列中等待空閒線程出現；

若是有工做線程退出，將會有新的工做線程被建立，以補足指定的數目

nThreads；newSingleThreadScheduledExecutor() ： 創 建 單 線 程 池 ， 返 回

ScheduledExecutorService，能夠進行定時或週期性的工做調度；

newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：和 newSingleThreadScheduledExecutor()

相似，建立的是個 ScheduledExecutorService，能夠進行定時或週期性的工做調

度，區別在於單一工做線程仍是多個工做線程；

newWorkStealingPool(int parallelism)：這是一個常常被人忽略的線程池，Java 8 才

加入這個建立方法，其內部會構建 ForkJoinPool，利用 Work-Stealing 算法，並行

地處理任務，不保證處理順序；

ThreadPoolExecutor()：是最原始的線程池建立，上面 1-3 建立方式都是對

ThreadPoolExecutor 的封裝。

11.線程池都有哪些狀態？

RUNNING：這是最正常的狀態，接受新的任務，處理等待隊列中的任務。

SHUTDOWN：不接受新的任務提交，可是會繼續處理等待隊列中的任務。

STOP：不接受新的任務提交，再也不處理等待隊列中的任務，中斷正在執行任務的

線程。

TIDYING：全部的任務都銷燬了，workCount 爲 0，線程池的狀態在轉換爲

TIDYING 狀態時，會執行鉤子方法 terminated()。

TERMINATED：terminated()方法結束後，線程池的狀態就會變成這個。

線程池中 submit() 和 execute() 方法有什麼區別？

execute()：只能執行 Runnable 類型的任務。

submit()：能夠執行 Runnable 和 Callable 類型的任務。

Callable 類型的任務能夠獲取執行的返回值，而 Runnable 執行無返回值。

12.在 Java 程序中怎麼保證多線程的運行安全？

方法一：使用安全類，好比 Java. util. concurrent 下的類。

方法二：使用自動鎖 synchronized。

方法三：使用手動鎖 Lock。

手動鎖 Java 示例代碼以下：

Lock lock = new ReentrantLock();

lock. lock();

try {

System. out. println(「得到鎖」);

} catch (Exception e) {

// TODO: handle exception

} finally {

System. out. println(「釋放鎖」);

lock. unlock();}

13. 多線程中 synchronized 鎖升級的原理是什麼？

synchronized 鎖升級原理：在鎖對象的對象頭裏面有一個 threadid 字段，在第

一次訪問的時候 threadid 爲空，jvm 讓其持有偏向鎖，並將 threadid 設置爲其

線程 id，再次進入的時候會先判斷 threadid 是否與其線程 id 一致，若是一致

則能夠直接使用此對象，若是不一致，則升級偏向鎖爲輕量級鎖，經過自旋循環

必定次數來獲取鎖，執行必定次數以後，若是尚未正常獲取到要使用的對象，

此時就會把鎖從輕量級升級爲重量級鎖，此過程就構成了 synchronized 鎖的升

級。

鎖的升級的目的：鎖升級是爲了減低了鎖帶來的性能消耗。在 Java 6 以後優化

synchronized 的實現方式，使用了偏向鎖升級爲輕量級鎖再升級到重量級鎖的方

式，從而減低了鎖帶來的性能消耗。

14.什麼是死鎖？

當線程 A 持有獨佔鎖 a，並嘗試去獲取獨佔鎖 b 的同時，線程 B 持有獨佔鎖

b，並嘗試獲取獨佔鎖 a 的狀況下，就會發生 AB 兩個線程因爲互相持有對方

須要的鎖，而發生的阻塞現象，咱們稱爲死鎖。

15.怎麼防止死鎖？

盡 量 使 用

tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 的 方 法 (ReentrantLock 、

ReentrantReadWriteLock)，設置超時時間，超時能夠退出防止死鎖。

儘可能使用 Java. util. concurrent 併發類代替本身手寫鎖。

儘可能下降鎖的使用粒度，儘可能不要幾個功能用同一把鎖。

儘可能減小同步的代碼塊。

16.ThreadLocal 是什麼？有哪些使用場景？

ThreadLocal 爲每一個使用該變量的線程提供獨立的變量副本，因此每個線程都

能夠獨立地改變本身的副本，而不會影響其它線程所對應的副本。

ThreadLocal 的經典使用場景是數據庫鏈接和 session 管理等。

17.說一下 synchronized 底層實現原理？

synchronized 是由一對 monitorenter/monitorexit 指令實現的，monitor 對象是

同步的基本實現單元。在 Java 6 以前，monitor 的實現徹底是依靠操做系統內

部的互斥鎖，由於須要進行用戶態到內核態的切換，因此同步操做是一個無差異

的重量級操做，性能也很低。但在 Java 6 的時候，Java 虛擬機 對此進行了大刀闊斧地改進，提供了三種不一樣的 monitor 實現，也就是常說的三種不一樣的鎖：

偏向鎖（Biased Locking）、輕量級鎖和重量級鎖，大大改進了其性能。

18.synchronized 和 volatile 的區別是什麼？

volatile 是變量修飾符；synchronized 是修飾類、方法、代碼段。

volatile 僅能實現變量的修改可見性，不能保證原子性；而 synchronized 則能夠

保證變量的修改可見性和原子性。

volatile 不會形成線程的阻塞；synchronized 可能會形成線程的阻塞。

19.synchronized 和 Lock 有什麼區別？

synchronized 能夠給類、方法、代碼塊加鎖；而 lock 只能給代碼塊加鎖。

synchronized 不須要手動獲取鎖和釋放鎖，使用簡單，發生異常會自動釋放鎖，

不會形成死鎖；而 lock 須要本身加鎖和釋放鎖，若是使用不當沒有 unLock()去

釋放鎖就會形成死鎖。

經過 Lock 能夠知道有沒有成功獲取鎖，而 synchronized 卻沒法辦到。

20.synchronized 和 ReentrantLock 區別是什麼？

synchronized 早期的實現比較低效，對比 ReentrantLock，大多數場景性能都相

差較大，可是在 Java 6 中對 synchronized 進行了很是多的改進。

主要區別以下：

ReentrantLock 使用起來比較靈活，可是必須有釋放鎖的配合動做；

ReentrantLock 必須手動獲取與釋放鎖，而 synchronized 不須要手動釋放和開啓

鎖；

ReentrantLock 只適用於代碼塊鎖，而 synchronized 可用於修飾方法、代碼塊等。

volatile 標記的變量不會被編譯器優化；synchronized 標記的變量能夠被編譯器

優化。

21. 說一下 atomic 的原理？

atomic 主要利用 CAS (Compare And Wwap) 和 volatile 和 native 方法來保證原

子操做，從而避免 synchronized 的高開銷，執行效率大爲提高。