線程基礎知識

併發編程三要素是什麼？在 Java 程序中怎麼保證多線程的運行安全？

併發編程三要素（線程的安全性問題體如今）：

原子性：原子，即一個不可再被分割的顆粒。原子性指的是一個或多個操做要麼所有執行成功要麼所有執行失敗。

可見性：一個線程對共享變量的修改,另外一個線程可以馬上看到。（synchronized,volatile）

有序性：程序執行的順序按照代碼的前後順序執行。（處理器可能會對指令進行重排序）

出現線程安全問題的緣由：

線程切換帶來的原子性問題

緩存致使的可見性問題

編譯優化帶來的有序性問題

解決辦法：

JDK Atomic開頭的原子類、synchronized、LOCK，能夠解決原子性問題
synchronized、volatile、LOCK，能夠解決可見性問題
Happens-Before 規則能夠解決有序性問題

並行和併發有什麼區別？

• 併發：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。
• 並行：單位時間內，多個處理器或多核處理器同時處理多個任務，是真正意義上的「同時進行」。

什麼是線程和進程?以及根本區別？

進程

一個在內存中運行的應用程序。每一個進程都有本身獨立的一塊內存空間，一個進程能夠有多個線程，好比在Windows系統中，一個運行的xx.exe就是一個進程。

線程

進程中的一個執行任務（控制單元），負責當前進程中程序的執行。一個進程至少有一個線程，一個進程能夠運行多個線程，多個線程可共享數據。
根本區別：

進程是操做系統資源分配的基本單位，而線程是處理器任務調度和執行的基本單位。

什麼是上下文切換?

歸納來講就是：當前任務在執行完 CPU 時間片切換到另外一個任務以前會先保存本身的狀態，以便下次再切換回這個任務時，能夠再加載這個任務的狀態。任務從保存到再加載的過程就是一次上下文切換。

建立線程有哪幾種方式？

建立線程有四種方式：

• 繼承 Thread 類；
• 實現 Runnable 接口；
• 實現 Callable 接口；
• 使用 Executors 工具類建立線程池

說一下 runnable 和 callable 有什麼區別？

相同點

都是接口

均可以編寫多線程程序

都採用Thread.start()啓動線程

主要區別

Runnable 接口 run 方法無返回值；Callable 接口 call 方法有返回值，是個泛型，和Future、FutureTask配合能夠用來獲取異步執行的結果
Runnable 接口 run 方法只能拋出運行時異常，且沒法捕獲處理；Callable 接口 call 方法容許拋出異常，能夠獲取異常信息
注：Callalbe接口支持返回執行結果，須要調用FutureTask.get()獲得，此方法會阻塞主進程的繼續往下執行，若是不調用不會阻塞。

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() 能夠重複調用，而 start() 只能調用一次。

start()方法來啓動一個線程，真正實現了多線程運行。調用start()方法無需等待run方法體代碼執行完畢，能夠直接繼續執行其餘的代碼； 此時線程是處於就緒狀態，並無運行。 而後經過此Thread類調用方法run()來完成其運行狀態， run()方法運行結束， 此線程終止。而後CPU再調度其它線程。

run()方法是在本線程裏的，只是線程裏的一個函數，而不是多線程的。 若是直接調用run()，其實就至關因而調用了一個普通函數而已，直接待用run()方法必須等待run()方法執行完畢才能執行下面的代碼，因此執行路徑仍是隻有一條，根本就沒有線程的特徵，因此在多線程執行時要使用start()方法而不是run()方法。

爲何咱們調用 start() 方法時會執行 run() 方法，爲何咱們不能直接調用 run() 方法？

new 一個 Thread，線程進入了新建狀態。調用 start() 方法，會啓動一個線程並使線程進入了就緒狀態，當分配到時間片後就能夠開始運行了。 start() 會執行線程的相應準備工做，而後自動執行 run() 方法的內容，這是真正的多線程工做。

而直接執行 run() 方法，會把 run 方法當成一個 main 線程下的普通方法去執行，並不會在某個線程中執行它，因此這並非多線程工做。

總結： 調用 start 方法方可啓動線程並使線程進入就緒狀態，而 run 方法只是 thread 的一個普通方法調用，仍是在主線程裏執行。

什麼是 Callable 和 Future?

Callable 接口相似於 Runnable，從名字就能夠看出來了，可是 Runnable 不會返回結果，而且沒法拋出返回結果的異常，而 Callable 功能更強大一些，被線程執行後，能夠返回值，這個返回值能夠被 Future 拿到，也就是說，Future 能夠拿到異步執行任務的返回值。

Future 接口表示異步任務，是一個可能尚未完成的異步任務的結果。因此說 Callable用於產生結果，Future 用於獲取結果。

什麼是 FutureTask

FutureTask 表示一個異步運算的任務。FutureTask 裏面能夠傳入一個 Callable 的具體實現類，能夠對這個異步運算的任務的結果進行等待獲取、判斷是否已經完成、取消任務等操做。只有當運算完成的時候結果才能取回，若是運算還沒有完成 get 方法將會阻塞。一個 FutureTask 對象能夠對調用了 Callable 和 Runnable 的對象進行包裝，因爲 FutureTask 也是Runnable 接口的實現類，因此 FutureTask 也能夠放入線程池中。

說說線程的生命週期及五種基本狀態？

1.新建(new)：新建立了一個線程對象。

2.可運行(runnable)：線程對象建立後，當調用線程對象的 start()方法，該線程處於就緒狀態，等待被線程調度選中，獲取cpu的使用權。

3.運行(running)：可運行狀態(runnable)的線程得到了cpu時間片（timeslice），執行程序代碼。注：就緒狀態是進入到運行狀態的惟一入口，也就是說，線程要想進入運行狀態執行，首先必須處於就緒狀態中；

4.阻塞(block)：處於運行狀態中的線程因爲某種緣由，暫時放棄對 CPU的使用權，中止執行，此時進入阻塞狀態，直到其進入到就緒狀態，才 有機會再次被 CPU 調用以進入到運行狀態。
5.死亡(dead)：線程run()、main()方法執行結束，或者因異常退出了run()方法，則該線程結束生命週期。死亡的線程不可再次復生。

Java 中用到的線程調度算法是什麼？

有兩種調度模型：分時調度模型和搶佔式調度模型。

分時調度模型是指讓全部的線程輪流得到 cpu 的使用權，而且平均分配每一個線程佔用的 CPU 的時間片這個也比較好理解。

Java虛擬機採用搶佔式調度模型，是指優先讓可運行池中優先級高的線程佔用CPU，若是可運行池中的線程優先級相同，那麼就隨機選擇一個線程，使其佔用CPU。處於運行狀態的線程會一直運行，直至它不得不放棄 CPU。

請說出與線程同步以及線程調度相關的方法。

（1） wait()：使一個線程處於等待（阻塞）狀態，而且釋放所持有的對象的鎖；

（2）sleep()：使一個正在運行的線程處於睡眠狀態，是一個靜態方法，調用此方法要處理 InterruptedException 異常；

（3）notify()：喚醒一個處於等待狀態的線程，固然在調用此方法的時候，並不能確切的喚醒某一個等待狀態的線程，而是由 JVM 肯定喚醒哪一個線程，並且與優先級無關；

（4）notityAll()：喚醒全部處於等待狀態的線程，該方法並非將對象的鎖給全部線程，而是讓它們競爭，只有得到鎖的線程才能進入就緒狀態；

sleep() 和 wait() 有什麼區別？

二者均可以暫停線程的執行

類的不一樣：sleep() 是 Thread線程類的靜態方法，wait() 是 Object類的方法。
是否釋放鎖：sleep() 不釋放鎖；wait() 釋放鎖。
用途不一樣：Wait 一般被用於線程間交互/通訊，sleep 一般被用於暫停執行。
用法不一樣：wait() 方法被調用後，線程不會自動甦醒，須要別的線程調用同一個對象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法執行完成後，線程會自動甦醒。或者可使用wait(long timeout)超時後線程會自動甦醒。

Thread 類中的 yield 方法有什麼做用？

使當前線程從執行狀態（運行狀態）變爲可執行態（就緒狀態）。

當前線程到了就緒狀態，那麼接下來哪一個線程會從就緒狀態變成執行狀態呢？多是當前線程，也多是其餘線程，看系統的分配了。

線程的 sleep()方法和 yield()方法有什麼區別？

（1） sleep()方法給其餘線程運行機會時不考慮線程的優先級，所以會給低優先級的線程以運行的機會；yield()方法只會給相同優先級或更高優先級的線程以運行的機會；

（2） 線程執行 sleep()方法後轉入阻塞（blocked）狀態，而執行 yield()方法後轉入就緒（ready）狀態；

（3）sleep()方法聲明拋出 InterruptedException，而 yield()方法沒有聲明任何異常；

（4）sleep()方法比 yield()方法（跟操做系統 CPU 調度相關）具備更好的可移植性，一般不建議使用yield()方法來控制併發線程的執行。