【java面试】线程篇-EW帮帮网

【java面试】线程篇

一、基础知识
二、线程并发安全
三、线程池
四、使用场景

一、基础知识

1 线程与进程的区别

①进程
程序由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至CPU，数据加载至内存。在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备。进程就是用来加载指令、管理内存、管理IO的。
当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程。
在这里插入图片描述

②线程
一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给CPU 执行，一个进程之内可以分为一到多个线程。
在这里插入图片描述
③二者区别

进程是正在运行程序的实例，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务
不同的进程使用不同的内存空间，在当前进程下的所有线程可以共享内存空间
线程更轻量，线程上下文切换成本一般上要比进程上下文切换低(上下文切换指的是从一个线程切换到另一个线程)

2 并行与并发的区别

在这里插入图片描述

并发(concurrent）是同一时间应对(dealing with)多件事情的能力
并行(parallel)是同一时间动手做(doing）多件事情的能力

在这里插入图片描述

3 创建线程的方式

①继承Thread类
在这里插入图片描述

②实现runable接口
在这里插入图片描述

③实现Callable接口（适用于有返回值的）
在这里插入图片描述

④线程池创建线程
在这里插入图片描述

开启线程的方法？

继承Thread类
实现runnable接口
实现Callable接口
线程池创建线程(项目中使用方式)

使用tunable和callable都可以创建线程，它们之间有什么区别？

Runnable接口run方法没有返回值
Callable接口call方法有返回值，是个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果
Callable接口的call()方法允许抛出异常;而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛

在启动线程时可以使用run方法吗？run()和start()有什么区别？

start():用来启动线程，通过该线程调用run方法执行run方法中所定义的逻辑代码。start方法只能被调用一次。（线程只能被开启一次）
run():封装了要被线程执行的代码，可以被调用多次。

4 线程包含了哪些状态，状态之间是如何变化的？

线程之间包含了那些状态？
新建(NEW) 、可运行（RUNNABLE)、阻塞(BLOCKED)、等待（ WAITING )、时间等待(TIMED_WALTING)、终止(TERMINATED)

在这里插入图片描述

状态之间如何转换？

在这里插入图片描述

5 新建三个线程，如何保证他们按照顺序执行？

join{}：等待线程结束

例如：t.join()，阻塞调用次方的的线程进入time_waiting，直到线程t完成后，此线程在继续执行。

在这里插入图片描述

notify()和notifyAll()有什么区别?

notifyAll():唤醒所有wait的线程
notify():只随机唤醒一个wait线程

6、java中的wait和sleep方法的不同

在这里插入图片描述

7 如何停止一个正在运行的线程

在这里插入图片描述

二、线程并发安全

1 synchronized关键字的底层原理

1.1 synchronized关键字的使用

Synchronized【对象锁】采用互斥的方式让同一时刻至多只有一个线程能持有【对象锁】，其它线程再想获取这个【对象锁】时就会阻塞住

在这里插入图片描述

未加锁：出现超卖的情况
在这里插入图片描述
加锁后：一个线程在扣票的过程中，另一个线程是无法去获取的

1.2 Monitor

在这里插入图片描述

Owner:存储当前获取锁的线程的，只能有一个线程可以获取
EntryList:关联没有抢到锁的线程，处于Blocked状态的线程
WaitSet:关联调用了wait方法的线程，处于Waiting状态的线程

1.3 总结

Synchronized【对象锁】采用互斥的方式让同一时刻至多只有一个线程能持有【对象锁】
它的底层由monitor实现的,monitor是jvm级别的对象（C++实现)，线程获得锁需要使用对象（锁）关联monitor
在monitor内部有三个属性，分别是owner、entrylist、waitset
其中owner是关联的获得锁的线程，并且只能关联一个线程;entrylist关联的是处于阻塞状态的线程; waitset关联的是处于Waiting状态的线程

2 synchronized关键字的底层原理–进阶

Monitor实现的锁属于重量级锁，你了解过锁升级码？

Monitor实现的锁属于重量级锁，里面涉及到了用户态和内核态的切换、进程的上下文切换，成本较高，性能比较低.
在JDK 1.6引入了两种新型锁机制:偏向锁和轻量级锁，它们的引入是为了解决在没有多线程竞争或基本没有竞争的场景下因使用传统锁机制带来的性能开销问题。

1.1 Monitor重量级锁

lock对象锁是怎么关联上Monitor的？
每个Java对象都可以关联一个Monitor对象，如果使用synchronized给对象上锁（重量级)之后，该对象头的Mark Word 中就被设置指向Monitor对象的指针

通过java对象的内存结构来说明：

MarkWord
在这里插入图片描述

1.2 轻量级锁

在很多的情况下，在Java程序运行时，同步块中的代码都是不存在竞争的，不同的线程交替的执行同步块中的代码。这种情况下，用重量级锁是没必要的。因此JVM引入了轻量级锁的概念。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

1.3 偏向锁

轻量级锁在没有竞争时（就自己这个线程)，每次重入仍然需要执行CAS操作。Java 6中引入了偏向锁来做进一步优化:只有第一次使用CAS将线程ID设置到对象的Mark Word头，之后发现这个线程ID是自己的就表示没有竞争，不用重新CAS。以以后只要不发生竞争，这个对象就归该线程所有
在这里插入图片描述

1.4 总结

Java中的synchronized有偏向锁、轻量级锁、重量级锁三种形式，分别对应了锁只被一个线程持有、不同线程交替持有锁、多线程竞争锁三种情况。
在这里插入图片描述
一旦锁发生了竞争都会升级为重量级锁

3 JMM（java memory Model–Java内存模型）

JMM(Java Memory Model)Java内存模型，定义了共享内中多线程程序读写操作的行为规范，通过这些规则来规范对内存的读写操作从而保证指令的正确性

在这里插入图片描述

JMM(Java Memory Model)Java内存模型，定义了共享内存中多线程程序读写操作的行为规范，通过这些规则来规范对内存的读写操作从而保证指令的正确性
JMM把内存分为两块，一块是私有线程的工作区域（工作内存)，一块是所有线程的共享区域(主内存)
线程跟线程之间是相互隔离，线程跟线程交互需要通过主内存