1. 多線程的創建方式
(1)、繼承 Thread類:但Thread本質上也是實現了Runnable 接口的一個實例,它代表一個線程的實例,並且,啟動線程的唯一方法就是通過 Thread 類的 start()實例方法。start()方法是一個 native 方法,它將啟動一個新線程,並執行run()方法。這種方式實現多線程很簡單,通過自己的類直接extend Thread,並復寫run()方法,就可以啟動新線程並執行自己定義的run()方法。例如:繼承Thread類實現多線程,並在合適的地方啟動線程
1.public class MyThread extends Thread { 2. public void run() { 3. System.out.println("MyThread.run()"); 4. } 5.} 6.MyThread myThread1 = new MyThread(); 7.MyThread myThread2 = new MyThread(); 8.myThread1.start(); 9.myThread2.start();
(2)、實現Runnable接口的方式實現多線程,並且實例化Thread,傳入自己的Thread實例,調用run( )方法
1.public class MyThread implements Runnable { 2. public void run() { 3. System.out.println("MyThread.run()"); 4. } 5.} 6.MyThread myThread = new MyThread(); 7.Thread thread = new Thread(myThread); 8.thread.start();
(3)、使用ExecutorService、Callable、Future實現有返回結果的多線程:ExecutorService、Callable、Future這 個 對 象 實際 上 都是屬 於 Executor 框 架中 的 功 能 類。 想 要詳細 了 解 Executor 框架 的 可 以 訪問http://www.javaeye.com/topic/366591 ,這里面對該框架做了很詳細的解釋。返回結果的線程是在JDK1.5中引入的新特征,確實很實用,有了這種特征我就不需要再為了得到返回值而大費周折了,而且即便實現了也可能漏洞百出。可返回值的任務必須實現Callable接口,類似的,無返回值的任務必須Runnable接口。執行Callable任務后,可以獲取一個 Future 的對象,在該對象上調用 get 就可以獲取到 Callable 任務返回的 Object 了,再結合線程池接口ExecutorService就可以實現傳說中有返回結果的多線程了。下面提供了一個完整的有返回結果的多線程測試例子,在JDK1.5下驗證過沒問題可以直接使用。代碼如下:
1.import java.util.concurrent.*; 2.import java.util.Date; 3.import java.util.List; 4.import java.util.ArrayList; 5. 6./** 7.* 有返回值的線程 8.*/ 9.@SuppressWarnings("unchecked") 10.public class Test { 11.public static void main(String[] args) throws ExecutionException, 12. InterruptedException { 13. System.out.println("----程序開始運行----"); 14. Date date1 = new Date(); 15. 16. int taskSize = 5; 17. // 創建一個線程池 18. ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize); 19. // 創建多個有返回值的任務 20. List<Future> list = new ArrayList<Future>(); 21. for (int i = 0; i < taskSize; i++) { 22. Callable c = new MyCallable(i + " "); 23. // 執行任務並獲取 Future 對象 24. Future f = pool.submit(c); 25. // System.out.println(">>>" + f.get().toString()); 26. list.add(f); 27. } 28. // 關閉線程池 29. pool.shutdown(); 30. 31. // 獲取所有並發任務的運行結果 32. for (Future f : list) { 33. // 從 Future 對象上獲取任務的返回值,並輸出到控制台 34. System.out.println(">>>" + f.get().toString()); 35. } 36. 37. Date date2 = new Date(); 38. System.out.println("----程序結束運行----,程序運行時間【" 39. + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】"); 40.} 41.} 42. 43.class MyCallable implements Callable<Object> { 44.private String taskNum; 45. 46.MyCallable(String taskNum) { 47. this.taskNum = taskNum; 48.} 49. 50.public Object call() throws Exception { 51. System.out.println(">>>" + taskNum + "任務啟動"); 52. Date dateTmp1 = new Date(); 53. Thread.sleep(1000); 54. Date dateTmp2 = new Date(); 55. long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime(); 56. System.out.println(">>>" + taskNum + "任務終止"); 57. return taskNum + "任務返回運行結果,當前任務時間【" + time + "毫秒】"; 58.} 59.}
2. 在 java 中 wait 和 sleep 方法的不同?
最大的不同是在等待時wait會釋放鎖,而sleep一直持有鎖。wait通常被用於線程間交互,sleep通常被用於暫停執行。
3. synchronized 和 volatile 關鍵字的作用
一旦一個共享變量(類的成員變量、類的靜態成員變量)被volatile修飾之后,那么就具備了兩層語義:
1)保證了不同線程對這個變量進行操作時的可見性,即一個線程修改了某個變量的值,這新值對其他線程來說是
立即可見的。
2)禁止進行指令重排序。
volatile本質是在告訴jvm當前變量在寄存器(工作內存)中的值是不確定的,需要從主存中讀取;
synchronized則是鎖定當前變量,只有當前線程可以訪問該變量,其他線程被阻塞住。
1.volatile僅能使用在變量級別;
synchronized則可以使用在變量、方法、和類級別的
2.volatile僅能實現變量的修改可見性,並不能保證原子性;
synchronized則可以保證變量的修改可見性和原子性
3.volatile不會造成線程的阻塞;
synchronized可能會造成線程的阻塞。
4.volatile標記的變量不會被編譯器優化;
synchronized標記的變量可以被編譯器優化
4. 分析線程並發訪問代碼解釋原因
1. public class Counter { 2. private volatile int count = 0; 3. public void inc(){ 4. try { 5. Thread.sleep(3); 6. } catch (InterruptedException e) { 7. e.printStackTrace(); 8. } 9. count++; 10. } 11. @Override 12. public String toString() { 13. return "[count=" + count + "]"; 14. } 15. } 16. //---------------------------------華麗的分割線----------------------------- 17. public class VolatileTest { 18. public static void main(String[] args) { 19. final Counter counter = new Counter(); 20. for(int i=0;i<1000;i++){ 21. new Thread(new Runnable() { 22. @Override 23. public void run() { 24. counter.inc(); 25. } 26. }).start(); 27. } 28. System.out.println(counter); 29. } 30. }
上面的代碼執行完后輸出的結果確定為1000嗎?
答案是不一定,或者不等於1000。這是為什么嗎?
在 java 的內存模型中每一個線程運行時都有一個線程棧,線程棧保存了線程運行時候變量值信息。當線程訪問某一個對象時候值的時候,首先通過對象的引用找到對應在堆內存的變量的值,然后把堆內存變量的具體值load到線程本地內存中,建立一個變量副本,之后線程就不再和對象在堆內存變量值有任何關系,而是直接修改副本變量的值,在修改完之后的某一個時刻(線程退出之前),自動把線程變量副本的值回寫到對象在堆中變量。這樣在堆中的對象的值就產生變化了。
也就是說上面主函數中開啟了 1000 個子線程,每個線程都有一個變量副本,每個線程修改變量只是臨時修改了自己的副本,當線程結束時再將修改的值寫入在主內存中,這樣就出現了線程安全問題。因此結果就不可能等於1000了,一般都會小於1000。
5. 什么是線程池,如何使用?
線程池就是事先將多個線程對象放到一個容器中,當使用的時候就不用new線程而是直接去池中拿線程即可,節省了開辟子線程的時間,提高的代碼執行效率。
在JDK的java.util.concurrent.Executors中提供了生成多種線程池的靜態方法。
1. ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
2. ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4); 3. ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4); 4. ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
然后調用他們的 execute 方法即可。
6. 常用的線程池有哪些?
newSingleThreadExecutor:創建一個單線程的線程池,此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。
newFixedThreadPool:創建固定大小的線程池,每次提交一個任務就創建一個線程,直到線程達到線程池的最大大小。
newCachedThreadPool:創建一個可緩存的線程池,此線程池不會對線程池大小做限制,線程池大小完全依賴於操作系統(或者說JVM)能夠創建的最大線程大小。
newScheduledThreadPool:創建一個大小無限的線程池,此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。
newSingleThreadExecutor:創建一個單線程的線程池。此線程池支持定時以及周期性執行任務的需求。
7. 請敘述一下您對線程池的理解?
第一:降低資源消耗。通過重復利用已創建的線程降低線程創建和銷毀造成的消耗。
第二:提高響應速度。當任務到達時,任務可以不需要等到線程創建就能立即執行。
第三:提高線程的可管理性。線程是稀缺資源,如果無限制的創建,不僅會消耗系統資源,還會降低系統的穩定性,使用線程池可以進行統一的分配,調優和監控。
8. 線程池的啟動策略?
官方對線程池的執行過程描述如下:
26. /* 27. * Proceed in 3 steps: 28. * 29. * 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to 30. * start a new thread with the given command as its first 31. * task. The call to addWorker atomically checks runState and 32. * workerCount, and so prevents false alarms that would add 33. * threads when it shouldn't, by returning false. 34. * 35. * 2. If a task can be successfully queued, then we still need 36. * to double-check whether we should have added a thread 37. * (because existing ones died since last checking) or that 38. * the pool shut down since entry into this method. So we 39. * recheck state and if necessary roll back the enqueuing if 40. * stopped, or start a new thread if there are none. 41. * 42. * 3. If we cannot queue task, then we try to add a new 43. * thread. If it fails, we know we are shut down or saturated 44. * and so reject the task. 45. */
1、線程池剛創建時,里面沒有一個線程。任務隊列是作為參數傳進來的。不過,就算隊列里面有任務,線程池也不會馬上執行它們。
2、當調用execute() 方法添加一個任務時,線程池會做如下判斷:
a. 如果正在運行的線程數量小於 corePoolSize,那么馬上創建線程運行這個任務;
b. 如果正在運行的線程數量大於或等於 corePoolSize,那么將這個任務放入隊列。
c. 如果這時候隊列滿了,而且正在運行的線程數量小於 maximumPoolSize,那么還是要創建線程運行這個任務;
d. 如果隊列滿了,而且正在運行的線程數量大於或等於 maximumPoolSize,那么線程池會拋出異常,告訴調用者“我不能再接受任務了”。
3、當一個線程完成任務時,它會從隊列中取下一個任務來執行。
4、當一個線程無事可做,超過一定的時間(keepAliveTime)時,線程池會判斷,如果當前運行的線程數大於corePoolSize,那么這個線程就被停掉。所以線程池的所有任務完成后,它最終會收縮到 corePoolSize 的大小。
9. 如何控制某個方法允許並發訪問線程的個數?
可以使用Semaphore控制,第16行的構造函數創建了一個Semaphore對象,並且初始化了5個信號。這樣的效果是控件 test 方法最多只能有 5 個線程並發訪問,對於 5 個線程時就排隊等待,走一個來一下。第 33行,請求一個信號(消費一個信號),如果信號被用完了則等待,第45行釋放一個信號,釋放的信號新的線程就可以使用了。
10. 三個線程 a、b、c 並發運行,b,c 需要 a 線程的數據怎么實現
根據問題的描述,我將問題用以下代碼演示,ThreadA、ThreadB、ThreadC,ThreadA 用於初始化數據 num,只有當num初始化完成之后再讓ThreadB和ThreadC獲取到初始化后的變量num。
分析過程如下:
考慮到多線程的不確定性,因此我們不能確保ThreadA就一定先於ThreadB和ThreadC前執行,就算ThreadA先執行了,我們也無法保證ThreadA什么時候才能將變量num給初始化完成。因此我們必須讓ThreadB和ThreadC去等待ThreadA完成任何后發出的消息。
現在需要解決兩個難題,一是讓 ThreadB 和 ThreadC 等待 ThreadA 先執行完,二是 ThreadA 執行完之后給ThreadB和ThreadC發送消息。
解決上面的難題我能想到的兩種方案,一是使用純Java API的Semaphore類來控制線程的等待和釋放,二是使用Android提供的Handler消息機制。
1. package com.example; 2. /** 3. * 三個線程 a、b、c 並發運行,b,c 需要 a 線程的數據怎么實現(上海 3 期學員提供) 4. * 5. */ 6. public class ThreadCommunication { 7. private static int num;//定義一個變量作為數據 8. 9. public static void main(String[] args) { 10. 11. Thread threadA = new Thread(new Runnable() { 12. 13. @Override 14. public void run() { 15. try { 16. //模擬耗時操作之后初始化變量 num 17. Thread.sleep(1000); 18. num = 1; 19. 20. } catch (InterruptedException e) { 21. e.printStackTrace(); 22. } 23. } 24. }); 25. Thread threadB = new Thread(new Runnable() { 26. 27. @Override 28. public void run() { 29. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到 num 的值為:"+num); 30. } 31. }); 32. Thread threadC = new Thread(new Runnable() { 33. 34. @Override 35. public void run() { 36. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到 num 的值為:"+num); 37. } 38. }); 39. //同時開啟 3 個線程 40. threadA.start(); 41. threadB.start(); 42. threadC.start(); 43. 44. } 45. } 46.
解決方案:
1. public class ThreadCommunication { 2. private static int num; 3. /** 4. * 定義一個信號量,該類內部維持了多個線程鎖,可以阻塞多個線程,釋放多個線程, 5. 線程的阻塞和釋放是通過 permit 概念來實現的 6. * 線程通過 semaphore.acquire()方法獲取 permit,如果當前 semaphore 有 permit 則分配給該線程, 7. 如果沒有則阻塞該線程直到 semaphore 8. * 調用 release()方法釋放 permit。 9. * 構造函數中參數:permit(允許) 個數, 10. */ 11. private static Semaphore semaphore = new Semaphore(0); 12. public static void main(String[] args) { 13. 14. Thread threadA = new Thread(new Runnable() { 15. 16. @Override 17. public void run() { 18. try { 19. //模擬耗時操作之后初始化變量 num 20. Thread.sleep(1000); 21. num = 1; 22. //初始化完參數后釋放兩個 permit 23. semaphore.release(2); 24. 25. } catch (InterruptedException e) { 26. e.printStackTrace(); 27. } 28. } 29. }); 30. Thread threadB = new Thread(new Runnable() { 31. 32. @Override 33. public void run() { 34. try { 35. //獲取 permit,如果 semaphore 沒有可用的 permit 則等待,如果有則消耗一個 36. semaphore.acquire(); 37. } catch (InterruptedException e) { 38. e.printStackTrace(); 39. } 40. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到 num 的值為:"+num); 41. } 42. }); 43. Thread threadC = new Thread(new Runnable() { 44. 45. @Override 46. public void run() { 47. try { 48. //獲取 permit,如果 semaphore 沒有可用的 permit 則等待,如果有則消耗一個 49. semaphore.acquire(); 50. } catch (InterruptedException e) { 51. e.printStackTrace(); 52. } 53. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到 num 的值為:"+num); 54. } 55. }); 56. //同時開啟 3 個線程 57. threadA.start(); 58. threadB.start(); 59. threadC.start(); 60. 61. } 62. }
11. 同一個類中的 2 個方法都加了同步鎖,多個線程能同時訪問同一個類中的這兩個方法嗎?
這個問題需要考慮到Lock與synchronized 兩種實現鎖的不同情形。因為這種情況下使用Lock 和synchronized 會有截然不同的結果。Lock可以讓等待鎖的線程響應中斷,Lock獲取鎖,之后需要釋放鎖。如下代碼,多個線程不可訪問同一個類中的2個加了Lock鎖的方法。
而synchronized卻不行,使用synchronized時,當我們訪問同一個類對象的時候,是同一把鎖,所以可以訪問該對象的其他synchronized方法。
12. 什么情況下導致線程死鎖,遇到線程死鎖該怎么解決?
11.1 死鎖的定義:所謂死鎖是指多個線程因競爭資源而造成的一種僵局(互相等待),若無外力作用,這些進程都將無法向前推進。
11.2 死鎖產生的必要條件:
互斥條件:線程要求對所分配的資源(如打印機)進行排他性控制,即在一段時間內某 資源僅為一個線程所占有。此時若有其他線程請求該資源,則請求線程只能等待。
不剝奪條件:線程所獲得的資源在未使用完畢之前,不能被其他線程強行奪走,即只能由獲得該資源的線程自己來釋放(只能是主動釋放)。
請求和保持條件:線程已經保持了至少一個資源,但又提出了新的資源請求,而該資源已被其他線程占有,此時請求進程被阻塞,但對自己已獲得的資源保持不放。
循環等待條件:存在一種線程資源的循環等待鏈,鏈中每一個線程已獲得的資源同時被鏈中下一個線程所請求。即存在一個處於等待狀態的線程集合{Pl, P2, ..., pn},其中Pi等待的資源被P(i+1)占有(i=0, 1, ..., n-1),Pn等待的資源被P0占有
產生死鎖的一個例子
1.package .com; 2./** 3.* 一個簡單的死鎖類 4.* 當 DeadLock 類的對象 flag==1 時(td1),先鎖定 o1,睡眠 500 毫秒 5.* 而 td1 在睡眠的時候另一個 flag==0 的對象(td2)線程啟動,先鎖定 o2,睡眠 500 毫秒 6.* td1 睡眠結束后需要鎖定 o2 才能繼續執行,而此時 o2 已被 td2 鎖定; 7.* td2 睡眠結束后需要鎖定 o1 才能繼續執行,而此時 o1 已被 td1 鎖定; 8.* td1、td2 相互等待,都需要得到對方鎖定的資源才能繼續執行,從而死鎖。 9.*/ 10.public class DeadLock implements Runnable { 11. public int flag = 1; 12. //靜態對象是類的所有對象共享的 13. private static Object o1 = new Object(), o2 = new Object(); 14. public void run() { 15. System.out.println("flag=" + flag); 16. if (flag == 1) { 17. synchronized (o1) { 18. try { 19. Thread.sleep(500); 20. } catch (Exception e) { 21. e.printStackTrace(); 22. } 23. synchronized (o2) { 24. System.out.println("1"); 25. } 26. } 27. } 28. if (flag == 0) { 29. synchronized (o2) { 30. try { 31. Thread.sleep(500); 32. } catch (Exception e) { 33. e.printStackTrace(); 34. } 35. synchronized (o1) { 36. System.out.println("0"); 37. } 38. } 39. } 40. } 41. public static void main(String[] args) { 42. DeadLock td1 = new DeadLock(); 43. DeadLock td2 = new DeadLock(); 44. td1.flag = 1; 45. td2.flag = 0; 46. //td1,td2 都處於可執行狀態,但 JVM 線程調度先執行哪個線程是不確定的。 47. //td2 的 run()可能在 td1 的 run()之前運行 48. new Thread(td1).start(); 49. new Thread(td2).start(); 50. } 51.}
13. Java 中多線程間的通信怎么實現?
線程通信的方式:
1.共享變量
線程間通信可以通過發送信號,發送信號的一個簡單方式是在共享對象的變量里設置信號值。線程 A 在一個同步塊里設置 boolean 型成員變量 hasDataToProcess 為 true,線程 B 也在同步塊里讀取 hasDataToProcess這個成員變量。這個簡單的例子使用了一個持有信號的對象,並提供了 set 和 get 方法
1.package igeekhome.com; 2.public class MySignal{ 3. //共享的變量 4. private boolean hasDataToProcess=false; 5. //取值 6. public boolean getHasDataToProcess() { 7. return hasDataToProcess; 8. } 9. //存值 10. public void setHasDataToProcess(boolean hasDataToProcess) { 11. this.hasDataToProcess = hasDataToProcess; 12. } 13. public static void main(String[] args){ 14. //同一個對象 15. final MySignal my=new MySignal(); 16. //線程 1 設置 hasDataToProcess 值為 true 17. final Thread t1=new Thread(new Runnable(){ 18. public void run() { 19. my.setHasDataToProcess(true); 20. } 21. }); 22. t1.start(); 23. //線程 2 取這個值 hasDataToProcess 24. Thread t2=new Thread(new Runnable(){ 25. public void run() { 26. try { 27. //等待線程 1 完成然后取值 28. t1.join(); 29. } catch (InterruptedException e) { 30. e.printStackTrace(); 31. } 32. my.getHasDataToProcess(); 33. System.out.println("t1 改變以后的值:" + my.isHasDataToProcess()); 34. } 35. }); 36. t2.start(); 37.} 38.} 結果: t1 改變以后的值:true
2.wait/notify 機制
以資源為例,生產者生產一個資源,通知消費者就消費掉一個資源,生產者繼續生產資源,消費者消費資源,以此循環。代碼如下:
1.package igeekhome.com; 2.//資源類 3. class Resource{ 4. private String name; 5. private int count=1; 6. private boolean flag=false; 7. public synchronized void set(String name){ 8. //生產資源 9. while(flag) { 10. try{ 11. //線程等待。消費者消費資源 12. wait(); 13. }catch(Exception e){} 14. } 15. this.name=name+"---"+count++; 16. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生產者..."+this.name); 17. flag=true; 18. //喚醒等待中的消費者 19. this.notifyAll(); 20. } 21. public synchronized void out(){ 22. //消費資源 23. while(!flag) { 24. //線程等待,生產者生產資源 25. try{wait();}catch(Exception e){} 26. } 27. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消費者..."+this.name); 28. flag=false; 29. //喚醒生產者,生產資源 30. this.notifyAll(); 31. } 32.} 33. //生產者 34. class Producer implements Runnable{ 35. private Resource res; 36. Producer(Resource res){ 37. this.res=res; 38. } 39. //生產者生產資源 40. public void run(){ 41. while(true){ 42. res.set("商品"); 43. } 44. } 45. } 46. //消費者消費資源 47. class Consumer implements Runnable{ 48. private Resource res; 49. Consumer(Resource res){ 50. this.res=res; 51. } 52. public void run(){ 53. while(true){ 54. res.out(); 55. } 56. } 57. } 58.public class ProducerConsumerDemo{ 59. public static void main(String[] args){ 60. Resource r=new Resource(); 61. Producer pro=new Producer(r); 62. Consumer con=new Consumer(r); 63. Thread t1=new Thread(pro); 64. Thread t2=new Thread(con); 65. t1.start(); 66. t2.start(); 67. } 68.}
14. 線程和進程的區別
進程:具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合上的一次運行活動,是操作系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。
線程:是進程的一個實體,是cpu調度和分派的基本單位,是比進程更小的可以獨立運行的基本單位。
特點:線程的划分尺度小於進程,這使多線程程序擁有高並發性,進程在運行時各自內存單元相互獨立,線程之間內存共享,這使多線程編程可以擁有更好的性能和用戶體驗
注意:多線程編程對於其它程序是不友好的,占據大量cpu資源。
15. 請說出同步線程及線程調度相關的方法?
wait():使一個線程處於等待(阻塞)狀態,並且釋放所持有的對象的鎖; 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; notify():喚醒一個處於等待狀態的線程,當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確定喚醒哪個線程,而且與優先級無關; notityAll():喚醒所有處於等待狀態的線程,該方法並不是將對象的鎖給所有線程,而是讓它們競爭,只有獲得鎖 的線程才能進入就緒狀態; 注意:java 5 通過Lock接口提供了顯示的鎖機制,Lock接口中定義了加鎖(lock()方法)和解鎖(unLock() 方法),增強了多線程編程的靈活性及對線程的協調
16. 啟動一個線程是調用 run()方法還是 start()方法?
啟動一個線程是調用 start()方法,使線程所代表的虛擬處理機處於可運行狀態,這意味着它可以由 JVM 調度並執行,這並不意味着線程就會立即運行。
run()方法是線程啟動后要進行回調(callback)的方法。
