Java線程面試題

進程與線程的區別

• 進程是資源分配的最小單位
• 線程是CPU調度的最小單位
• 一個程序必須有一個進程，一個進程必須有一個線程

Thread中start和run方法的區別

• 調用start()方法會創建一個新的子線程並啟動
• run()方法只是Thread的一個普通方法的調用

Thread和Runnable的關系

• Thread是實現了Runnable接口的類，使得run支持多線程
• 因類的單一繼承原則，推薦多使用Runnable接口

線程的狀態

• 新建（New）：創建后尚位啟動的線程的狀態
• 運行（Runnable）：包含Running和Ready
• 無限期等待（Waiting）：不會被分配CPU執行時間，需要顯式唄喚醒
• 限期等待（Timed Waiting）：在一定時間后會由系統自動喚醒
• 阻塞（Blocked）：等待排它鎖
• 結束（Terminated）：已終止線程的狀態，線程已經結束執行

sleep和wait的區別

• sleep是Thread類的方法，wait是Object類中定義的方法
• sleep()方法可以在任何地方使用
• wait()方法只能在sychronized方法或synchronized塊中使用
  • Thread.sleep只會讓出CPU，不會導致鎖行為的改變
  • Object.wait不僅讓出CPU，還會釋放已經占有的同步資源鎖

鎖池與等待池

• 
• 

notify和notifyAll的區別

• notifyAll：會讓所有處於等待池的線程全部進入鎖池去競爭獲取鎖的機會
• notify：會隨機讓一個處於等待池中的線程進入鎖池去競爭獲取鎖的機會

interrupt函數

通知線程應該中斷了

• 如果線程處於阻塞狀態，那么線程將立即退出被阻塞狀態，拋出一個InterruptedException異常
• 如果線程處於正常活動狀態，那么會將該線程的中斷標志設置為true。被設置中斷標志的線程將繼續正常運行，不受影響

線程狀態以及狀態之間的轉換

synchronized底層實現原理

• Java對象頭

  對象在內存中的布局

  ​ 對象頭

  ​ 實例數據

  ​ 對齊填充

  

  

• Monitor

Monitor：每個Java對象天生自帶了一把看不見的鎖

Monitor存在於每個Java對象的對象頭中

synchronized的四種狀態

無鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖

• 無鎖：沒有添加任何的鎖，此時的目標共享數據沒用被任何一個線程占用

• 偏向鎖：如果一個線程獲得了鎖，那么鎖就進入偏向模式，此時Mark Word的結構也變為偏向鎖結構，當該線程再次請求鎖時，無需再做任何同步操作（CAS），即獲得鎖的過程只需要檢測Mark Word的鎖標記位是否為偏向鎖以及當前線程ID是否等於Mark Word的TreadID即可，這樣就省去了大量有關鎖申請的操作，適用范圍：目標共享數據只被同一個線程占用的時候

• 輕量級鎖：輕量級鎖是由偏向鎖升級來的，偏向鎖運行在一個線程進入同步塊的情況下，當第二個線程加入鎖爭用的時候，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，適用范圍：目標共享數據被兩個線程交替占用的時候

  • 輕量級鎖加鎖過程（參考的博客）

    1. 在線程執行同步代碼塊之前，JVM會現在當前線程的棧楨中創建用於存儲鎖記錄的空間，並將鎖對象頭中的 markWord 信息復制到鎖記錄中，這個官方稱為 Displaced Mard Word。然后線程嘗試使用 CAS 將對象頭中的 MarkWord 替換為指向鎖記錄的指針。

       

    2. 將鎖對象頭中的 markWord 信息復制到鎖記錄中，這個官方稱為 Displaced Mard Word。然后線程嘗試使用 CAS 將對象頭中的 MarkWord 替換為指向鎖記錄的指針。如果替換成功，則進入步驟3（上鎖成功），失敗則進入步驟4（上鎖失敗）。

    3. CAS 替換成功說明當前線程已獲得該鎖，此時在棧楨中鎖標志位信息也更新為輕量級鎖狀態：00。此時的棧楨與鎖對象頭的狀態如圖所示。

       

    4. 如果CAS 替換失敗則說明當前時間鎖對象已被某個線程占有，那么此時當前線程只有通過自旋的方式去獲取鎖。如果在自旋一定次數后仍未獲得鎖，那么輕量級鎖將會升級成重量級鎖。

       升級成重量級鎖帶來的變化就是對象頭中鎖標志位將變為 10（重量級鎖），MarkWord 中存儲的也就是指向互斥量（重量級鎖）的指針。（注意！！！此時，鎖對象頭的 MarkWord 已經發生了改變！會導致正在占有鎖的線程解鎖時，將鎖記錄CAS回對象頭中失敗，從而會釋放重量級鎖並喚醒阻塞的線程了）。

       輕量級鎖升級過程流程圖：

       

  • 輕量級鎖解鎖過程

    • 解鎖成功：輕量級鎖解鎖時，會使用CAS將之前復制在棧楨中的 Displaced Mard Word 替換回 Mark Word 中。如果替換成功，則說明整個過程都成功執行，期間沒有其他線程訪問同步代碼塊。（此時仍為輕量級鎖）

    • 解鎖失敗：但如果替換失敗了，表示當前線程在執行同步代碼塊期間，有其他線程也在訪問，當前鎖資源是存在競爭的，那么鎖將會膨脹成重量級鎖。上圖線程一重量級鎖部分也就驗證了鎖膨脹的過程（此時膨脹為重量級鎖）。

  

Java線程池

通過new ThreadPoolExecutor(設置參數)或new ScheduledThreadPoolExecutor(設置參數)或new ForkJoinPool(設置參數) 來實現下列對應功能的線程池

ThreadPoolExecutor的構造函數

• corePoolSize：核心線程數量（初始的線程數量）

• maximumPoolSize：線程不夠用時能夠創建的最大線程數量

• workQueue：任務等待隊列，當任務數大於maximumPoolSize時，多出來暫時沒線程處理的任務，放進任務等待隊列中

• keepAliveTime：除核心線程外的線程，當沒有新的任務交給除核心線程外的線程處理，該線程會在keepAliveTime時間過后，自動銷毀線程

• threadFactory：創建新線程的方式，默認是（Executors.defaultThreadFactory()）

• handler：線程池的飽和策略，如果堵塞隊列（workQueue）滿了，並且沒用多余的線程可以執行任務，此時執行的策略方式

  • AbortPolicy：直接拋出異常，這是默認策略
  • CallerRunsPolicy：用調用者所在的線程來執行任務
  • DiscardOldestPolicy：丟棄隊列中靠最前的任務，並執行當前任務
  • DiscardPolicy：直接丟棄當前任務
  • 通過實現RejectedExecutionHandler接口，來自定義handler策略

線程池的狀態

• running：能接受新提交的任務，並且也能處理堵塞隊列中的任務

• shutdonw：不再接受新提交的任務，但可以處理堵塞隊列的任務

• stop：不再接受新提交的任務，也不處理堵塞隊列的任務

• tidying：所有的任務都已終止

• terminated：線程池已終止