前言
這篇文章主要是對多線程的問題進(jìn)行總結(jié)的,因此羅列了100個(gè)多線程的問題溅潜。
這些多線程的問題來源于各大網(wǎng)站术唬,可能有些問題網(wǎng)上有、可能有些問題對應(yīng)的答案也有滚澜、也可能有些各位網(wǎng)友也都看過粗仓,但是本文寫作的重心就是所有的問題都會(huì)按照自己的理解回答一遍,不會(huì)去看網(wǎng)上的答案博秫,因此可能有些問題講的不對潦牛,能指正的希望大家不吝指教。整理了一份Java面試寶典完整版PDF
100個(gè)問題匯總
1挡育、多線程有什么用巴碗?
一個(gè)可能在很多人看來很扯淡的一個(gè)問題:我會(huì)用多線程就好了,還管它有什么用即寒?在我看來橡淆,這個(gè)回答更扯淡。所謂"知其然知其所以然"母赵,"會(huì)用"只是"知其然"逸爵,"為什么用"才是"知其所以然",只有達(dá)到"知其然知其所以然"的程度才可以說是把一個(gè)知識點(diǎn)運(yùn)用自如凹嘲。OK师倔,下面說說我對這個(gè)問題的看法:
(1)發(fā)揮多核CPU的優(yōu)勢
隨著工業(yè)的進(jìn)步,現(xiàn)在的筆記本周蹭、臺式機(jī)乃至商用的應(yīng)用服務(wù)器至少也都是雙核的趋艘,4核疲恢、8核甚至16核的也都不少見,如果是單線程的程序瓷胧,那么在雙核CPU上就浪費(fèi)了50%显拳,在4核CPU上就浪費(fèi)了75%。單核CPU上所謂的"多線程"那是假的多線程搓萧,同一時(shí)間處理器只會(huì)處理一段邏輯杂数,只不過線程之間切換得比較快,看著像多個(gè)線程"同時(shí)"運(yùn)行罷了瘸洛。多核CPU上的多線程才是真正的多線程揍移,它能讓你的多段邏輯同時(shí)工作,多線程货矮,可以真正發(fā)揮出多核CPU的優(yōu)勢來羊精,達(dá)到充分利用CPU的目的。
(2)防止阻塞
從程序運(yùn)行效率的角度來看囚玫,單核CPU不但不會(huì)發(fā)揮出多線程的優(yōu)勢,反而會(huì)因?yàn)樵趩魏薈PU上運(yùn)行多線程導(dǎo)致線程上下文的切換读规,而降低程序整體的效率抓督。但是單核CPU我們還是要應(yīng)用多線程,就是為了防止阻塞束亏。試想铃在,如果單核CPU使用單線程,那么只要這個(gè)線程阻塞了碍遍,比方說遠(yuǎn)程讀取某個(gè)數(shù)據(jù)吧定铜,對端遲遲未返回又沒有設(shè)置超時(shí)時(shí)間,那么你的整個(gè)程序在數(shù)據(jù)返回回來之前就停止運(yùn)行了怕敬。多線程可以防止這個(gè)問題揣炕,多條線程同時(shí)運(yùn)行,哪怕一條線程的代碼執(zhí)行讀取數(shù)據(jù)阻塞东跪,也不會(huì)影響其它任務(wù)的執(zhí)行畸陡。
(3)便于建模
這是另外一個(gè)沒有這么明顯的優(yōu)點(diǎn)了。假設(shè)有一個(gè)大的任務(wù)A虽填,單線程編程丁恭,那么就要考慮很多,建立整個(gè)程序模型比較麻煩斋日。但是如果把這個(gè)大的任務(wù)A分解成幾個(gè)小任務(wù)牲览,任務(wù)B、任務(wù)C恶守、任務(wù)D第献,分別建立程序模型跛蛋,并通過多線程分別運(yùn)行這幾個(gè)任務(wù),那就簡單很多了痊硕。
2赊级、創(chuàng)建線程的方式
比較常見的一個(gè)問題了,一般就是兩種:
(1)繼承Thread類
(2)實(shí)現(xiàn)Runnable接口
至于哪個(gè)好岔绸,不用說肯定是后者好理逊,因?yàn)閷?shí)現(xiàn)接口的方式比繼承類的方式更靈活,也能減少程序之間的耦合度盒揉,面向接口編程也是設(shè)計(jì)模式6大原則的核心晋被。
3、start()方法和run()方法的區(qū)別
只有調(diào)用了start()方法刚盈,才會(huì)表現(xiàn)出多線程的特性羡洛,不同線程的run()方法里面的代碼交替執(zhí)行。如果只是調(diào)用run()方法藕漱,那么代碼還是同步執(zhí)行的欲侮,必須等待一個(gè)線程的run()方法里面的代碼全部執(zhí)行完畢之后,另外一個(gè)線程才可以執(zhí)行其run()方法里面的代碼肋联。
4威蕉、Runnable接口和Callable接口的區(qū)別
有點(diǎn)深的問題了,也看出一個(gè)Java程序員學(xué)習(xí)知識的廣度橄仍。
Runnable接口中的run()方法的返回值是void韧涨,它做的事情只是純粹地去執(zhí)行run()方法中的代碼而已;Callable接口中的call()方法是有返回值的侮繁,是一個(gè)泛型虑粥,和Future、FutureTask配合可以用來獲取異步執(zhí)行的結(jié)果宪哩。
這其實(shí)是很有用的一個(gè)特性娩贷,因?yàn)槎嗑€程相比單線程更難、更復(fù)雜的一個(gè)重要原因就是因?yàn)槎嗑€程充滿著未知性斋射,某條線程是否執(zhí)行了育勺?某條線程執(zhí)行了多久?某條線程執(zhí)行的時(shí)候我們期望的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)賦值完畢罗岖?無法得知涧至,我們能做的只是等待這條多線程的任務(wù)執(zhí)行完畢而已。而Callable+Future/FutureTask卻可以獲取多線程運(yùn)行的結(jié)果桑包,可以在等待時(shí)間太長沒獲取到需要的數(shù)據(jù)的情況下取消該線程的任務(wù)南蓬,真的是非常有用。
5、CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別
兩個(gè)看上去有點(diǎn)像的類赘方,都在java.util.concurrent下烧颖,都可以用來表示代碼運(yùn)行到某個(gè)點(diǎn)上,二者的區(qū)別在于:
(1)CyclicBarrier的某個(gè)線程運(yùn)行到某個(gè)點(diǎn)上之后窄陡,該線程即停止運(yùn)行炕淮,直到所有的線程都到達(dá)了這個(gè)點(diǎn),所有線程才重新運(yùn)行跳夭;CountDownLatch則不是涂圆,某線程運(yùn)行到某個(gè)點(diǎn)上之后,只是給某個(gè)數(shù)值-1而已币叹,該線程繼續(xù)運(yùn)行
(2)CyclicBarrier只能喚起一個(gè)任務(wù)润歉,CountDownLatch可以喚起多個(gè)任務(wù)
(3)CyclicBarrier可重用,CountDownLatch不可重用颈抚,計(jì)數(shù)值為0該CountDownLatch就不可再用了
6踩衩、volatile關(guān)鍵字的作用
一個(gè)非常重要的問題,是每個(gè)學(xué)習(xí)贩汉、應(yīng)用多線程的Java程序員都必須掌握的驱富。理解volatile關(guān)鍵字的作用的前提是要理解Java內(nèi)存模型,這里就不講Java內(nèi)存模型了雾鬼,可以參見第31點(diǎn)萌朱,volatile關(guān)鍵字的作用主要有兩個(gè):
(1)多線程主要圍繞可見性和原子性兩個(gè)特性而展開,使用volatile關(guān)鍵字修飾的變量策菜,保證了其在多線程之間的可見性,即每次讀取到volatile變量酒贬,一定是最新的數(shù)據(jù)
(2)代碼底層執(zhí)行不像我們看到的高級語言----Java程序這么簡單又憨,它的執(zhí)行是Java代碼-->字節(jié)碼-->根據(jù)字節(jié)碼執(zhí)行對應(yīng)的C/C++代碼-->C/C++代碼被編譯成匯編語言-->和硬件電路交互,現(xiàn)實(shí)中锭吨,為了獲取更好的性能JVM可能會(huì)對指令進(jìn)行重排序蠢莺,多線程下可能會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的問題。使用volatile則會(huì)對禁止語義重排序零如,當(dāng)然這也一定程度上降低了代碼執(zhí)行效率
從實(shí)踐角度而言躏将,volatile的一個(gè)重要作用就是和CAS結(jié)合,保證了原子性考蕾,詳細(xì)的可以參見java.util.concurrent.atomic包下的類祸憋,比如AtomicInteger。
7肖卧、什么是線程安全
又是一個(gè)理論的問題蚯窥,各式各樣的答案有很多,我給出一個(gè)個(gè)人認(rèn)為解釋地最好的:如果你的代碼在多線程下執(zhí)行和在單線程下執(zhí)行永遠(yuǎn)都能獲得一樣的結(jié)果,那么你的代碼就是線程安全的拦赠。
這個(gè)問題有值得一提的地方巍沙,就是線程安全也是有幾個(gè)級別的:
(1)不可變
像String、Integer荷鼠、Long這些句携,都是final類型的類,任何一個(gè)線程都改變不了它們的值允乐,要改變除非新創(chuàng)建一個(gè)矮嫉,因此這些不可變對象不需要任何同步手段就可以直接在多線程環(huán)境下使用
(2)絕對線程安全
不管運(yùn)行時(shí)環(huán)境如何,調(diào)用者都不需要額外的同步措施喳篇。要做到這一點(diǎn)通常需要付出許多額外的代價(jià)敞临,Java中標(biāo)注自己是線程安全的類,實(shí)際上絕大多數(shù)都不是線程安全的麸澜,不過絕對線程安全的類挺尿,Java中也有,比方說CopyOnWriteArrayList炊邦、CopyOnWriteArraySet
(3)相對線程安全
相對線程安全也就是我們通常意義上所說的線程安全编矾,像Vector這種,add馁害、remove方法都是原子操作窄俏,不會(huì)被打斷,但也僅限于此碘菜,如果有個(gè)線程在遍歷某個(gè)Vector凹蜈、有個(gè)線程同時(shí)在add這個(gè)Vector,99%的情況下都會(huì)出現(xiàn)ConcurrentModificationException忍啸,也就是fail-fast機(jī)制仰坦。
(4)線程非安全
這個(gè)就沒什么好說的了,ArrayList计雌、LinkedList悄晃、HashMap等都是線程非安全的類
8、Java中如何獲取到線程dump文件
死循環(huán)凿滤、死鎖妈橄、阻塞、頁面打開慢等問題翁脆,打線程dump是最好的解決問題的途徑眷蚓。所謂線程dump也就是線程堆棧,獲取到線程堆棧有兩步:
(1)獲取到線程的pid鹃祖,可以通過使用jps命令溪椎,在Linux環(huán)境下還可以使用ps -ef | grep java
(2)打印線程堆棧普舆,可以通過使用jstack pid命令,在Linux環(huán)境下還可以使用kill -3 pid
另外提一點(diǎn)校读,Thread類提供了一個(gè)getStackTrace()方法也可以用于獲取線程堆棧沼侣。這是一個(gè)實(shí)例方法,因此此方法是和具體線程實(shí)例綁定的歉秫,每次獲取獲取到的是具體某個(gè)線程當(dāng)前運(yùn)行的堆棧蛾洛,
9、一個(gè)線程如果出現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)異常會(huì)怎么樣
如果這個(gè)異常沒有被捕獲的話雁芙,這個(gè)線程就停止執(zhí)行了轧膘。另外重要的一點(diǎn)是:如果這個(gè)線程持有某個(gè)某個(gè)對象的監(jiān)視器,那么這個(gè)對象監(jiān)視器會(huì)被立即釋放
10兔甘、如何在兩個(gè)線程之間共享數(shù)據(jù)
通過在線程之間共享對象就可以了谎碍,然后通過wait/notify/notifyAll、await/signal/signalAll進(jìn)行喚起和等待洞焙,比方說阻塞隊(duì)列BlockingQueue就是為線程之間共享數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的
11蟆淀、sleep方法和wait方法有什么區(qū)別
這個(gè)問題常問,sleep方法和wait方法都可以用來放棄CPU一定的時(shí)間澡匪,不同點(diǎn)在于如果線程持有某個(gè)對象的監(jiān)視器熔任,sleep方法不會(huì)放棄這個(gè)對象的監(jiān)視器,wait方法會(huì)放棄這個(gè)對象的監(jiān)視器
12唁情、生產(chǎn)者消費(fèi)者模型的作用是什么
這個(gè)問題很理論疑苔,但是很重要:
(1)通過平衡生產(chǎn)者的生產(chǎn)能力和消費(fèi)者的消費(fèi)能力來提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,這是生產(chǎn)者消費(fèi)者模型最重要的作用
(2)解耦甸鸟,這是生產(chǎn)者消費(fèi)者模型附帶的作用惦费,解耦意味著生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的聯(lián)系少,聯(lián)系越少越可以獨(dú)自發(fā)展而不需要收到相互的制約
13抢韭、ThreadLocal有什么用
簡單說ThreadLocal就是一種以空間換時(shí)間的做法趁餐,在每個(gè)Thread里面維護(hù)了一個(gè)以開地址法實(shí)現(xiàn)的ThreadLocal.ThreadLocalMap,把數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離篮绰,數(shù)據(jù)不共享,自然就沒有線程安全方面的問題了
14季惯、為什么wait()方法和notify()/notifyAll()方法要在同步塊中被調(diào)用
這是JDK強(qiáng)制的吠各,wait()方法和notify()/notifyAll()方法在調(diào)用前都必須先獲得對象的鎖
15、wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放棄對象監(jiān)視器時(shí)有什么區(qū)別
wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放棄對象監(jiān)視器的時(shí)候的區(qū)別在于:
wait()方法立即釋放對象監(jiān)視器勉抓,notify()/notifyAll()方法則會(huì)等待線程剩余代碼執(zhí)行完畢才會(huì)放棄對象監(jiān)視器贾漏。
16、為什么要使用線程池
避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀線程藕筋,達(dá)到線程對象的重用纵散。另外,使用線程池還可以根據(jù)項(xiàng)目靈活地控制并發(fā)的數(shù)目。
17伍掀、怎么檢測一個(gè)線程是否持有對象監(jiān)視器
我也是在網(wǎng)上看到一道多線程面試題才知道有方法可以判斷某個(gè)線程是否持有對象監(jiān)視器:Thread類提供了一個(gè)holdsLock(Object obj)方法掰茶,當(dāng)且僅當(dāng)對象obj的監(jiān)視器被某條線程持有的時(shí)候才會(huì)返回true,注意這是一個(gè)static方法蜜笤,這意味著"某條線程"指的是當(dāng)前線程濒蒋。
18、synchronized和ReentrantLock的區(qū)別
synchronized是和if把兔、else沪伙、for、while一樣的關(guān)鍵字县好,ReentrantLock是類围橡,這是二者的本質(zhì)區(qū)別。既然ReentrantLock是類缕贡,那么它就提供了比
synchronized更多更靈活的特性翁授,可以被繼承、可以有方法善绎、可以有各種各樣的類變量黔漂,ReentrantLock比synchronized的擴(kuò)展性體現(xiàn)在幾點(diǎn)上:
(1)ReentrantLock可以對獲取鎖的等待時(shí)間進(jìn)行設(shè)置,這樣就避免了死鎖
(2)ReentrantLock可以獲取各種鎖的信息
(3)ReentrantLock可以靈活地實(shí)現(xiàn)多路通知
另外禀酱,二者的鎖機(jī)制其實(shí)也是不一樣的炬守。ReentrantLock底層調(diào)用的是Unsafe的park方法加鎖,synchronized操作的應(yīng)該是對象頭中mark word剂跟,這點(diǎn)我不能確定减途。
19、ConcurrentHashMap的并發(fā)度是什么
ConcurrentHashMap的并發(fā)度就是segment的大小曹洽,默認(rèn)為16鳍置,這意味著最多同時(shí)可以有16條線程操作ConcurrentHashMap,這也是ConcurrentHashMap對Hashtable的最大優(yōu)勢送淆,任何情況下税产,Hashtable能同時(shí)有兩條線程獲取Hashtable中的數(shù)據(jù)嗎?
20偷崩、ReadWriteLock是什么
首先明確一下辟拷,不是說ReentrantLock不好,只是ReentrantLock某些時(shí)候有局限阐斜。如果使用ReentrantLock衫冻,可能本身是為了防止線程A在寫數(shù)據(jù)、線程B在讀數(shù)據(jù)造成的數(shù)據(jù)不一致谒出,但這樣隅俘,如果線程C在讀數(shù)據(jù)邻奠、線程D也在讀數(shù)據(jù),讀數(shù)據(jù)是不會(huì)改變數(shù)據(jù)的为居,沒有必要加鎖碌宴,但是還是加鎖了,降低了程序的性能颜骤。
因?yàn)檫@個(gè)唧喉,才誕生了讀寫鎖ReadWriteLock。ReadWriteLock是一個(gè)讀寫鎖接口忍抽,ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)八孝,實(shí)現(xiàn)了讀寫的分離,讀鎖是共享的鸠项,寫鎖是獨(dú)占的干跛,讀和讀之間不會(huì)互斥,讀和寫祟绊、寫和讀楼入、寫和寫之間才會(huì)互斥,提升了讀寫的性能牧抽。
21嘉熊、FutureTask是什么
這個(gè)其實(shí)前面有提到過,F(xiàn)utureTask表示一個(gè)異步運(yùn)算的任務(wù)扬舒。FutureTask里面可以傳入一個(gè)Callable的具體實(shí)現(xiàn)類阐肤,可以對這個(gè)異步運(yùn)算的任務(wù)的結(jié)果進(jìn)行等待獲取、判斷是否已經(jīng)完成讲坎、取消任務(wù)等操作孕惜。當(dāng)然,由于FutureTask也是Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類,所以FutureTask也可以放入線程池中。
22场航、Linux環(huán)境下如何查找哪個(gè)線程使用CPU最長
這是一個(gè)比較偏實(shí)踐的問題,這種問題我覺得挺有意義的削罩。可以這么做:
(1)獲取項(xiàng)目的pid费奸,jps或者ps -ef | grep java鲸郊,這個(gè)前面有講過
(2)top -H -p pid,順序不能改變
這樣就可以打印出當(dāng)前的項(xiàng)目货邓,每條線程占用CPU時(shí)間的百分比。注意這里打出的是LWP四濒,也就是操作系統(tǒng)原生線程的線程號换况,我筆記本山?jīng)]有部署Linux環(huán)境下的Java工程职辨,因此沒有辦法截圖演示,網(wǎng)友朋友們?nèi)绻臼鞘褂肔inux環(huán)境部署項(xiàng)目的話戈二,可以嘗試一下舒裤。
使用"top -H -p pid"+"jps pid"可以很容易地找到某條占用CPU高的線程的線程堆棧,從而定位占用CPU高的原因觉吭,一般是因?yàn)椴划?dāng)?shù)拇a操作導(dǎo)致了死循環(huán)腾供。
最后提一點(diǎn),"top -H -p pid"打出來的LWP是十進(jìn)制的鲜滩,"jps pid"打出來的本地線程號是十六進(jìn)制的伴鳖,轉(zhuǎn)換一下,就能定位到占用CPU高的線程的當(dāng)前線程堆棧了徙硅。
23、Java編程寫一個(gè)會(huì)導(dǎo)致死鎖的程序
第一次看到這個(gè)題目嗓蘑,覺得這是一個(gè)非常好的問題。很多人都知道死鎖是怎么一回事兒:線程A和線程B相互等待對方持有的鎖導(dǎo)致程序無限死循環(huán)下去陨享。當(dāng)然也僅限于此了,問一下怎么寫一個(gè)死鎖的程序就不知道了钝腺,這種情況說白了就是不懂什么是死鎖抛姑,懂一個(gè)理論就完事兒了,實(shí)踐中碰到死鎖的問題基本上是看不出來的艳狐。
真正理解什么是死鎖定硝,這個(gè)問題其實(shí)不難,幾個(gè)步驟:
(1)兩個(gè)線程里面分別持有兩個(gè)Object對象:lock1和lock2毫目。這兩個(gè)lock作為同步代碼塊的鎖蔬啡;
(2)線程1的run()方法中同步代碼塊先獲取lock1的對象鎖诲侮,Thread.sleep(xxx),時(shí)間不需要太多箱蟆,50毫秒差不多了沟绪,然后接著獲取lock2的對象鎖。這么做主要是為了防止線程1啟動(dòng)一下子就連續(xù)獲得了lock1和lock2兩個(gè)對象的對象鎖
(3)線程2的run)(方法中同步代碼塊先獲取lock2的對象鎖空猜,接著獲取lock1的對象鎖绽慈,當(dāng)然這時(shí)lock1的對象鎖已經(jīng)被線程1鎖持有,線程2肯定是要等待線程1釋放lock1的對象鎖的
這樣辈毯,線程1"睡覺"睡完坝疼,線程2已經(jīng)獲取了lock2的對象鎖了,線程1此時(shí)嘗試獲取lock2的對象鎖漓摩,便被阻塞裙士,此時(shí)一個(gè)死鎖就形成了。代碼就不寫了管毙,占的篇幅有點(diǎn)多腿椎,Java多線程7:死鎖這篇文章里面有,就是上面步驟的代碼實(shí)現(xiàn)夭咬。
24啃炸、怎么喚醒一個(gè)阻塞的線程
如果線程是因?yàn)檎{(diào)用了wait()、sleep()或者join()方法而導(dǎo)致的阻塞卓舵,可以中斷線程南用,并且通過拋出InterruptedException來喚醒它;如果線程遇到了IO阻塞掏湾,無能為力裹虫,因?yàn)镮O是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,Java代碼并沒有辦法直接接觸到操作系統(tǒng)融击。
25筑公、不可變對象對多線程有什么幫助
前面有提到過的一個(gè)問題,不可變對象保證了對象的內(nèi)存可見性尊浪,對不可變對象的讀取不需要進(jìn)行額外的同步手段匣屡,提升了代碼執(zhí)行效率。
26拇涤、什么是多線程的上下文切換
多線程的上下文切換是指CPU控制權(quán)由一個(gè)已經(jīng)正在運(yùn)行的線程切換到另外一個(gè)就緒并等待獲取CPU執(zhí)行權(quán)的線程的過程捣作。
27、如果你提交任務(wù)時(shí)鹅士,線程池隊(duì)列已滿券躁,這時(shí)會(huì)發(fā)生什么
這里區(qū)分一下:
如果使用的是無界隊(duì)列LinkedBlockingQueue,也就是無界隊(duì)列的話,沒關(guān)系嘱朽,繼續(xù)添加任務(wù)到阻塞隊(duì)列中等待執(zhí)行旭贬,因?yàn)長inkedBlockingQueue可以近乎認(rèn)為是一個(gè)無窮大的隊(duì)列,可以無限存放任務(wù)
如果使用的是有界隊(duì)列比如ArrayBlockingQueue搪泳,任務(wù)首先會(huì)被添加到ArrayBlockingQueue中,ArrayBlockingQueue滿了扼脐,會(huì)根據(jù)maximumPoolSize的值增加線程數(shù)量岸军,如果增加了線程數(shù)量還是處理不過來,ArrayBlockingQueue繼續(xù)滿瓦侮,那么則會(huì)使用拒絕策略RejectedExecutionHandler處理滿了的任務(wù)艰赞,默認(rèn)是AbortPolicy
28、Java中用到的線程調(diào)度算法是什么
搶占式肚吏。一個(gè)線程用完CPU之后方妖,操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)線程優(yōu)先級、線程饑餓情況等數(shù)據(jù)算出一個(gè)總的優(yōu)先級并分配下一個(gè)時(shí)間片給某個(gè)線程執(zhí)行罚攀。
29党觅、Thread.sleep(0)的作用是什么
這個(gè)問題和上面那個(gè)問題是相關(guān)的,我就連在一起了斋泄。由于Java采用搶占式的線程調(diào)度算法杯瞻,因此可能會(huì)出現(xiàn)某條線程常常獲取到CPU控制權(quán)的情況,為了讓某些優(yōu)先級比較低的線程也能獲取到CPU控制權(quán)炫掐,可以使用Thread.sleep(0)手動(dòng)觸發(fā)一次操作系統(tǒng)分配時(shí)間片的操作魁莉,這也是平衡CPU控制權(quán)的一種操作。
30募胃、什么是自旋
很多synchronized里面的代碼只是一些很簡單的代碼旗唁,執(zhí)行時(shí)間非常快痹束,此時(shí)等待的線程都加鎖可能是一種不太值得的操作检疫,因?yàn)榫€程阻塞涉及到用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)切換的問題。既然synchronized里面的代碼執(zhí)行得非巢胃ぃ快电谣,不妨讓等待鎖的線程不要被阻塞,而是在synchronized的邊界做忙循環(huán)抹蚀,這就是自旋剿牺。如果做了多次忙循環(huán)發(fā)現(xiàn)還沒有獲得鎖,再阻塞环壤,這樣可能是一種更好的策略晒来。
31、什么是Java內(nèi)存模型
Java內(nèi)存模型定義了一種多線程訪問Java內(nèi)存的規(guī)范郑现。Java內(nèi)存模型要完整講不是這里幾句話能說清楚的湃崩,我簡單總結(jié)一下Java內(nèi)存模型的幾部分內(nèi)容:
(1)Java內(nèi)存模型將內(nèi)存分為了主內(nèi)存和工作內(nèi)存荧降。類的狀態(tài),也就是類之間共享的變量攒读,是存儲在主內(nèi)存中的朵诫,每次Java線程用到這些主內(nèi)存中的變量的時(shí)候,會(huì)讀一次主內(nèi)存中的變量薄扁,并讓這些內(nèi)存在自己的工作內(nèi)存中有一份拷貝剪返,運(yùn)行自己線程代碼的時(shí)候,用到這些變量邓梅,操作的都是自己工作內(nèi)存中的那一份脱盲。在線程代碼執(zhí)行完畢之后,會(huì)將最新的值更新到主內(nèi)存中去
(2)定義了幾個(gè)原子操作日缨,用于操作主內(nèi)存和工作內(nèi)存中的變量
(3)定義了volatile變量的使用規(guī)則
(4)happens-before钱反,即先行發(fā)生原則,定義了操作A必然先行發(fā)生于操作B的一些規(guī)則匣距,比如在同一個(gè)線程內(nèi)控制流前面的代碼一定先行發(fā)生于控制流后面的代碼面哥、一個(gè)釋放鎖unlock的動(dòng)作一定先行發(fā)生于后面對于同一個(gè)鎖進(jìn)行鎖定lock的動(dòng)作等等,只要符合這些規(guī)則墨礁,則不需要額外做同步措施幢竹,如果某段代碼不符合所有的happens-before規(guī)則,則這段代碼一定是線程非安全的
32恩静、什么是CAS
CAS焕毫,全稱為Compare and Swap,即比較-替換驶乾。假設(shè)有三個(gè)操作數(shù):內(nèi)存值V邑飒、舊的預(yù)期值A(chǔ)、要修改的值B级乐,當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)疙咸,才會(huì)將內(nèi)存值修改為B并返回true,否則什么都不做并返回false风科。當(dāng)然CAS一定要volatile變量配合撒轮,這樣才能保證每次拿到的變量是主內(nèi)存中最新的那個(gè)值,否則舊的預(yù)期值A(chǔ)對某條線程來說贼穆,永遠(yuǎn)是一個(gè)不會(huì)變的值A(chǔ)题山,只要某次CAS操作失敗,永遠(yuǎn)都不可能成功故痊。
33顶瞳、什么是樂觀鎖和悲觀鎖
(1)樂觀鎖:就像它的名字一樣,對于并發(fā)間操作產(chǎn)生的線程安全問題持樂觀狀態(tài),樂觀鎖認(rèn)為競爭不總是會(huì)發(fā)生慨菱,因此它不需要持有鎖焰络,將比較-替換這兩個(gè)動(dòng)作作為一個(gè)原子操作嘗試去修改內(nèi)存中的變量,如果失敗則表示發(fā)生沖突符喝,那么就應(yīng)該有相應(yīng)的重試邏輯闪彼。
(2)悲觀鎖:還是像它的名字一樣,對于并發(fā)間操作產(chǎn)生的線程安全問題持悲觀狀態(tài)协饲,悲觀鎖認(rèn)為競爭總是會(huì)發(fā)生备蚓,因此每次對某資源進(jìn)行操作時(shí),都會(huì)持有一個(gè)獨(dú)占的鎖囱稽,就像synchronized,不管三七二十一二跋,直接上了鎖就操作資源了战惊。
34、什么是AQS
簡單說一下AQS扎即,AQS全稱為AbstractQueuedSychronizer吞获,翻譯過來應(yīng)該是抽象隊(duì)列同步器。
如果說java.util.concurrent的基礎(chǔ)是CAS的話谚鄙,那么AQS就是整個(gè)Java并發(fā)包的核心了各拷,ReentrantLock、CountDownLatch闷营、Semaphore等等都用到了它烤黍。AQS實(shí)際上以雙向隊(duì)列的形式連接所有的Entry,比方說ReentrantLock傻盟,所有等待的線程都被放在一個(gè)Entry中并連成雙向隊(duì)列速蕊,前面一個(gè)線程使用ReentrantLock好了,則雙向隊(duì)列實(shí)際上的第一個(gè)Entry開始運(yùn)行娘赴。
AQS定義了對雙向隊(duì)列所有的操作规哲,而只開放了tryLock和tryRelease方法給開發(fā)者使用,開發(fā)者可以根據(jù)自己的實(shí)現(xiàn)重寫tryLock和tryRelease方法诽表,以實(shí)現(xiàn)自己的并發(fā)功能唉锌。
35、單例模式的線程安全性
老生常談的問題了竿奏,首先要說的是單例模式的線程安全意味著:某個(gè)類的實(shí)例在多線程環(huán)境下只會(huì)被創(chuàng)建一次出來袄简。單例模式有很多種的寫法,我總結(jié)一下:
(1)餓漢式單例模式的寫法:線程安全
(2)懶漢式單例模式的寫法:非線程安全
(3)雙檢鎖單例模式的寫法:線程安全
36议双、Semaphore有什么作用
Semaphore就是一個(gè)信號量痘番,它的作用是限制某段代碼塊的并發(fā)數(shù)。
Semaphore有一個(gè)構(gòu)造函數(shù),可以傳入一個(gè)int型整數(shù)n汞舱,表示某段代碼最多只有n個(gè)線程可以訪問伍纫,如果超出了n,那么請等待昂芜,等到某個(gè)線程執(zhí)行完畢這段代碼塊莹规,下一個(gè)線程再進(jìn)入。由此可以看出如果Semaphore構(gòu)造函數(shù)中傳入的int型整數(shù)n=1泌神,相當(dāng)于變成了一個(gè)synchronized了良漱。
37、Hashtable的size()方法中明明只有一條語句"return count"欢际,為什么還要做同步母市?
這是我之前的一個(gè)困惑,不知道大家有沒有想過這個(gè)問題损趋。某個(gè)方法中如果有多條語句患久,并且都在操作同一個(gè)類變量,那么在多線程環(huán)境下不加鎖浑槽,勢必會(huì)引發(fā)線程安全問題蒋失,這很好理解,但是size()方法明明只有一條語句桐玻,為什么還要加鎖篙挽?
關(guān)于這個(gè)問題,在慢慢地工作镊靴、學(xué)習(xí)中铣卡,有了理解,主要原因有兩點(diǎn):
(1)同一時(shí)間只能有一條線程執(zhí)行固定類的同步方法邑闲,但是對于類的非同步方法算行,可以多條線程同時(shí)訪問。所以苫耸,這樣就有問題了州邢,可能線程A在執(zhí)行Hashtable的put方法添加數(shù)據(jù),線程B則可以正常調(diào)用size()方法讀取Hashtable中當(dāng)前元素的個(gè)數(shù)褪子,那讀取到的值可能不是最新的量淌,可能線程A添加了完了數(shù)據(jù),但是沒有對size++嫌褪,線程B就已經(jīng)讀取size了呀枢,那么對于線程B來說讀取到的size一定是不準(zhǔn)確的。而給size()方法加了同步之后笼痛,意味著線程B調(diào)用size()方法只有在線程A調(diào)用put方法完畢之后才可以調(diào)用裙秋,這樣就保證了線程安全性
(2)CPU執(zhí)行代碼琅拌,執(zhí)行的不是Java代碼,這點(diǎn)很關(guān)鍵摘刑,一定得記住进宝。Java代碼最終是被翻譯成機(jī)器碼執(zhí)行的,機(jī)器碼才是真正可以和硬件電路交互的代碼枷恕。即使你看到Java代碼只有一行党晋,甚至你看到Java代碼編譯之后生成的字節(jié)碼也只有一行,也不意味著對于底層來說這句語句的操作只有一個(gè)徐块。一句"return count"假設(shè)被翻譯成了三句匯編語句執(zhí)行未玻,一句匯編語句和其機(jī)器碼做對應(yīng),完全可能執(zhí)行完第一句胡控,線程就切換了扳剿。
38、線程類的構(gòu)造方法昼激、靜態(tài)塊是被哪個(gè)線程調(diào)用的
這是一個(gè)非常刁鉆和狡猾的問題舞终。請記住:線程類的構(gòu)造方法癣猾、靜態(tài)塊是被new這個(gè)線程類所在的線程所調(diào)用的,而run方法里面的代碼才是被線程自身所調(diào)用的余爆。
如果說上面的說法讓你感到困惑纷宇,那么我舉個(gè)例子,假設(shè)Thread2中new了Thread1蛾方,main函數(shù)中new了Thread2像捶,那么:
(1)Thread2的構(gòu)造方法、靜態(tài)塊是main線程調(diào)用的桩砰,Thread2的run()方法是Thread2自己調(diào)用的
(2)Thread1的構(gòu)造方法拓春、靜態(tài)塊是Thread2調(diào)用的,Thread1的run()方法是Thread1自己調(diào)用的
39亚隅、同步方法和同步塊硼莽,哪個(gè)是更好的選擇
同步塊,這意味著同步塊之外的代碼是異步執(zhí)行的煮纵,這比同步整個(gè)方法更提升代碼的效率懂鸵。請知道一條原則:同步的范圍越小越好。
借著這一條行疏,我額外提一點(diǎn)匆光,雖說同步的范圍越少越好,但是在Java虛擬機(jī)中還是存在著一種叫做鎖粗化的優(yōu)化方法酿联,這種方法就是把同步范圍變大终息。這是有用的夺巩,比方說StringBuffer,它是一個(gè)線程安全的類周崭,自然最常用的append()方法是一個(gè)同步方法柳譬,我們寫代碼的時(shí)候會(huì)反復(fù)append字符串,這意味著要進(jìn)行反復(fù)的加鎖->解鎖休傍,這對性能不利征绎,因?yàn)檫@意味著Java虛擬機(jī)在這條線程上要反復(fù)地在內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)之間進(jìn)行切換,因此Java虛擬機(jī)會(huì)將多次append方法調(diào)用的代碼進(jìn)行一個(gè)鎖粗化的操作磨取,將多次的append的操作擴(kuò)展到append方法的頭尾人柿,變成一個(gè)大的同步塊,這樣就減少了加鎖-->解鎖的次數(shù)忙厌,有效地提升了代碼執(zhí)行的效率凫岖。
40、高并發(fā)逢净、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間短的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池哥放?并發(fā)不高、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間長的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池爹土?并發(fā)高甥雕、業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間長的業(yè)務(wù)怎樣使用線程池?
這是我在并發(fā)編程網(wǎng)上看到的一個(gè)問題胀茵,把這個(gè)問題放在最后一個(gè)社露,希望每個(gè)人都能看到并且思考一下,因?yàn)檫@個(gè)問題非常好琼娘、非常實(shí)際峭弟、非常專業(yè)。關(guān)于這個(gè)問題脱拼,個(gè)人看法是:
(1)高并發(fā)瞒瘸、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間短的業(yè)務(wù),線程池線程數(shù)可以設(shè)置為CPU核數(shù)+1熄浓,減少線程上下文的切換
(2)并發(fā)不高情臭、任務(wù)執(zhí)行時(shí)間長的業(yè)務(wù)要區(qū)分開看:
a)假如是業(yè)務(wù)時(shí)間長集中在IO操作上,也就是IO密集型的任務(wù)赌蔑,因?yàn)镮O操作并不占用CPU谎柄,所以不要讓所有的CPU閑下來,可以加大線程池中的線程數(shù)目惯雳,讓CPU處理更多的業(yè)務(wù)
b)假如是業(yè)務(wù)時(shí)間長集中在計(jì)算操作上朝巫,也就是計(jì)算密集型任務(wù),這個(gè)就沒辦法了石景,和(1)一樣吧劈猿,線程池中的線程數(shù)設(shè)置得少一些拙吉,減少線程上下文的切換
(3)并發(fā)高、業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間長揪荣,解決這種類型任務(wù)的關(guān)鍵不在于線程池而在于整體架構(gòu)的設(shè)計(jì)筷黔,看看這些業(yè)務(wù)里面某些數(shù)據(jù)是否能做緩存是第一步,增加服務(wù)器是第二步仗颈,至于線程池的設(shè)置佛舱,設(shè)置參考(2)。
最后挨决,業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間長的問題请祖,也可能需要分析一下,看看能不能使用中間件對任務(wù)進(jìn)行拆分和解耦脖祈。
41肆捕、為什么使用Executor框架?
每次執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建線程 new Thread()比較消耗性能盖高,創(chuàng)建一個(gè)線程是比較耗時(shí)慎陵、耗資源的。
調(diào)用 new Thread()創(chuàng)建的線程缺乏管理喻奥,被稱為野線程席纽,而且可以無限制的創(chuàng)建,線程之間的相互競爭會(huì)導(dǎo)致過多占用系統(tǒng)資源而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓撞蚕,還有線程之間的頻繁交替也會(huì)消耗很多系統(tǒng)資源胆筒。
接使用new Thread() 啟動(dòng)的線程不利于擴(kuò)展,比如定時(shí)執(zhí)行诈豌、定期執(zhí)行、定時(shí)定期執(zhí)行抒和、線程中斷等都不便實(shí)現(xiàn)矫渔。
42、在Java中Executor和Executors的區(qū)別摧莽?
Executors 工具類的不同方法按照我們的需求創(chuàng)建了不同的線程池庙洼,來滿足業(yè)務(wù)的需求。
Executor 接口對象能執(zhí)行我們的線程任務(wù)镊辕。ExecutorService接口繼承了Executor接口并進(jìn)行了擴(kuò)展油够,提供了更多的方法我們能獲得任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)并且可以獲取任務(wù)的返回值。
使用ThreadPoolExecutor 可以創(chuàng)建自定義線程池征懈。Future 表示異步計(jì)算的結(jié)果石咬,他提供了檢查計(jì)算是否完成的方法,以等待計(jì)算的完成卖哎,并可以使用get()方法獲取計(jì)算的結(jié)果鬼悠。
43删性、什么是原子操作?在Java Concurrency API中有哪些原子類(atomic classes)焕窝?
原子操作(atomic operation)意為”不可被中斷的一個(gè)或一系列操作” 蹬挺。處理器使用基于對緩存加鎖或總線加鎖的方式來實(shí)現(xiàn)多處理器之間的原子操作。
在Java中可以通過鎖和循環(huán)CAS的方式來實(shí)現(xiàn)原子操作它掂。CAS操作——Compare & Set巴帮,或是 Compare & Swap,現(xiàn)在幾乎所有的CPU指令都支持CAS的原子操作虐秋。
原子操作是指一個(gè)不受其他操作影響的操作任務(wù)單元榕茧。原子操作是在多線程環(huán)境下避免數(shù)據(jù)不一致必須的手段。
int++并不是一個(gè)原子操作熟妓,所以當(dāng)一個(gè)線程讀取它的值并加1時(shí)雪猪,另外一個(gè)線程有可能會(huì)讀到之前的值,這就會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤起愈。
為了解決這個(gè)問題只恨,必須保證增加操作是原子的,在JDK1.5之前我們可以使用同步技術(shù)來做到這一點(diǎn)抬虽。到JDK1.5官觅,java.util.concurrent.atomic包提供了int和long類型的原子包裝類,它們可以自動(dòng)的保證對于他們的操作是原子的并且不需要使用同步阐污。
java.util.concurrent這個(gè)包里面提供了一組原子類休涤。其基本的特性就是在多線程環(huán)境下,當(dāng)有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行這些類的實(shí)例包含的方法時(shí)笛辟,具有排他性粘优。
即當(dāng)某個(gè)線程進(jìn)入方法黑低,執(zhí)行其中的指令時(shí),不會(huì)被其他線程打斷,而別的線程就像自旋鎖一樣王财,一直等到該方法執(zhí)行完成涩笤,才由JVM從等待隊(duì)列中選擇一個(gè)另一個(gè)線程進(jìn)入痛垛,這只是一種邏輯上的理解皇帮。
原子類:AtomicBoolean,AtomicInteger监透,AtomicLong桶错,AtomicReference
原子數(shù)組:AtomicIntegerArray,AtomicLongArray胀蛮,AtomicReferenceArray
原子屬性更新器:AtomicLongFieldUpdater院刁,AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater
解決ABA問題的原子類:AtomicMarkableReference(通過引入一個(gè)boolean來反映中間有沒有變過)粪狼,AtomicStampedReference(通過引入一個(gè)int來累加來反映中間有沒有變過)
44黎比、Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什么超营?對比同步它有什么優(yōu)勢?
Lock接口比同步方法和同步塊提供了更具擴(kuò)展性的鎖操作阅虫。他們允許更靈活的結(jié)構(gòu)演闭,可以具有完全不同的性質(zhì),并且可以支持多個(gè)相關(guān)類的條件對象颓帝。
它的優(yōu)勢有:
可以使鎖更公平
可以讓線程嘗試獲取鎖米碰,并在無法獲取鎖的時(shí)候立即返回或者等待一段時(shí)間
可以在不同的范圍,以不同的順序獲取和釋放鎖
整體上來說Lock是synchronized的擴(kuò)展版购城,Lock提供了無條件的吕座、可輪詢的(tryLock方法)、定時(shí)的(tryLock帶參方法)瘪板、可中斷的(lockInterruptibly)吴趴、可多條件隊(duì)列的(newCondition方法)鎖操作。
另外Lock的實(shí)現(xiàn)類基本都支持非公平鎖(默認(rèn))和公平鎖侮攀,synchronized只支持非公平鎖锣枝,當(dāng)然,在大部分情況下兰英,非公平鎖是高效的選擇撇叁。
45、什么是Executors框架畦贸?
Executor框架是一個(gè)根據(jù)一組執(zhí)行策略調(diào)用陨闹,調(diào)度,執(zhí)行和控制的異步任務(wù)的框架薄坏。
無限制的創(chuàng)建線程會(huì)引起應(yīng)用程序內(nèi)存溢出趋厉。所以創(chuàng)建一個(gè)線程池是個(gè)更好的的解決方案,因?yàn)榭梢韵拗凭€程的數(shù)量并且可以回收再利用這些線程胶坠。利用Executors框架可以非常方便的創(chuàng)建一個(gè)線程池君账。
46、什么是阻塞隊(duì)列涵但?阻塞隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)原理是什么?如何使用阻塞隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型帖蔓?
阻塞隊(duì)列(BlockingQueue)是一個(gè)支持兩個(gè)附加操作的隊(duì)列矮瘟。
這兩個(gè)附加的操作是:在隊(duì)列為空時(shí),獲取元素的線程會(huì)等待隊(duì)列變?yōu)榉强账芙俊.?dāng)隊(duì)列滿時(shí)澈侠,存儲元素的線程會(huì)等待隊(duì)列可用。
阻塞隊(duì)列常用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的場景埋酬,生產(chǎn)者是往隊(duì)列里添加元素的線程哨啃,消費(fèi)者是從隊(duì)列里拿元素的線程烧栋。阻塞隊(duì)列就是生產(chǎn)者存放元素的容器,而消費(fèi)者也只從容器里拿元素拳球。
JDK7提供了7個(gè)阻塞隊(duì)列审姓。分別是:
ArrayBlockingQueue :一個(gè)由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。
LinkedBlockingQueue :一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列祝峻。
PriorityBlockingQueue :一個(gè)支持優(yōu)先級排序的無界阻塞隊(duì)列魔吐。
DelayQueue:一個(gè)使用優(yōu)先級隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的無界阻塞隊(duì)列。
SynchronousQueue:一個(gè)不存儲元素的阻塞隊(duì)列莱找。
LinkedTransferQueue:一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無界阻塞隊(duì)列酬姆。
LinkedBlockingDeque:一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊(duì)列。
Java 5之前實(shí)現(xiàn)同步存取時(shí)奥溺,可以使用普通的一個(gè)集合辞色,然后在使用線程的協(xié)作和線程同步可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者,消費(fèi)者模式浮定,主要的技術(shù)就是用好相满,wait ,notify,notifyAll,sychronized這些關(guān)鍵字。而在java 5之后壶唤,可以使用阻塞隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)雳灵,此方式大大簡少了代碼量,使得多線程編程更加容易闸盔,安全方面也有保障悯辙。
BlockingQueue接口是Queue的子接口,它的主要用途并不是作為容器迎吵,而是作為線程同步的的工具躲撰,因此他具有一個(gè)很明顯的特性,當(dāng)生產(chǎn)者線程試圖向BlockingQueue放入元素時(shí)击费,如果隊(duì)列已滿拢蛋,則線程被阻塞,當(dāng)消費(fèi)者線程試圖從中取出一個(gè)元素時(shí)蔫巩,如果隊(duì)列為空谆棱,則該線程會(huì)被阻塞,正是因?yàn)樗哂羞@個(gè)特性圆仔,所以在程序中多個(gè)線程交替向BlockingQueue中放入元素垃瞧,取出元素,它可以很好的控制線程之間的通信坪郭。
阻塞隊(duì)列使用最經(jīng)典的場景就是socket客戶端數(shù)據(jù)的讀取和解析个从,讀取數(shù)據(jù)的線程不斷將數(shù)據(jù)放入隊(duì)列,然后解析線程不斷從隊(duì)列取數(shù)據(jù)解析。
47嗦锐、什么是Callable和Future?
Callable接口類似于Runnable嫌松,從名字就可以看出來了,但是Runnable不會(huì)返回結(jié)果奕污,并且無法拋出返回結(jié)果的異常萎羔,而Callable功能更強(qiáng)大一些,被線程執(zhí)行后菊值,可以返回值外驱,這個(gè)返回值可以被Future拿到,也就是說腻窒,F(xiàn)uture可以拿到異步執(zhí)行任務(wù)的返回值昵宇。可以認(rèn)為是帶有回調(diào)的Runnable儿子。
Future接口表示異步任務(wù)瓦哎,是還沒有完成的任務(wù)給出的未來結(jié)果。所以說Callable用于產(chǎn)生結(jié)果柔逼,F(xiàn)uture用于獲取結(jié)果蒋譬。
48、什么是FutureTask?使用ExecutorService啟動(dòng)任務(wù)愉适。
在Java并發(fā)程序中FutureTask表示一個(gè)可以取消的異步運(yùn)算犯助。它有啟動(dòng)和取消運(yùn)算、查詢運(yùn)算是否完成和取回運(yùn)算結(jié)果等方法维咸。只有當(dāng)運(yùn)算完成的時(shí)候結(jié)果才能取回剂买,如果運(yùn)算尚未完成get方法將會(huì)阻塞。
一個(gè)FutureTask對象可以對調(diào)用了Callable和Runnable的對象進(jìn)行包裝癌蓖,由于FutureTask也是調(diào)用了Runnable接口所以它可以提交給Executor來執(zhí)行瞬哼。
49、什么是并發(fā)容器的實(shí)現(xiàn)租副?
何為同步容器:可以簡單地理解為通過synchronized來實(shí)現(xiàn)同步的容器坐慰,如果有多個(gè)線程調(diào)用同步容器的方法,它們將會(huì)串行執(zhí)行用僧。比如Vector结胀,Hashtable,以及Collections.synchronizedSet责循,synchronizedList等方法返回的容器糟港。
可以通過查看Vector,Hashtable等這些同步容器的實(shí)現(xiàn)代碼沼死,可以看到這些容器實(shí)現(xiàn)線程安全的方式就是將它們的狀態(tài)封裝起來着逐,并在需要同步的方法上加上關(guān)鍵字synchronized崔赌。
并發(fā)容器使用了與同步容器完全不同的加鎖策略來提供更高的并發(fā)性和伸縮性意蛀,例如在ConcurrentHashMap中采用了一種粒度更細(xì)的加鎖機(jī)制耸别,可以稱為分段鎖,在這種鎖機(jī)制下县钥,允許任意數(shù)量的讀線程并發(fā)地訪問map秀姐,并且執(zhí)行讀操作的線程和寫操作的線程也可以并發(fā)的訪問map,同時(shí)允許一定數(shù)量的寫操作線程并發(fā)地修改map若贮,所以它可以在并發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量省有。
50、多線程同步和互斥有幾種實(shí)現(xiàn)方法谴麦,都是什么蠢沿?
線程同步是指線程之間所具有的一種制約關(guān)系,一個(gè)線程的執(zhí)行依賴另一個(gè)線程的消息匾效,當(dāng)它沒有得到另一個(gè)線程的消息時(shí)應(yīng)等待舷蟀,直到消息到達(dá)時(shí)才被喚醒。
線程互斥是指對于共享的進(jìn)程系統(tǒng)資源面哼,在各單個(gè)線程訪問時(shí)的排它性野宜。當(dāng)有若干個(gè)線程都要使用某一共享資源時(shí),任何時(shí)刻最多只允許一個(gè)線程去使用魔策,其它要使用該資源的線程必須等待匈子,直到占用資源者釋放該資源。線程互斥可以看成是一種特殊的線程同步闯袒。
線程間的同步方法大體可分為兩類:用戶模式和內(nèi)核模式虎敦。顧名思義,內(nèi)核模式就是指利用系統(tǒng)內(nèi)核對象的單一性來進(jìn)行同步搁吓,使用時(shí)需要切換內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)原茅,而用戶模式就是不需要切換到內(nèi)核態(tài),只在用戶態(tài)完成操作堕仔。
用戶模式下的方法有:原子操作(例如一個(gè)單一的全局變量)擂橘,臨界區(qū)。內(nèi)核模式下的方法有:事件摩骨,信號量通贞,互斥量。
51恼五、什么是競爭條件昌罩?你怎樣發(fā)現(xiàn)和解決競爭?
當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都企圖對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行某種處理灾馒,而最后的結(jié)果又取決于進(jìn)程運(yùn)行的順序時(shí)茎用,則我們認(rèn)為這發(fā)生了競爭條件(race condition)。
52、為什么我們調(diào)用start()方法時(shí)會(huì)執(zhí)行run()方法轨功,為什么我們不能直接調(diào)用run()方法旭斥?
當(dāng)你調(diào)用start()方法時(shí)你將創(chuàng)建新的線程,并且執(zhí)行在run()方法里的代碼古涧。
但是如果你直接調(diào)用run()方法垂券,它不會(huì)創(chuàng)建新的線程也不會(huì)執(zhí)行調(diào)用線程的代碼,只會(huì)把run方法當(dāng)作普通方法去執(zhí)行羡滑。
53菇爪、Java中你怎樣喚醒一個(gè)阻塞的線程?
在Java發(fā)展史上曾經(jīng)使用suspend()柒昏、resume()方法對于線程進(jìn)行阻塞喚醒凳宙,但隨之出現(xiàn)很多問題,比較典型的還是死鎖問題职祷。
解決方案可以使用以對象為目標(biāo)的阻塞近速,即利用Object類的wait()和notify()方法實(shí)現(xiàn)線程阻塞。
首先堪旧,wait削葱、notify方法是針對對象的,調(diào)用任意對象的wait()方法都將導(dǎo)致線程阻塞淳梦,阻塞的同時(shí)也將釋放該對象的鎖析砸,相應(yīng)地,調(diào)用任意對象的notify()方法則將隨機(jī)解除該對象阻塞的線程爆袍,但它需要重新獲取改對象的鎖首繁,直到獲取成功才能往下執(zhí)行;
其次陨囊,wait弦疮、notify方法必須在synchronized塊或方法中被調(diào)用,并且要保證同步塊或方法的鎖對象與調(diào)用wait蜘醋、notify方法的對象是同一個(gè)胁塞,如此一來在調(diào)用wait之前當(dāng)前線程就已經(jīng)成功獲取某對象的鎖,執(zhí)行wait阻塞后當(dāng)前線程就將之前獲取的對象鎖釋放压语。
54啸罢、在Java中CycliBarriar和CountdownLatch有什么區(qū)別?
CyclicBarrier可以重復(fù)使用胎食,而CountdownLatch不能重復(fù)使用扰才。
Java的concurrent包里面的CountDownLatch其實(shí)可以把它看作一個(gè)計(jì)數(shù)器,只不過這個(gè)計(jì)數(shù)器的操作是原子操作厕怜,同時(shí)只能有一個(gè)線程去操作這個(gè)計(jì)數(shù)器衩匣,也就是同時(shí)只能有一個(gè)線程去減這個(gè)計(jì)數(shù)器里面的值蕾总。
你可以向CountDownLatch對象設(shè)置一個(gè)初始的數(shù)字作為計(jì)數(shù)值,任何調(diào)用這個(gè)對象上的await()方法都會(huì)阻塞琅捏,直到這個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被其他的線程減為0為止谤专。
所以在當(dāng)前計(jì)數(shù)到達(dá)零之前,await 方法會(huì)一直受阻塞午绳。之后,會(huì)釋放所有等待的線程映之,await的所有后續(xù)調(diào)用都將立即返回拦焚。這種現(xiàn)象只出現(xiàn)一次——計(jì)數(shù)無法被重置。如果需要重置計(jì)數(shù)杠输,請考慮使用 CyclicBarrier赎败。
CountDownLatch的一個(gè)非常典型的應(yīng)用場景是:有一個(gè)任務(wù)想要往下執(zhí)行,但必須要等到其他的任務(wù)執(zhí)行完畢后才可以繼續(xù)往下執(zhí)行蠢甲。假如我們這個(gè)想要繼續(xù)往下執(zhí)行的任務(wù)調(diào)用一個(gè)CountDownLatch對象的await()方法僵刮,其他的任務(wù)執(zhí)行完自己的任務(wù)后調(diào)用同一個(gè)CountDownLatch對象上的countDown()方法,這個(gè)調(diào)用await()方法的任務(wù)將一直阻塞等待鹦牛,直到這個(gè)CountDownLatch對象的計(jì)數(shù)值減到0為止搞糕。
CyclicBarrier一個(gè)同步輔助類,它允許一組線程互相等待曼追,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn) (common barrier point)窍仰。在涉及一組固定大小的線程的程序中,這些線程必須不時(shí)地互相等待礼殊,此時(shí) CyclicBarrier 很有用驹吮。因?yàn)樵?barrier 在釋放等待線程后可以重用,所以稱它為循環(huán) 的 barrier晶伦。
55碟狞、什么是不可變對象,它對寫并發(fā)應(yīng)用有什么幫助婚陪?
不可變對象(Immutable Objects)即對象一旦被創(chuàng)建它的狀態(tài)(對象的數(shù)據(jù)族沃,也即對象屬性值)就不能改變,反之即為可變對象(Mutable Objects)竭业。
不可變對象的類即為不可變類(Immutable Class)锯玛。Java平臺類庫中包含許多不可變類拙友,如String、基本類型的包裝類漾根、BigInteger和BigDecimal等。
不可變對象天生是線程安全的寄疏。它們的常量(域)是在構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建的。既然它們的狀態(tài)無法修改艘策,這些常量永遠(yuǎn)不會(huì)變朋蔫。
不可變對象永遠(yuǎn)是線程安全的合砂。只有滿足如下狀態(tài),一個(gè)對象才是不可變的;它的狀態(tài)不能在創(chuàng)建后再被修改逻炊;所有域都是final類型;并且炊昆, 它被正確創(chuàng)建(創(chuàng)建期間沒有發(fā)生this引用的逸出)。
56凤巨、什么是多線程中的上下文切換?
在上下文切換過程中磅甩,CPU會(huì)停止處理當(dāng)前運(yùn)行的程序姥卢,并保存當(dāng)前程序運(yùn)行的具體位置以便之后繼續(xù)運(yùn)行。從這個(gè)角度來看独榴,上下文切換有點(diǎn)像我們同時(shí)閱讀幾本書,在來回切換書本的同時(shí)我們需要記住每本書當(dāng)前讀到的頁碼。
在程序中宛蚓,上下文切換過程中的“頁碼”信息是保存在進(jìn)程控制塊(PCB)中的凄吏。PCB還經(jīng)常被稱作“切換楨”(switchframe)∪蚧祝“頁碼”信息會(huì)一直保存到CPU的內(nèi)存中痕钢,直到他們被再次使用。
上下文切換是存儲和恢復(fù)CPU狀態(tài)的過程序六,它使得線程執(zhí)行能夠從中斷點(diǎn)恢復(fù)執(zhí)行任连。上下文切換是多任務(wù)操作系統(tǒng)和多線程環(huán)境的基本特征。
57例诀、Java中用到的線程調(diào)度算法是什么课梳?
計(jì)算機(jī)通常只有一個(gè)CPU,在任意時(shí)刻只能執(zhí)行一條機(jī)器指令,每個(gè)線程只有獲得CPU的使用權(quán)才能執(zhí)行指令.所謂多線程的并發(fā)運(yùn)行,其實(shí)是指從宏觀上看,各個(gè)線程輪流獲得CPU的使用權(quán),分別執(zhí)行各自的任務(wù)距辆。
在運(yùn)行池中,會(huì)有多個(gè)處于就緒狀態(tài)的線程在等待CPU,JAVA虛擬機(jī)的一項(xiàng)任務(wù)就是負(fù)責(zé)線程的調(diào)度,線程調(diào)度是指按照特定機(jī)制為多個(gè)線程分配CPU的使用權(quán).
有兩種調(diào)度模型:分時(shí)調(diào)度模型和搶占式調(diào)度模型。分時(shí)調(diào)度模型是指讓所有的線程輪流獲得cpu的使用權(quán),并且平均分配每個(gè)線程占用的CPU的時(shí)間片這個(gè)也比較好理解暮刃。
java虛擬機(jī)采用搶占式調(diào)度模型跨算,是指優(yōu)先讓可運(yùn)行池中優(yōu)先級高的線程占用CPU,如果可運(yùn)行池中的線程優(yōu)先級相同椭懊,那么就隨機(jī)選擇一個(gè)線程诸蚕,使其占用CPU。處于運(yùn)行狀態(tài)的線程會(huì)一直運(yùn)行氧猬,直至它不得不放棄CPU背犯。
58、什么是線程組盅抚,為什么在Java中不推薦使用漠魏?
線程組和線程池是兩個(gè)不同的概念,他們的作用完全不同妄均,前者是為了方便線程的管理柱锹,后者是為了管理線程的生命周期,復(fù)用線程丰包,減少創(chuàng)建銷毀線程的開銷禁熏。
59、為什么使用Executor框架比使用應(yīng)用創(chuàng)建和管理線程好邑彪?
為什么要使用Executor線程池框架 瞧毙?
1、每次執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建線程 new Thread()比較消耗性能寄症,創(chuàng)建一個(gè)線程是比較耗時(shí)宙彪、耗資源的。
2有巧、調(diào)用 new Thread()創(chuàng)建的線程缺乏管理您访,被稱為野線程,而且可以無限制的創(chuàng)建剪决,線程之間的相互競爭會(huì)導(dǎo)致過多占用系統(tǒng)資源而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓灵汪,還有線程之間的頻繁交替也會(huì)消耗很多系統(tǒng)資源。
3柑潦、直接使用new Thread() 啟動(dòng)的線程不利于擴(kuò)展享言,比如定時(shí)執(zhí)行、定期執(zhí)行渗鬼、定時(shí)定期執(zhí)行览露、線程中斷等都不便實(shí)現(xiàn)。
使用Executor線程池框架的優(yōu)點(diǎn) :
1譬胎、能復(fù)用已存在并空閑的線程從而減少線程對象的創(chuàng)建從而減少了消亡線程的開銷差牛。
2命锄、可有效控制最大并發(fā)線程數(shù),提高系統(tǒng)資源使用率偏化,同時(shí)避免過多資源競爭脐恩。
3、框架中已經(jīng)有定時(shí)侦讨、定期驶冒、單線程、并發(fā)數(shù)控制等功能韵卤。綜上所述使用線程池框架Executor能更好的管理線程骗污、提供系統(tǒng)資源使用率。
60沈条、java中有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程需忿?
繼承 Thread 類
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口
Callable接口和FutureTask類,需要實(shí)現(xiàn)的是 call() 方法
線程池創(chuàng)建線程蜡歹。
61屋厘、如何停止一個(gè)正在運(yùn)行的線程?
1. 使用共享變量的方式
在這種方式中季稳,之所以引入共享變量擅这,是因?yàn)樵撟兞靠梢员欢鄠€(gè)執(zhí)行相同任務(wù)的線程用來作為是否中斷的信號澈魄,通知中斷線程的執(zhí)行景鼠。
2. 使用interrupt方法終止線程
如果一個(gè)線程由于等待某些事件的發(fā)生而被阻塞,又該怎樣停止該線程呢痹扇?這種情況經(jīng)常會(huì)發(fā)生铛漓,比如當(dāng)一個(gè)線程由于需要等候鍵盤輸入而被阻塞,或者調(diào)用Thread.join()方法鲫构,或者Thread.sleep()方法浓恶,在網(wǎng)絡(luò)中調(diào)用ServerSocket.accept()方法,或者調(diào)用了DatagramSocket.receive()方法時(shí)结笨,都有可能導(dǎo)致線程阻塞包晰,使線程處于處于不可運(yùn)行狀態(tài)時(shí),即使主程序中將該線程的共享變量設(shè)置為true炕吸,但該線程此時(shí)根本無法檢查循環(huán)標(biāo)志伐憾,當(dāng)然也就無法立即中斷。
這里我們給出的建議是赫模,不要使用stop()方法树肃,而是使用Thread提供的interrupt()方法,因?yàn)樵摲椒m然不會(huì)中斷一個(gè)正在運(yùn)行的線程瀑罗,但是它可以使一個(gè)被阻塞的線程拋出一個(gè)中斷異常胸嘴,從而使線程提前結(jié)束阻塞狀態(tài)雏掠,退出堵塞代碼。
62劣像、notify()和notifyAll()有什么區(qū)別乡话?
當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入wait之后,就必須等其他線程notify/notifyall,使用notifyall,可以喚醒所有處于wait狀態(tài)的線程驾讲,使其重新進(jìn)入鎖的爭奪隊(duì)列中蚊伞,而notify只能喚醒一個(gè)。
如果沒把握吮铭,建議notifyAll时迫,防止notigy因?yàn)樾盘杹G失而造成程序異常。
63谓晌、什么是Daemon線程掠拳?它有什么意義?
所謂后臺(daemon)線程纸肉,是指在程序運(yùn)行的時(shí)候在后臺提供一種通用服務(wù)的線程溺欧,并且這個(gè)線程并不屬于程序中不可或缺的部分。
因此柏肪,當(dāng)所有的非后臺線程結(jié)束時(shí)姐刁,程序也就終止了,同時(shí)會(huì)殺死進(jìn)程中的所有后臺線程烦味。反過來說聂使, 只要有任何非后臺線程還在運(yùn)行,程序就不會(huì)終止谬俄。
必須在線程啟動(dòng)之前調(diào)用setDaemon()方法柏靶,才能把它設(shè)置為后臺線程。注意:后臺進(jìn)程在不執(zhí)行finally子句的情況下就會(huì)終止其run()方法溃论。
比如:JVM的垃圾回收線程就是Daemon線程屎蜓,F(xiàn)inalizer也是守護(hù)線程。
64钥勋、java如何實(shí)現(xiàn)多線程之間的通訊和協(xié)作炬转?
中斷 和 共享變量
65、什么是可重入鎖(ReentrantLock)算灸?
舉例來說明鎖的可重入性
public class UnReentrant{
Lock lock = new Lock();
public void outer(){
lock.lock();
inner();
lock.unlock();
}
public void inner(){
lock.lock();
//do something
lock.unlock();
}
}
outer中調(diào)用了inner扼劈,outer先鎖住了lock,這樣inner就不能再獲取lock乎婿。其實(shí)調(diào)用outer的線程已經(jīng)獲取了lock鎖测僵,但是不能在inner中重復(fù)利用已經(jīng)獲取的鎖資源,這種鎖即稱之為 不可重入可重入就意味著:線程可以進(jìn)入任何一個(gè)它已經(jīng)擁有的鎖所同步著的代碼塊。
synchronized捍靠、ReentrantLock都是可重入的鎖沐旨,可重入鎖相對來說簡化了并發(fā)編程的開發(fā)。
66榨婆、當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入某個(gè)對象的一個(gè)synchronized的實(shí)例方法后磁携,其它線程是否可進(jìn)入此對象的其它方法?
如果其他方法沒有synchronized的話良风,其他線程是可以進(jìn)入的谊迄。
所以要開放一個(gè)線程安全的對象時(shí),得保證每個(gè)方法都是線程安全的烟央。
67统诺、樂觀鎖和悲觀鎖的理解及如何實(shí)現(xiàn),有哪些實(shí)現(xiàn)方式疑俭?
悲觀鎖:總是假設(shè)最壞的情況粮呢,每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改,所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖钞艇,這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)阻塞直到它拿到鎖啄寡。
傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制拦止,比如行鎖俭茧,表鎖等,讀鎖纺棺,寫鎖等飘弧,都是在做操作之前先上鎖识藤。再比如Java里面的同步原語synchronized關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)也是悲觀鎖。
樂觀鎖:顧名思義眯牧,就是很樂觀蹋岩,每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改赖草,所以不會(huì)上鎖学少,但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù),可以使用版本號等機(jī)制秧骑。
樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型版确,這樣可以提高吞吐量,像數(shù)據(jù)庫提供的類似于write_condition機(jī)制乎折,其實(shí)都是提供的樂觀鎖绒疗。
在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。
樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)方式:
1骂澄、使用版本標(biāo)識來確定讀到的數(shù)據(jù)與提交時(shí)的數(shù)據(jù)是否一致吓蘑。提交后修改版本標(biāo)識,不一致時(shí)可以采取丟棄和再次嘗試的策略。
2磨镶、java中的Compare and Swap即CAS 溃蔫,當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí),只有其中一個(gè)線程能更新變量的值琳猫,而其它線程都失敗伟叛,失敗的線程并不會(huì)被掛起,而是被告知這次競爭中失敗脐嫂,并可以再次嘗試统刮。 CAS 操作中包含三個(gè)操作數(shù) —— 需要讀寫的內(nèi)存位置(V)账千、進(jìn)行比較的預(yù)期原值(A)和擬寫入的新值(B)侥蒙。如果內(nèi)存位置V的值與預(yù)期原值A(chǔ)相匹配,那么處理器會(huì)自動(dòng)將該位置值更新為新值B匀奏。否則處理器不做任何操作辉哥。
CAS缺點(diǎn):
ABA問題:比如說一個(gè)線程one從內(nèi)存位置V中取出A,這時(shí)候另一個(gè)線程two也從內(nèi)存中取出A攒射,并且two進(jìn)行了一些操作變成了B醋旦,然后two又將V位置的數(shù)據(jù)變成A,這時(shí)候線程one進(jìn)行CAS操作發(fā)現(xiàn)內(nèi)存中仍然是A会放,然后one操作成功饲齐。盡管線程one的CAS操作成功,但可能存在潛藏的問題咧最。從Java1.5開始JDK的atomic包里提供了一個(gè)類AtomicStampedReference來解決ABA問題捂人。
循環(huán)時(shí)間長開銷大:對于資源競爭嚴(yán)重(線程沖突嚴(yán)重)的情況,CAS自旋的概率會(huì)比較大矢沿,從而浪費(fèi)更多的CPU資源滥搭,效率低于synchronized。
只能保證一個(gè)共享變量的原子操作:當(dāng)對一個(gè)共享變量執(zhí)行操作時(shí)捣鲸,我們可以使用循環(huán)CAS的方式來保證原子操作瑟匆,但是對多個(gè)共享變量操作時(shí),循環(huán)CAS就無法保證操作的原子性栽惶,這個(gè)時(shí)候就可以用鎖愁溜。
68、SynchronizedMap和ConcurrentHashMap有什么區(qū)別外厂?
SynchronizedMap一次鎖住整張表來保證線程安全冕象,所以每次只能有一個(gè)線程來訪為map。ConcurrentHashMap使用分段鎖來保證在多線程下的性能汁蝶。
ConcurrentHashMap中則是一次鎖住一個(gè)桶渐扮。ConcurrentHashMap默認(rèn)將hash表分為16個(gè)桶,諸如get,put,remove等常用操作只鎖當(dāng)前需要用到的桶。這樣墓律,原來只能一個(gè)線程進(jìn)入意荤,現(xiàn)在卻能同時(shí)有16個(gè)寫線程執(zhí)行,并發(fā)性能的提升是顯而易見的只锻。
另外ConcurrentHashMap使用了一種不同的迭代方式玖像。在這種迭代方式中,當(dāng)iterator被創(chuàng)建后集合再發(fā)生改變就不再是拋出
ConcurrentModificationException齐饮,取而代之的是在改變時(shí)new新的數(shù)據(jù)從而不影響原有的數(shù)據(jù) 捐寥,iterator完成后再將頭指針替換為新的數(shù)據(jù) ,這樣iterator線程可以使用原來老的數(shù)據(jù)祖驱,而寫線程也可以并發(fā)的完成改變握恳。
69、CopyOnWriteArrayList可以用于什么應(yīng)用場景捺僻?
CopyOnWriteArrayList(免鎖容器)的好處之一是當(dāng)多個(gè)迭代器同時(shí)遍歷和修改這個(gè)列表時(shí)乡洼,不會(huì)拋出ConcurrentModificationException。在CopyOnWriteArrayList中匕坯,寫入將導(dǎo)致創(chuàng)建整個(gè)底層數(shù)組的副本束昵,而源數(shù)組將保留在原地,使得復(fù)制的數(shù)組在被修改時(shí)葛峻,讀取操作可以安全地執(zhí)行锹雏。
1、由于寫操作的時(shí)候术奖,需要拷貝數(shù)組礁遵,會(huì)消耗內(nèi)存,如果原數(shù)組的內(nèi)容比較多的情況下采记,可能導(dǎo)致young gc或者full gc佣耐;
2、不能用于實(shí)時(shí)讀的場景唧龄,像拷貝數(shù)組兼砖、新增元素都需要時(shí)間,所以調(diào)用一個(gè)set操作后选侨,讀取到數(shù)據(jù)可能還是舊的,雖然CopyOnWriteArrayList 能做到最終一致性,但是還是沒法滿足實(shí)時(shí)性要求掖鱼;
CopyOnWriteArrayList透露的思想
1然走、讀寫分離援制,讀和寫分開
2、最終一致性
3芍瑞、使用另外開辟空間的思路晨仑,來解決并發(fā)沖突
70、什么叫線程安全?servlet是線程安全嗎?
線程安全是編程中的術(shù)語洪己,指某個(gè)函數(shù)妥凳、函數(shù)庫在多線程環(huán)境中被調(diào)用時(shí),能夠正確地處理多個(gè)線程之間的共享變量答捕,使程序功能正確完成逝钥。
Servlet不是線程安全的,servlet是單實(shí)例多線程的拱镐,當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問同一個(gè)方法艘款,是不能保證共享變量的線程安全性的。
Struts2的action是多實(shí)例多線程的沃琅,是線程安全的哗咆,每個(gè)請求過來都會(huì)new一個(gè)新的action分配給這個(gè)請求,請求完成后銷毀益眉。
SpringMVC的Controller是線程安全的嗎晌柬?不是的,和Servlet類似的處理流程郭脂。
Struts2好處是不用考慮線程安全問題年碘;Servlet和SpringMVC需要考慮線程安全問題,但是性能可以提升不用處理太多的gc展鸡,可以使用ThreadLocal來處理多線程的問題盛泡。
71、volatile有什么用娱颊?能否用一句話說明下volatile的應(yīng)用場景傲诵?
volatile保證內(nèi)存可見性和禁止指令重排。
volatile用于多線程環(huán)境下的單次操作(單次讀或者單次寫)箱硕。
72拴竹、為什么代碼會(huì)重排序?
在執(zhí)行程序時(shí)剧罩,為了提供性能栓拜,處理器和編譯器常常會(huì)對指令進(jìn)行重排序,但是不能隨意重排序惠昔,不是你想怎么排序就怎么排序幕与,它需要滿足以下兩個(gè)條件:
在單線程環(huán)境下不能改變程序運(yùn)行的結(jié)果;存在數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的不允許重排序需要注意的是:重排序不會(huì)影響單線程環(huán)境的執(zhí)行結(jié)果镇防,但是會(huì)破壞多線程的執(zhí)行語義啦鸣。
73、在java中wait和sleep方法的不同来氧?
最大的不同是在等待時(shí)wait會(huì)釋放鎖诫给,而sleep一直持有鎖香拉。Wait通常被用于線程間交互,sleep通常被用于暫停執(zhí)行中狂。
直接了解的深入一點(diǎn)吧凫碌, 在Java中線程的狀態(tài)一共被分成6種:
(1)初始態(tài):NEW
創(chuàng)建一個(gè)Thread對象,但還未調(diào)用start()啟動(dòng)線程時(shí)胃榕,線程處于初始態(tài)盛险。
(2)運(yùn)行態(tài):RUNNABLE
在Java中,運(yùn)行態(tài)包括就緒態(tài) 和 運(yùn)行態(tài)勋又。就緒態(tài) 該狀態(tài)下的線程已經(jīng)獲得執(zhí)行所需的所有資源枉层,只要CPU分配執(zhí)行權(quán)就能運(yùn)行。所有就緒態(tài)的線程存放在就緒隊(duì)列中赐写。
運(yùn)行態(tài) 獲得CPU執(zhí)行權(quán)鸟蜡,正在執(zhí)行的線程。由于一個(gè)CPU同一時(shí)刻只能執(zhí)行一條線程挺邀,因此每個(gè)CPU每個(gè)時(shí)刻只有一條運(yùn)行態(tài)的線程揉忘。
(3)阻塞態(tài)
當(dāng)一條正在執(zhí)行的線程請求某一資源失敗時(shí),就會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)端铛。而在Java中泣矛,阻塞態(tài)專指請求鎖失敗時(shí)進(jìn)入的狀態(tài)。由一個(gè)阻塞隊(duì)列存放所有阻塞態(tài)的線程禾蚕。處于阻塞態(tài)的線程會(huì)不斷請求資源您朽,一旦請求成功,就會(huì)進(jìn)入就緒隊(duì)列换淆,等待執(zhí)行哗总。PS:鎖、IO倍试、Socket等都資源讯屈。
(4)等待態(tài)
當(dāng)前線程中調(diào)用wait、join县习、park函數(shù)時(shí)涮母,當(dāng)前線程就會(huì)進(jìn)入等待態(tài)。也有一個(gè)等待隊(duì)列存放所有等待態(tài)的線程躁愿。線程處于等待態(tài)表示它需要等待其他線程的指示才能繼續(xù)運(yùn)行叛本。進(jìn)入等待態(tài)的線程會(huì)釋放CPU執(zhí)行權(quán),并釋放資源(如:鎖)
(5)超時(shí)等待態(tài)
當(dāng)運(yùn)行中的線程調(diào)用sleep(time)彤钟、wait来候、join、parkNanos样勃、parkUntil時(shí)吠勘,就會(huì)進(jìn)入該狀態(tài)性芬;它和等待態(tài)一樣峡眶,并不是因?yàn)檎埱蟛坏劫Y源剧防,而是主動(dòng)進(jìn)入,并且進(jìn)入后需要其他線程喚醒辫樱;進(jìn)入該狀態(tài)后釋放CPU執(zhí)行權(quán) 和 占有的資源峭拘。與等待態(tài)的區(qū)別:到了超時(shí)時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入阻塞隊(duì)列,開始競爭鎖狮暑。
(6)終止態(tài)
線程執(zhí)行結(jié)束后的狀態(tài)鸡挠。
注意:
wait()方法會(huì)釋放CPU執(zhí)行權(quán) 和 占有的鎖。
sleep(long)方法僅釋放CPU使用權(quán)搬男,鎖仍然占用拣展;線程被放入超時(shí)等待隊(duì)列,與yield相比缔逛,它會(huì)使線程較長時(shí)間得不到運(yùn)行备埃。
yield()方法僅釋放CPU執(zhí)行權(quán),鎖仍然占用褐奴,線程會(huì)被放入就緒隊(duì)列按脚,會(huì)在短時(shí)間內(nèi)再次執(zhí)行。
wait和notify必須配套使用敦冬,即必須使用同一把鎖調(diào)用辅搬;
wait和notify必須放在一個(gè)同步塊中調(diào)用wait和notify的對象必須是他們所處同步塊的鎖對象。
74脖旱、為什么wait和notify方法要在同步塊中調(diào)用堪遂?
Java API強(qiáng)制要求這樣做,如果你不這么做萌庆,你的代碼會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常蚤氏。還有一個(gè)原因是為了避免wait和notify之間產(chǎn)生競態(tài)條件。
75踊兜、為什么你應(yīng)該在循環(huán)中檢查等待條件?
處于等待狀態(tài)的線程可能會(huì)收到錯(cuò)誤警報(bào)和偽喚醒竿滨,如果不在循環(huán)中檢查等待條件,程序就會(huì)在沒有滿足結(jié)束條件的情況下退出捏境。
76于游、Java中的同步集合與并發(fā)集合有什么區(qū)別?
同步集合與并發(fā)集合都為多線程和并發(fā)提供了合適的線程安全的集合垫言,不過并發(fā)集合的可擴(kuò)展性更高贰剥。在Java1.5之前程序員們只有同步集合來用且在多線程并發(fā)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致爭用,阻礙了系統(tǒng)的擴(kuò)展性筷频。Java5介紹了并發(fā)集合像ConcurrentHashMap蚌成,不僅提供線程安全還用鎖分離和內(nèi)部分區(qū)等現(xiàn)代技術(shù)提高了可擴(kuò)展性前痘。
77、什么是線程池担忧?為什么要使用它芹缔?
創(chuàng)建線程要花費(fèi)昂貴的資源和時(shí)間,如果任務(wù)來了才創(chuàng)建線程那么響應(yīng)時(shí)間會(huì)變長瓶盛,而且一個(gè)進(jìn)程能創(chuàng)建的線程數(shù)有限最欠。
為了避免這些問題,在程序啟動(dòng)的時(shí)候就創(chuàng)建若干線程來響應(yīng)處理惩猫,它們被稱為線程池芝硬,里面的線程叫工作線程。從JDK1.5開始轧房,Java API提供了Executor框架讓你可以創(chuàng)建不同的線程池拌阴。
78、怎么檢測一個(gè)線程是否擁有鎖奶镶?
在java.lang.Thread中有一個(gè)方法叫holdsLock()迟赃,它返回true如果當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前線程擁有某個(gè)具體對象的鎖。
79实辑、你如何在Java中獲取線程堆棧捺氢?
kill -3 [java pid]不會(huì)在當(dāng)前終端輸出,它會(huì)輸出到代碼執(zhí)行的或指定的地方去剪撬。比如摄乒,kill -3 tomcat pid, 輸出堆棧到log目錄下。Jstack [java pid]這個(gè)比較簡單残黑,在當(dāng)前終端顯示馍佑,也可以重定向到指定文件中。-JvisualVM:Thread Dump不做說明梨水,打開JvisualVM后拭荤,都是界面操作,過程還是很簡單的疫诽。
80舅世、JVM中哪個(gè)參數(shù)是用來控制線程的棧堆棧小的?
-Xss 每個(gè)線程的棧大小
81、Thread類中的yield方法有什么作用奇徒?
使當(dāng)前線程從執(zhí)行狀態(tài)(運(yùn)行狀態(tài))變?yōu)榭蓤?zhí)行態(tài)(就緒狀態(tài))雏亚。
當(dāng)前線程到了就緒狀態(tài),那么接下來哪個(gè)線程會(huì)從就緒狀態(tài)變成執(zhí)行狀態(tài)呢摩钙?可能是當(dāng)前線程罢低,也可能是其他線程,看系統(tǒng)的分配了胖笛。
82网持、Java中ConcurrentHashMap的并發(fā)度是什么宜岛?
ConcurrentHashMap把實(shí)際map劃分成若干部分來實(shí)現(xiàn)它的可擴(kuò)展性和線程安全。這種劃分是使用并發(fā)度獲得的功舀,它是ConcurrentHashMap類構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)可選參數(shù)萍倡,默認(rèn)值為16,這樣在多線程情況下就能避免爭用日杈。
在JDK8后遣铝,它摒棄了Segment(鎖段)的概念佑刷,而是啟用了一種全新的方式實(shí)現(xiàn),利用CAS算法莉擒。同時(shí)加入了更多的輔助變量來提高并發(fā)度,具體內(nèi)容還是查看源碼吧瘫絮。
83涨冀、Java中Semaphore是什么?
Java中的Semaphore是一種新的同步類麦萤,它是一個(gè)計(jì)數(shù)信號鹿鳖。從概念上講,從概念上講壮莹,信號量維護(hù)了一個(gè)許可集合翅帜。如有必要,在許可可用前會(huì)阻塞每一個(gè) acquire()命满,然后再獲取該許可涝滴。
每個(gè) release()添加一個(gè)許可,從而可能釋放一個(gè)正在阻塞的獲取者胶台。但是歼疮,不使用實(shí)際的許可對象,Semaphore只對可用許可的號碼進(jìn)行計(jì)數(shù)诈唬,并采取相應(yīng)的行動(dòng)韩脏。信號量常常用于多線程的代碼中,比如數(shù)據(jù)庫連接池铸磅。
84赡矢、Java線程池中submit() 和 execute()方法有什么區(qū)別?
兩個(gè)方法都可以向線程池提交任務(wù)阅仔,execute()方法的返回類型是void吹散,它定義在Executor接口中。
而submit()方法可以返回持有計(jì)算結(jié)果的Future對象霎槐,它定義在ExecutorService接口中送浊,它擴(kuò)展了Executor接口,其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法丘跌。
85袭景、什么是阻塞式方法唁桩?
阻塞式方法是指程序會(huì)一直等待該方法完成期間不做其他事情,ServerSocket的accept()方法就是一直等待客戶端連接耸棒。這里的阻塞是指調(diào)用結(jié)果返回之前荒澡,當(dāng)前線程會(huì)被掛起,直到得到結(jié)果之后才會(huì)返回与殃。此外单山,還有異步和非阻塞式方法在任務(wù)完成前就返回。
86幅疼、Java中的ReadWriteLock是什么米奸?
讀寫鎖是用來提升并發(fā)程序性能的鎖分離技術(shù)的成果。
87爽篷、volatile 變量和 atomic 變量有什么不同悴晰?
Volatile變量可以確保先行關(guān)系,即寫操作會(huì)發(fā)生在后續(xù)的讀操作之前, 但它并不能保證原子性逐工。例如用volatile修飾count變量那么 count++ 操作就不是原子性的铡溪。
而AtomicInteger類提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性如getAndIncrement()方法會(huì)原子性的進(jìn)行增量操作把當(dāng)前值加一,其它數(shù)據(jù)類型和引用變量也可以進(jìn)行相似操作泪喊。
88棕硫、可以直接調(diào)用Thread類的run ()方法么?
當(dāng)然可以袒啼。但是如果我們調(diào)用了Thread的run()方法哈扮,它的行為就會(huì)和普通的方法一樣,會(huì)在當(dāng)前線程中執(zhí)行瘤泪。為了在新的線程中執(zhí)行我們的代碼灶泵,必須使用Thread.start()方法。
89对途、如何讓正在運(yùn)行的線程暫停一段時(shí)間赦邻?
我們可以使用Thread類的Sleep()方法讓線程暫停一段時(shí)間。需要注意的是实檀,這并不會(huì)讓線程終止惶洲,一旦從休眠中喚醒線程,線程的狀態(tài)將會(huì)被改變?yōu)镽unnable膳犹,并且根據(jù)線程調(diào)度恬吕,它將得到執(zhí)行。
90须床、你對線程優(yōu)先級的理解是什么铐料?
每一個(gè)線程都是有優(yōu)先級的,一般來說,高優(yōu)先級的線程在運(yùn)行時(shí)會(huì)具有優(yōu)先權(quán)钠惩,但這依賴于線程調(diào)度的實(shí)現(xiàn)柒凉,這個(gè)實(shí)現(xiàn)是和操作系統(tǒng)相關(guān)的(OS dependent)。
我們可以定義線程的優(yōu)先級篓跛,但是這并不能保證高優(yōu)先級的線程會(huì)在低優(yōu)先級的線程前執(zhí)行膝捞。線程優(yōu)先級是一個(gè)int變量(從1-10),1代表最低優(yōu)先級愧沟,10代表最高優(yōu)先級蔬咬。
java的線程優(yōu)先級調(diào)度會(huì)委托給操作系統(tǒng)去處理,所以與具體的操作系統(tǒng)優(yōu)先級有關(guān)沐寺,如非特別需要林艘,一般無需設(shè)置線程優(yōu)先級。
91芽丹、什么是線程調(diào)度器(Thread Scheduler)和時(shí)間分片(Time Slicing )北启?
線程調(diào)度器是一個(gè)操作系統(tǒng)服務(wù)卜朗,它負(fù)責(zé)為Runnable狀態(tài)的線程分配CPU時(shí)間拔第。一旦我們創(chuàng)建一個(gè)線程并啟動(dòng)它,它的執(zhí)行便依賴于線程調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)场钉。同上一個(gè)問題蚊俺,線程調(diào)度并不受到Java虛擬機(jī)控制,所以由應(yīng)用程序來控制它是更好的選擇(也就是說不要讓你的程序依賴于線程的優(yōu)先級)逛万。
時(shí)間分片是指將可用的CPU時(shí)間分配給可用的Runnable線程的過程泳猬。分配CPU時(shí)間可以基于線程優(yōu)先級或者線程等待的時(shí)間。
92宇植、你如何確保main()方法所在的線程是Java 程序最后結(jié)束的線程得封?
我們可以使用Thread類的join()方法來確保所有程序創(chuàng)建的線程在main()方法退出前結(jié)束。
93指郁、線程之間是如何通信的忙上?
當(dāng)線程間是可以共享資源時(shí),線程間通信是協(xié)調(diào)它們的重要的手段闲坎。Object類中wait()\notify()\notifyAll()方法可以用于線程間通信關(guān)于資源的鎖的狀態(tài)疫粥。
94、為什么線程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定義在Object 類里腰懂?
Java的每個(gè)對象中都有一個(gè)鎖(monitor梗逮,也可以成為監(jiān)視器) 并且wait(),notify()等方法用于等待對象的鎖或者通知其他線程對象的監(jiān)視器可用绣溜。
在Java的線程中并沒有可供任何對象使用的鎖和同步器慷彤。這就是為什么這些方法是Object類的一部分,這樣Java的每一個(gè)類都有用于線程間通信的基本方法。
95底哗、為什么wait(), notify()和notifyAll ()必須在同步方法或者同步塊中被調(diào)用贷屎?
當(dāng)一個(gè)線程需要調(diào)用對象的wait()方法的時(shí)候,這個(gè)線程必須擁有該對象的鎖艘虎,接著它就會(huì)釋放這個(gè)對象鎖并進(jìn)入等待狀態(tài)直到其他線程調(diào)用這個(gè)對象上的notify()方法唉侄。
同樣的,當(dāng)一個(gè)線程需要調(diào)用對象的notify()方法時(shí)野建,它會(huì)釋放這個(gè)對象的鎖属划,以便其他在等待的線程就可以得到這個(gè)對象鎖。由于所有的這些方法都需要線程持有對象的鎖候生,這樣就只能通過同步來實(shí)現(xiàn)同眯,所以他們只能在同步方法或者同步塊中被調(diào)用。
96唯鸭、為什么Thread類的sleep()和yield ()方法是靜態(tài)的须蜗?
Thread類的sleep()和yield()方法將在當(dāng)前正在執(zhí)行的線程上運(yùn)行。所以在其他處于等待狀態(tài)的線程上調(diào)用這些方法是沒有意義的目溉。這就是為什么這些方法是靜態(tài)的明肮。它們可以在當(dāng)前正在執(zhí)行的線程中工作,并避免程序員錯(cuò)誤的認(rèn)為可以在其他非運(yùn)行線程調(diào)用這些方法缭付。
97柿估、如何確保線程安全?
在Java中可以有很多方法來保證線程安全——同步陷猫,使用原子類(atomic concurrent classes)秫舌,實(shí)現(xiàn)并發(fā)鎖,使用volatile關(guān)鍵字绣檬,使用不變類和線程安全類足陨。
98、同步方法和同步塊娇未,哪個(gè)是更好的選擇墨缘?
同步塊是更好的選擇,因?yàn)樗粫?huì)鎖住整個(gè)對象(當(dāng)然你也可以讓它鎖住整個(gè)對象)忘蟹。同步方法會(huì)鎖住整個(gè)對象飒房,哪怕這個(gè)類中有多個(gè)不相關(guān)聯(lián)的同步塊,這通常會(huì)導(dǎo)致他們停止執(zhí)行并需要等待獲得這個(gè)對象上的鎖媚值。
同步塊更要符合開放調(diào)用的原則狠毯,只在需要鎖住的代碼塊鎖住相應(yīng)的對象,這樣從側(cè)面來說也可以避免死鎖褥芒。
99嚼松、如何創(chuàng)建守護(hù)線程嫡良?
使用Thread類的setDaemon(true)方法可以將線程設(shè)置為守護(hù)線程,需要注意的是献酗,需要在調(diào)用start()方法前調(diào)用這個(gè)方法寝受,否則會(huì)拋出IllegalThreadStateException異常。
100罕偎、什么是Java Timer 類很澄?如何創(chuàng)建一個(gè)有特定時(shí)間間隔的任務(wù)?
java.util.Timer是一個(gè)工具類颜及,可以用于安排一個(gè)線程在未來的某個(gè)特定時(shí)間執(zhí)行甩苛。Timer類可以用安排一次性任務(wù)或者周期任務(wù)。
java.util.TimerTask是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的抽象類俏站,我們需要去繼承這個(gè)類來創(chuàng)建我們自己的定時(shí)任務(wù)并使用Timer去安排它的執(zhí)行讯蒲。目前有開源的Qurtz可以用來創(chuàng)建定時(shí)任務(wù)。
總結(jié):
所有的面試題目都不是一成不變的肄扎,上面的面試題只是給大家一個(gè)借鑒作用墨林,最主要的是給自己增加知識的儲備,有備無患犯祠。整理了一份Java面試寶典完整版PDF