面试_多线程

线程池

线程池的参数有哪些

线程池七大参数分别是corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler

1. corePoolSize：线程池中常驻核心线程数
2. maximumPoolSize：线程池能够容纳同时执行的最大线程数
3. keepAliveTime：多余的空闲线程存活时间
4. unit：keepAliveTime的时间单位
5. workQueue：任务队列，被提交但尚未执行的任务
6. threadFactory：表示生成线程池中的工作线程的线程工厂
7. handler：拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize)时如何拒绝。

线程池都有哪几种工作队列

1. ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序。
2. LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列
3. SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool（5）使用了这个队列。
4. PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

四种线程池的创建

1. newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池
2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数。
3. newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务。

线程池的优点？

1. 重用存在的线程，减少对象创建销毁的开销。
2. 可有效的控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
3. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

如果你提交任务时，线程池队列已满，这时会发生什么

这里区分一下：

1）如果使用的是无界队列 LinkedBlockingQueue，也就是无界队列的话，没关系，继续添加任务到阻塞队列中等待执行，因为LinkedBlockingQueue可以近乎认为是一个无穷大的队列，可以无限存放任务

2）如果使用的是有界队列比如ArrayBlockingQueue，任务首先会被添加到ArrayBlockingQueue中，ArrayBlockingQueue满了，会根据maximumPoolSize的值增加线程数量，如果增加了线程数量还是处理不过来，ArrayBlockingQueue继续满，那么则会使用拒绝策略RejectedExecutionHandler处理满了的任务，默认是AbortPolicy

并发原理

并发编程三要素？

1. 原子性：原子性指的是一个或者多个操作，要么全部执行并且在执行的过程中不被其他操作打断，要么就全部都不执行。
2. 可见性：可见性指多个线程操作一个共享变量时，其中一个线程对变量进行修改后，其他线程可以立即看到修改的结果。
3. 有序性：有序性，即程序的执行顺序按照代码的先后顺序来执行。

实现可见性的方法有哪些？

synchronized或者Lock：保证同一个时刻只有一个线程获取锁执行代码，锁释放之前把最新的值刷新到主内存，实现可见性。

创建线程的有哪些方式？

1. 继承Thread类创建线程类
2. 通过Runnable接口创建线程类
3. 通过Callable和Future创建线程
4. 通过线程池创建

创建线程的三种方式的对比？

（1）采用实现Runnable、Callable接口的方式创建多线程。

优势是：

1. 线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。

2. 在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。

劣势是：

1. 编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。

（2）使用继承Thread类的方式创建多线程

优势是：

1. 编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

劣势是：

1. 线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类。

（3）Runnable和Callable的区别

1. Callable规定（重写）的方法是call()，Runnable规定（重写）的方法是run()。
2. Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。
3. Call方法可以抛出异常，run方法不可以。
4. 运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

什么是Future？

在并发编程中，我们经常用到非阻塞的模型，在之前的多线程的三种实现中，不管是继承thread类还是实现runnable接口，都无法保证获取到之前的执行结果。通过实现Callback接口，并用Future可以来接收多线程的执行结果。

Future表示一个可能还没有完成的异步任务的结果，针对这个结果可以添加Callback以便在任务执行成功或失败后作出相应的操作。

什么是AQS

AQS是AbustactQueuedSynchronizer的简称，它是一个Java提高的底层同步工具类，用一个int类型的变量表示同步状态，并提供了一系列的CAS操作来管理这个同步状态。

AQS是一个用来构建锁和同步器的框架，使用AQS能简单且高效地构造出应用广泛的大量的同步器，比如我们提到的ReentrantLock，Semaphore，其他的诸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask等等皆是基于AQS的。sleep方法和wait方法有什么区别?

sleep方法和wait方法都可以用来放弃CPU一定的时间，不同点在于如果线程持有某个对象的监视器，sleep方法不会放弃这个对象的监视器，wait方法会放弃这个对象的监视器

ThreadLocal是什么？有什么用？

ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类。主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不干扰，在高并发场景下，可以实现无状态的调用，特别适用于各个线程依赖不通的变量值完成操作的场景。

简单说ThreadLocal就是一种以空间换时间的做法，在每个Thread里面维护了一个以开地址法实现的ThreadLocal.ThreadLocalMap，把数据进行隔离，数据不共享，自然就没有线程安全方面的问题了。

ConcurrentHashMap的并发度是什么

ConcurrentHashMap的并发度就是segment的大小，默认为16，这意味着最多同时可以有16条线程操作ConcurrentHashMap，这也是ConcurrentHashMap对Hashtable的最大优势，任何情况下，Hashtable能同时有两条线程获取Hashtable中的数据吗？

死锁的因素

互斥、不可抢占、请求并保持、循环等待

破坏其中一个因素即可解除死锁

怎么唤醒一个阻塞的线程

如果线程是因为调用了wait()、sleep()或者join()方法而导致的阻塞，可以中断线程，并且通过抛出InterruptedException来唤醒它；

如果线程遇到了IO阻塞，无能为力，因为IO是操作系统实现的，Java代码并没有办法直接接触到操作系统。

ThreadLocal了解多少

线程局部变量

sleep() 方法和 wait() 方法对比

同点 ：两者都可以暂停线程的执行。

区别 ：

• sleep() 方法没有释放锁，而 wait() 方法释放了锁 。
• wait() 通常被用于线程间交互/通信，sleep()通常被用于暂停执行。
• wait() 方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象上的 notify()或者 notifyAll() 方法。sleep()方法执行完成后，线程会自动苏醒，或者也可以使用 wait(long timeout) 超时后线程会自动苏醒。
• sleep() 是 Thread 类的静态本地方法，wait() 则是 Object 类的本地方法。为什么这样设计呢？

为什么 wait() 方法不定义在 Thread 中？

wait() 是让获得对象锁的线程实现等待，会自动释放当前线程占有的对象锁。每个对象（Object）都拥有对象锁，既然要释放当前线程占有的对象锁并让其进入 WAITING 状态，自然是要操作对应的对象（Object）而非当前的线程（Thread）。

类似的问题：为什么 sleep() 方法定义在 Thread 中？

因为 sleep() 是让当前线程暂停执行，不涉及到对象类，也不需要获得对象锁。

可以直接调用 Thread 类的 run 方法吗？

这是另一个非常经典的 Java 多线程面试问题，而且在面试中会经常被问到。很简单，但是很多人都会答不上来！

new 一个 Thread，线程进入了新建状态。调用 start()方法，会启动一个线程并使线程进入了就绪状态，当分配到时间片后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作，然后自动执行 run() 方法的内容，这是真正的多线程工作。 但是，直接执行 run() 方法，会把 run() 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。

总结： 调用 start() 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态，直接执行 run() 方法的话不会以多线程的方式执行。

线程中的关键词

synchronized的作用？

在Java中，synchronized关键字是用来控制线程同步的，就是在多线程的环境下，控制synchronized代码段不被多个线程同时执行。

synchronized既可以加在一段代码上，也可以加在方法上。

volatile关键字的作用

对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性。

当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。

从实践角度而言，volatile（具有可见性和有序性）的一个重要作用就是和CAS结合，保证了原子性，详细的可以参见 java.util.concurrent.atomic 包下的类，比如AtomicInteger。

synchronized和ReentrantLock的区别

synchronized是和 if、else、for、while 一样的关键字，ReentrantLock是类，这是二者的本质区别。

既然ReentrantLock是类，那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性，可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量，ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上：

1. ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置，这样就避免了死锁
2. ReentrantLock可以获取各种锁的信息
3. ReentrantLock可以灵活地实现多路通知

另外，二者的锁机制其实也是不一样的。ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁，synchronized操作的应该是对象头中mark word，这点我不能确定。

线程B怎么知道线程A修改了变量

• volatile修饰变量
• synchronized修饰修改变量的方法
• wait/notify
• while轮询

CAS

什么是CAS

CAS是compare and swap的缩写，即我们所说的比较交换。

cas是一种基于锁的操作，而且是乐观锁。在java中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住，等一个之前获得锁的线程释放锁之后，下一个线程才可以访问。而乐观锁采取了一种宽泛的态度，通过某种方式不加锁来处理资源，比如通过给记录加version来获取数据，性能较悲观锁有很大的提高。

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存地址里面的值和A的值是一样的，那么就将内存里面的值更新成B。CAS是通过无限循环来获取数据的，若果在第一轮循环中，a线程获取地址里面的值被b线程修改了，那么a线程需要自旋，到下次循环才有可能机会执行。

java.util.concurrent.atomic 包下的类大多是使用CAS操作来实现的（AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong）

CAS的问题

(1）CAS容易造成ABA问题

一个线程a将数值改成了b，接着又改成了a，此时CAS认为是没有变化，其实是已经变化过了，而这个问题的解决方案可以使用版本号标识，每操作一次version加1。在java5中，已经提供了AtomicStampedReference来解决问题。

(2） 不能保证代码块的原子性

CAS机制所保证的知识一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用synchronized了。

(3）CAS造成CPU利用率增加

之前说过了CAS里面是一个循环判断的过程，如果线程一直没有获取到状态，cpu资源会一直被占用。

synchronized、volatile、CAS比较

• synchronized 是悲观锁，属于抢占式，会引起其他线程阻塞。
• volatile 提供多线程共享变量可见性和禁止指令重排序优化（内存屏障，汇编层次）。
• CAS 是基于冲突检测的乐观锁（非阻塞）