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Java多线程

后端 Nanait 11个月前 (10-25) 141次浏览 未收录 0个评论 扫描二维码

一、进程和线程之间有什么不同?

一个进程是一个独立的运行环境,它可以被看做一个程序或者一个应用。而线程是在进程中执行的一个任务。Java运行环境是包含了不同的类和程序的单一进程。线程可以被称为轻量级进程。线程需要较少的资源来创建和驻留在进程中,并且可以共享进程中的资源。

二、多线程编程的好处是什么?

多线程程序中,多个线程被并发的执行以提高程序的效果,CUP 不会因为某个线程需要等待资源而进入空闲状态。多个线程共享堆内存,因此创建多个线程去执行一些任务会比创建多个进程更好。举个例子,Servlets 比 CGI 更好,因为 Servlets 支持多线程而 CGI 不支持。

三、用户线程和守护线程有什么区别?

当我们在Java程序中创建一个线程,他就被称为用户线程。一个守护线程是在后台执行并且不会阻止 JVM 终止的线程。当没有用户线程在运行的时候 JVM 关闭程序并且退出。一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。

四、我们如何创建一个线程?

有两种创建线程的方式:一是实现 Runnable 接口,然后将它传递给 Thread 的构造函数,创建一个 Thread 对象;二是直接继承 Thread 类。

五、有哪些不同的线程生命周期?

当我们在Java程序中新建一个线程时,它的状态时 New。当我们调用线程的 start()方法时,状态被改变称为 Runnable。线程调度器会为 Runnable 线程池中的线程分配 CPU 时间并且将他们的状态改变为 Running。其他的线程状态还有 Waiting、Blocked 和 Dead。

六、可以直接调用 Thread 类的 run()方法吗?

当然可以,但是如果我们调用了 Thread 的 run()方法,它的行为就会和普通的方法一样,为了在新的线程中执行我们的代码,必须使用 Thread.start()方法。

七、如何让正在运行的线程暂停一段时间?

我们可以使用 Thread 类中的 sleep()方法让线程暂停一段时间。需要注意的是,这并不会让线程终止,一旦从休眠中唤醒线程,线程的状态会被改编成 Runnable,并且根据线程调度,它将得到执行。

八、你对线程优先级的理解是什么?

每一个线程都是有优先级的,一般来说,高优先级的线程在运行时会具有优先权,但这依赖于线程调度的实现,这个实现是和操作系统相关的。我们可以定义线程的优先级,但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个 int 变量(从 1-10),1 代表最低优先级,10 代表最高优先级。

九、什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)?

线程调度器是一个操作系统服务,它负责为 Runnable 状态的线程分配 CPU 时间。一旦我们创建一个线程并且启动它,它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的 CPU 时间分配给可用的 Runnable 线程的过程。分配 CPU 时间可以基于线程优先级或者线程等待时间,线程调度并不受到Java虚拟机控制,所以由应用程序来控制它是更好的选择(也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级)。

十、在多线程中,什么是上下文切换(context-switching)?

上下文切换是存储和恢复 CPU 状态的过程,它是得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换时是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。

十一、你如何确保 main()方法所在的线程时Java程序最后结束的线程?

我们可以使用 Thread 类的 joint()方法来确保所有程序创建的线程在 main()方法退出前结束。

十二、线程之间是如何通信的?

当线程之间是可以共享资源的时候,线程之间的通信是协调它们的重要的手段。Object 类中的 wait()、notify()、notifyAll()方法可以用于线程之间通信关于资源的锁的状态。

十三、为什么线程通信的方法 wait()、notify()、notifyAll()被定义在 Object 类里?

Java的每个对象中都有一个锁(monitor,也可以称为监视器),并且这些方法用于等待对象的锁或者通知其他线程对象的监视器可用。在 Java 的线程中并没有可供任何对象使用的锁和同步器。这就是为什么这些方法时 Object 类的一部分,这样 Java 的每一个类都有用于线程间通信的基本方法。

十四、为什么 wait()、notify()、notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用?

当一个线程需要调用对象的 wait()方法的时候,这个线程必须拥有该对象的锁,接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的 notify()方法。同样的,当一个线程需要调用对象的 notify()方法时,它会释放这个对象的锁,以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这个方法都需要线程持有对象的锁,这样只能通过同步来实现,所以它们只能在同步方法或者同步块中被调用。

十五、为什么 Thread 类的 sleep(0 和 yield()方法是静态的?

Thread 类的 sleep()和 yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作,并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

十六、如何确保线程安全?

在 Java 中可以有很多方法来保证线程安全——同步,使用原子类(atomic concurrent classes),实现并发锁,使用 volatile 关键字,使用不变类和线程安全类。

十七、volatile 关键字在 Java 中有什么作用?

当我们在使用 volatile 关键字去修饰变量的时候,所有线程都会直接读取该变量并且不缓存它。这就确保了线程读取到的变量是同内存中是一致的。

十八、同步方法和同步块,哪个是更好地选择?

同步块是更好的选择,因为它不会锁住整个对象(当然你也可以让它锁住整个对象)。同步方法会锁住整个对象,哪怕这个类中有多个不相关联的同步块,这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。

十九、如何创建守护线程?

使用 Thread 类的 setDaemon(true)方法可以将线程设置为守护线程,需要注意的是,需要在调用 start()方法前调用这个方法,否则会抛出 IllegalThreadStateException 异常。

二十、什么是 ThreadLocal?

ThreadLocal 用于创建线程的本地变量,我们知道一个对象的所有线程会共享它的全局变量,所以这些变量不是线程安全的,我们可以使用同步技术。但是当我们不想使用同步的时候,我们可以选择 ThreadLocal 变量。

每个线程都会拥有他们自己的 Thread 变量,它们可以使用 get()和 set()方法来获取它们默认值或者在线程内部改变它们的值。ThreadLocal 实例通常是希望它们同线程状态关联起来时 private static 属性。

二十一、什么是 Thread Group?为什么不建议使用它?

ThreadGroup 是一个类,它们目的是提供关于线程组的信息。

ThreadGroupAPI 比较薄弱,他并没有比 Thread 提供了更多的功能。他有两个主要的功能:一是获取线程组中处于活跃状态线程的列表;二是设置为线程设置未捕获异常处理器。但在 Java1.5 中 Thread 类中也添加了 setUncaughExceptionHandler(UncaughExceptionHandler eh)方法,所以 ThreadGroup 是已经过时的,不建议继续使用。

二十二、什么是 Java 线程转储(ThreadDump),如何得到它?

线程转储是一个 JVM 活动线程的列表,它对于分析系统瓶颈和死锁非常有用。有很多方法可以获取线程转储——使用 Profiler,Kill-3 命令,jstack 工具等等。我更喜欢 jstack 贡酒,因为它容易使用并且是 JDK 自带的。由于它是一个基于终端的工具,所以我们可以编写一些脚本去定时产生线程转储以待分析。

二十三、什么是死锁(DeadLock)?如何分析和避免死锁?

死锁是指两个以上的线程永远堵塞的情况,这种情况产生至少需要两个以上的线程和两个以上的资源。

分析死锁,我们需要查看 Java 应用程序的线程转储,我们需要找出那些状态为 Blocked 的线程和他们等待的资源。每个资源都有一个唯一的 ID,用这个 ID 我们可以找出哪些线程已经拥有了它的对象锁。

避免嵌套锁,只在需要的地方使用锁和避免无限期等待是避免死锁的通常方法。

二十四、什么是 JavaTimer 类?如何创建一个有特定时间间隔的任务?

java.util.Timer 是一个工具类,可以用于安排一个线程在未来的某个特定时间执行。Timer 类可以用安排一次性任务或周期星任务。

java.util.TimerTask 是一个实现了 Runnable 接口的抽象类,我们需要继承这个类来创建我们自己的定时任务并使用 Timer 去安排它的执行。

二十五、什么是线程池?如何创建一个 Java 线程池?

一个线程池管理了一组工作线程,同事它还包括了一个用于放置等待执行的任务的队列。

java.uutil.concurrent.Executors 提供了一个 java.util.concurrent.Executor 接口的实现用于创建线程池。


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