多线程相关问题整理

面试系列

线程是进程内的一个执行单元。
计算机中正在运行的每一个程序都是一个进程，如下图：

线程的生命周期

线程被创建启动后，并不是直接进入执行状态，也并不是一直处于执行状态。
线程的生命周期分为创建、就绪、执行、阻塞、死亡5种状态。

# 新建线程
new Thread(new Runnable() {  
    public void run() {
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread() + "执行完毕");  
    }  
}).start();  

多线程编程

1. 假如有Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四条线程分别统计C、D、E、F四个盘的大小，所有线程都统计完毕交给Thread5线程去做汇总，应当如何实现？
2. 

多线程中的问题汇总

多线程有什么用

• 发挥多核CPU的优势
• 防止程序阻塞
  如何优雅的使用和理解线程池

创建线程的方式

一般分为两种

• 继承Thread类
• 实现Runnable接口（更灵活）

start()方法和run()方法的区别

run()方法是线程的执行体，不能由我们手动调用。
start()方法的作用是启动线程，执行start()方法后系统会把run()方法当成线程的执行体来运行。而且不能多次启动一个线程，如果多次调用会产生:IllegalThreadStateException异常。

volatile关键字的作用

要理解volatile作用首先要理解Java内存模型，volatile关键字的作用主要有两点：

• 多线程主要围绕可见性和原子性两个特性展开的，使用volatile关键字修饰的变量，保证了其在多线程之间的可见性。即每次读到volatile变量一定是最新的数据。
  注意：它不是线程安全的，可以保证可见性，不能保证操作的原子性，
• 使用volatile可以禁止JVM进行指令重排，当然这也在一定程度上降低了代码的执行效率。

volatile关键字实现原理

什么是Java内存模型

Java内存模型定义了一种多线程访问Java内存的规范。Java内存模型要完整讲不是这里几句话能说清楚的，我简单总结一下Java内存模型的几部分内容：

• Java内存模型将内存分为了主内存和工作内存。类的状态（变量）是存储在主内存中的，每次Java线程使用主内存中的变量时，都会读一次主内存中的变量，并将这些变量拷贝到自己的工作内存中，运行自己线程代码的时候，用到这些变量，操作的都是自己工作内存中的那一份。在线程代码执行完毕之后，会将最新的值更新到主内存中去
  
• 定义了几个原子操作，用于操作主内存和工作内存中的变量
• 定义了volatile变量的使用规则
• happens-before，即先行发生原则，定义了操作A必然先行发生于操作B的一些规则，比如在同一个线程内控制流前面的代码一定先行发生于控制流后面的代码、一个释放锁unlock的动作一定先行发生于后面对于同一个锁进行锁定lock的动作等等，只要符合这些规则，则不需要额外做同步措施，如果某段代码不符合所有的happens-before规则，则这段代码一定是线程非安全的。

synchronized和Lock的区别

synchronized是一个Java的关键字，Lock是一个接口；
synchronized代码块执行完或线程抛出异常时结束线程，Lock必须要显示调用释放锁的方法:unlock();
synchronized是不可中断锁，Lock是可中断锁；
synchronized无法判断锁的状态，Lock可以判断锁的状态；
synchronized是非公平锁，而Lock可以设置为公平锁。

什么是线程安全

如果你的代码在多线程下执行和在单线程下执行永远都能获得一样的结果，那么你的代码就是线程安全的。

线程安全也是有几个级别的:

• 不可变：像String、Integer、Long这些，都是final类型的类，任何一个线程都改变不了它们的值。
• 绝对线程安全：不管运行时环境如何，调用者都不需要额外的同步措施。比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet。
• 相对线程安全：相对线程安全也就是我们通常意义上所说的线程安全，像Vector这种，add、remove方法都是原子操作，不会被打断，但也仅限于此，如果有个线程在遍历某个Vector、有个线程同时在add这个Vector，99%的情况下都会出现ConcurrentModificationException，也就是fail-fast机制。
• 线程非安全：如ArrayList、LinkedList、HashMap等都是线程非安全的类

一个线程如果出现了运行时异常会怎么样

如果这个异常没有被捕获的话，这个线程就停止执行了，即后面的代码不会被执行了 ；但是如果这个异常被捕获了，该线程不会停止运行，即后面的代码依然会被执行。另外重要的一点是：线程停止执行后，如果这个线程持有某个某个对象的监视器，那么这个对象监视器会被立即释放

sleep()和wait()

sleep()和wait()都可以用来放弃CPU的执行权
sleep()是线程Thread的方法，而wait()是Object对象的方法；
sleep()不会释放对象锁，wait()会释放；
sleep()可以在任意地方使用，wait()只允许在同步方法或同步块中使用

为什么wait()方法和notify()/notifyAll()方法要在同步块中被调用

这是JDK强制的，wait()方法和notify()/notifyAll()方法在调用前都必须先获得对象的锁

wait()方法和notify()/notifyAll()方法在放弃对象监视器时有什么区别

区别在于：wait()方法立即释放对象监视器；notify()/notifyAll()方法则会等待线程剩余代码执行完毕才会放弃对象监视器。

为什么要使用线程池

避免频繁地创建和销毁线程，达到线程对象的重用。另外，使用线程池还可以根据项目灵活地控制并发的数目。

ThreadLocal有什么用

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

深入分析 ThreadLocal 内存泄漏问题

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。

线程死锁

什么是死锁

线程A和线程B相互等待对方持有的锁导致程序无限死循环。

使用Java编写一个会导致死锁的程序

Java多线程：死锁

什么是乐观锁和悲观锁

• 乐观锁：就像它的名字一样，对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态，乐观锁认为竞争不总是会发生，因此它不需要持有锁，将比较-替换这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量，如果失败则表示发生冲突，那么就应该有相应的重试逻辑。
• 悲观锁：还是像它的名字一样，对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态，悲观锁认为竞争总是会发生，因此每次对某资源进行操作时，都会持有一个独占的锁，就像synchronized，不管三七二十一，直接上了锁就操作资源了。

单例模式的线程安全性

首先要说的是单例模式的线程安全意味着：某个类的实例在多线程环境下只会被创建一次出来。单例模式有很多种的写法，我总结一下：

• 饿汉式单例模式的写法：线程安全
• 懒汉式单例模式的写法：非线程安全
• 双检锁单例模式的写法：线程安全

线程池

• 多线程的常见应用场景：
  
  1. 后台任务，例如：定时向大量（100w以上）的用户发送邮件；
  2. 异步处理，例如：发微博、记录日志等；
  3. 分布式计算

JAVA线程池的分析和使用
Java线程池与五种常用线程池策略使用与解析
Java多线程：线程池
理解线程池的原理