Java多线程面试大全

什么是线程?

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位，可以使用多线程对进行运算提速。

比如，如果一个线程完成一个任务要100毫秒，那么用十个线程完成改任务只需10毫秒

什么是多线程?优缺点?

什么是多线程?

多线程：是指从软件或者硬件上实现多个线程的并发技术。

多线程的好处：

1. 使用多线程可以把程序中占据时间长的任务放到后台去处理，如图片、视屏的下载
2. 发挥多核处理器的优势，并发执行让系统运行的更快、更流畅，用户体验更好

多线程的缺点：

1. 大量的线程降低代码的可读性;
2. 更多的线程需要更多的内存空间
3. 当多个线程对同一个资源出现争夺时候要注意线程安全的问题。

线程的五个状态(五种状态，创建、就绪、运行、阻塞和死亡)?

线程通常都有五种状态，创建、就绪、运行、阻塞和死亡。

• 第一是创建状态。在生成线程对象，并没有调用该对象的start方法，这是线程处于创建状态。
• 第二是就绪状态。当调用了线程对象的start方法之后，该线程就进入了就绪状态，但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程，此时处于就绪状态。在线程运行之后，从等待或者睡眠中回来之后，也会处于就绪状态。
• 第三是运行状态。线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程就进入了运行状态，开始运行run函数当中的代码。
• 第四是阻塞状态。线程正在运行的时候，被暂停，通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep,suspend，wait等方法都可以导致线程阻塞。
• 第五是死亡状态。如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后，该线程就会死亡。对于已经死亡的线程，无法再使用start方法令其进入就绪

什么是CAS?

CAS(compare and swap)的缩写，中文翻译成比较并交换。

CAS 不通过JVM,直接利用java本地方 JNI(Java Native Interface为JAVA本地调用),直接调用CPU 的cmpxchg(是汇编指令)指令。

利用CPU的CAS指令，同时借助JNI来完成Java的非阻塞算法,实现原子操作。其它原子操作都是利用类似的特性完成的。

整个java.util.concurrent都是建立在CAS之上的，因此对于synchronized阻塞算法，J.U.C在性能上有了很大的提升。

CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

CAS应用

CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

CAS优点

确保对内存的读-改-写操作都是原子操作执行

CAS缺点

CAS虽然很高效的解决原子操作，但是CAS仍然存在三大问题。ABA问题，循环时间长开销大和只能保证一个共享变量的原子操作

什么是AQS?

AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，是一个用于构建锁和同步容器的框架。事实上concurrent包内许多类都是基于AQS构建，例如ReentrantLock，Semaphore，CountDownLatch，ReentrantReadWriteLock，FutureTask等。AQS解决了在实现同步容器时设计的大量细节问题。

AQS使用一个FIFO的队列表示排队等待锁的线程，队列头节点称作“哨兵节点”或者“哑节点”，它不与任何线程关联。其他的节点与等待线程关联，每个节点维护一个等待状态waitStatus。

什么是乐观锁和悲观锁?

悲观锁

Java在JDK1.5之前都是靠synchronized关键字保证同步的，这种通过使用一致的锁定协议来协调对共享状态的访问，可以确保无论哪个线程持有共享变量的锁，都采用独占的方式来访问这些变量。独占锁其实就是一种悲观锁，所以可以说synchronized是悲观锁。

乐观锁

乐观锁( Optimistic Locking)其实是一种思想。相对悲观锁而言，乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。

并发编程(concurrency)并行编程(parallellism)有什么区别?

并发(concurrency)和并行(parallellism)是：

• 解释一：并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
• 解释二：并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。
• 解释三：在一台处理器上“同时”处理多个任务，在多台处理器上同时处理多个任务。如hadoop分布式集群

所以并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核，以达到最高的处理性能。

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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。

如何检测死锁?怎么预防死锁?

所谓死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁

通俗地讲就是两个或多个进程被无限期地阻塞、相互等待的一种状态

死锁产生的原因?

1.因竞争资源发生死锁 现象：系统中供多个进程共享的资源的数目不足以满足全部进程的需要时，就会引起对诸资源的竞争而发生死锁现象

2.进程推进顺序不当发生死锁

死锁的四个必要条件：

• 互斥条件：进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问，若其他进程访问该资源，只能等待，直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
• 请求和保持条件：进程获得一定的资源之后，又对其他资源发出请求，但是该资源可能被其他进程占有，此事请求阻塞，但又对自己获得的资源保持不放
• 不可剥夺条件：是指进程已获得的资源，在未完成使用之前，不可被剥夺，只能在使用完后自己释放
• 环路等待条件：是指进程发生死锁后，若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之

一不满足，就不会发生死锁。

检测死锁

有两个容器，一个用于保存线程正在请求的锁，一个用于保存线程已经持有的锁。每次加锁之前都会做如下检测:

• 检测当前正在请求的锁是否已经被其它线程持有,如果有，则把那些线程找出来
• 遍历第一步中返回的线程，检查自己持有的锁是否正被其中任何一个线程请求，如果第二步返回真,表示出现了死锁

死锁的解除与预防：

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。

所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。

此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源。因此，对资源的分配要给予合理的规划。

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