Java面试知识点之线程篇（一）

前言：在Java面试中，一定会遇到线程相关问题，因此笔者在这里总结Java中有关线程方面知识点，多数从网上得来（文中会贴出主要参考链接），有些也是笔者在面试中所遇到的问题，如有错误，请不吝指正。主要参考：https://segmentfault.com/a/1190000013813740

1.线程的基本概念

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，可以使用多线程对运算进行提速。

参考：

http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4850883.html

2.线程安全和不安全

线程安全：在多线程访问数据时，采用了加锁机制。当一个线程访问类中的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问，直到该线程读取完，其他线程才可使用，不会出现数据不一致或者数据污染。

线程不安全：不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。

线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

3.自旋锁

自旋锁是SMP（Symmetrical Multi-Processing）架构中的一种low-level的同步机制。所谓“自旋”，就是让线程去执行一个无意义的循环，循环结束后再去重新竞争锁，如果竞争不到，则继续循环，循环过程中线程会一直处于running状态，但是基于JVM的线程调度，会出让时间片，所以其他线程依旧有申请锁和释放锁的机会。

自旋锁需要注意：

1）如果线程一直自旋都不能获取锁，会产生很多CPU的性能消耗。

2）持有自旋锁的线程在sleep之前应该释放自旋锁以便其它线程可以获得自旋锁。

参考：

https://zackku.com/java-thread-lock-base/

4.CAS

CAS（compare and swap）的缩写，中文翻译成比较并交换，它是实现并发算法时常用到的一种技术。

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。

关于CAS的原理的传送门：Java中的CAS原理

CAS中的ABA问题解决方式：在做CAS操作时对变量增加版本号。参考：

https://www.cnblogs.com/549294286/p/3766717.html

https://blog.csdn.net/ITer_ZC/article/details/40618061

5.乐观锁和悲观锁

悲观锁：悲观锁是指假设并发更新冲突会发生，所以不管冲突是否真的发生，都会使用锁机制。

乐观锁：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，只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。

参考：

https://zackku.com/java-thread-lock-base/

6.原子操作

原子操作是指一个不受其他操作影响的操作任务单元（不能被线程调度机制中断的操作）。原子操作是在多线程环境下避免数据不一致的必须手段。

参考：

https://blog.csdn.net/u010796790/article/details/52155664

7.Callable和Future

参考：

https://www.cnblogs.com/fengsehng/p/6048609.html

Callable接口代表一段可以调用并返回结果的代码。

Future接口表示异步任务，是还没有完成的任务给出的未来结果。

所以说Callable用于产生结果，Future用于获取结果。

8.Java中实现线程的方式

在jdk1.5之前有两种方式：1）继承Thread类；2）实现Runnable接口。

从jdk1.5之后又增加了两种方式：1）实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程；2）使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。

参考：

https://www.cnblogs.com/felixzh/p/6036074.html

9.volatile关键字的作用与原理

共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

2）禁止进行指令重排序。

参考：

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

10.synchronized关键字的用法及优缺点

在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

关于synchronized的用法，参考：

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479202.html

https://blog.csdn.net/fuyuwei2015/article/details/71656266

关于synchronized关键字的其他用法，参考：

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923737.html

https://www.cnblogs.com/fuly550871915/p/4890753.html#top

https://www.cnblogs.com/wchxj/p/8049325.html

11.sleep和wait的区别

参考：http://www.cnblogs.com/DreamSea/archive/2012/01/16/2263844.html

注：线程的执行顺序，不一定是代码的上下文顺序，与线程资源的抢夺有关。

12.ABC三个线程如何保证顺序执行

参考：https://www.cnblogs.com/icejoywoo/archive/2012/10/15/2724674.html

但需注意原博文中，第一种方式是有问题的，因为通过这种方式启动线程，其运行顺序并不一定是代码的上下文顺序。

by Shawn Chen，2018.3.23日，下午。