【问答篇】Java 线程篇面试题（一）

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(ps: 文章内容及图片出处来自本人公众号~)

01、问：请谈谈你对并发编程优缺点的认识与理解 ~

答：

优点：充分利用多核CPU的计算能力，通过并发编程的形式将多核CPU的计算能力发挥到极致，性能得到提升。

方便进行业务的拆分。提高系统并发能力和性能：高并发系统的开发，并发编程会显得尤为重要，利用好多线程机制可以大大提高系统的并发能力及性能；面对复杂的业务模型，并行程序会比串行程序更适应业务需求，而并发编程更适合这种业务拆分。

缺点：并发编程的目的是为了提高程序的执行效率，提高程序运行速度，但并发编程并不是总能提高性能，有时还会遇到很多问题，例如：内存泄漏，线程安全，死锁等。

02、问：请简要描述一下并发编程的三要素

答：

原子性：原子是不可再分割的最小单元，原子性是指一个或多个操作要么全部执行成功，要么全部执行失败。

可见性：一个线程对共享变量的修改，另一个线程能看到（synchronized,volatile）

有序性：程序的执行顺序按照代码的先后顺序

线程安全的问题原因有：

1. 线程切换带来的原子性问题

2. 缓存导致的可见性问题

3. 编译优化带来的有序性问题

解决方案：

1.JDK Atomic开头的原子类、synchronized、LOCK，可以解决原子性问题

2.synchronized、volatile、LOCK，可以解决可见性问题

3.Happens-Before 规则可以解决有序性问题

03、问：并发和并行有什么区别吗？

答：

并发：多个任务在同一个CPU上，按照细分的时间片轮流交替执行，由于时间很短，看上去好像是同时进行的。

并行：单位时间内，多个处理器或多核处理器同时处理多个任务，是真正意义上的同时进行。

串行：有n个任务，由一个线程按照顺序执行。

04、问：谈谈什么是多线程以及多线程的优劣势？

答：定义：多线程是指程序中包含多个流，即在一个程序中可以同时进行多个不同的线程来执行不同的任务。

优点:

可以提高CPU的利用率，在多线程中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率，也就是说单个程序可以创建多个不同的线程来完成各自的任务。

缺点:

线程也是程序，线程也需要占内存，线程也多内存也占的也多。

多线程需要协调和管理，所以需要CPU跟踪线程。

线程之间共享资源的访问会相互影响，必须解决禁用共享资源的问题。

05、问：什么是线程与进程呢？

答：

进程：内存中运行的运用程序，每个进程都有自己独立的内存空间，一个进程可以由多个线程，例如在Windows系统中，xxx.exe就是一个进程。

线程：进程中的一个控制单元，负责当前进程中的程序执行，一个进程至少有一个线程，一个进程可以运行多个线程，多个线程可以共享数据。

06、问：谈谈线程与进程的区别？

答：

根本区别：

进程是操作系统资源分配的基本单元，而线程是处理器任务调度的和执行的基本单位。

资源开销：

每个进程都有自己独立的代码和空间(程序上下文)，程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看作轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程之间切换的开销小。

包含关系：

如果一个进程内有多个线程，则执行的过程不是一条线的，而是多条线（多个线程），共同完成；线程是进程的一部分，可以把线程看作是轻量级的进程。

内存分配：

同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源，而进程之间的地址空间和资源是相互独立的。

07、问：谈谈你对用户线程与守护线程的认识与理解

答：

用户（User）线程：运行在前台，执行具体任务，如程序的主线程，连接网络的子线程都是用户线程。
守护（Daemon）线程：运行在后台，为其它前台线程服务，也可以说守护线程是JVM非守护线程的”佣人“，一旦所有线程都执行结束，守护线程会随着JVM一起结束运行。

main函数就是一个用户线程，main函数启动时，同时JVM还启动了好多的守护线程，如垃圾回收线程，比较明显的区别时，用户线程结束，JVM退出，不管这个时候有没有守护线程的运行，都不会影响JVM的退出。

08、问：什么是线程死锁呢？

答：死锁是指两个或两个以上进程(线程)在执行过程中，由于竞争资源或由于彼此通信造成的一种堵塞的现象，若无外力的作用下，都将无法推进，此时的系统处于死锁状态。

09、问：请问形成死锁的必要条件？

答：

互斥条件：

线程(进程)对所分配的资源具有排它性，即一个资源只能被一个进程占用，直到该进程被释放。

请求与保持条件：

一个进程(线程)因请求被占有资源而发生堵塞时，对已获取的资源保持不放。

不剥夺条件：

线程(进程)已获取的资源在未使用完之前不能被其他线程强行剥夺，只有等自己使用完才释放资源。

循环等待条件：

当发生死锁时，所等待的线程(进程)必定形成一个环路，死循环造成永久堵塞。

10、问：请问如何避免死锁呢？

答：我们只需破坏形参死锁的四个必要条件之一即可。

破坏互斥条件：

无法破坏，我们的锁本身就是来个线程(进程)来产生互斥

破坏请求与保持条件：

一次申请所有资源

破坏不剥夺条件：

占有部分资源的线程尝试申请其它资源，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。

破坏循环等待条件：

按序来申请资源。

11、问：什么是上下文的切换？

答：当前任务执行完，CPU时间片切换到另一个任务之前会保存自己的状态，以便下次再切换会这个任务时可以继续执行下去，任务从保存到再加载执行就是一次上下文切换。

12、问：请谈谈创建线程的几种方式

答：

继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口
Executors工具类创建线程池

13、问：Runnable接口和Callable接口有什么区别呢？

答：

相同点：Runnable和Callable都是接口、都可以编写多线程程序、都采用Thread.start()启动线程

不同点：

Runnable接口run方法无返回值，Callable接口call方法有返回值，是个泛型，和Futrue和FutureTask配合用来获取异步执行结果。
Runable接口run方法只能抛出运行时的异常，且无法捕获处理；Callable接口call方法允许抛出异常，可以获取异常信息。

注：Callable接口支持返回执行结果，需要调用FutureTask.get()得到，此方法会堵塞主线程继续往下执行，如果不调用就不会堵塞。

14、问：run()方法和start()方法有什么区别吗？

答：

每个线程都是通过某个特定的Thread对象对于的run()方法来完成其操作的，run方法称为线程体，通过调用Thread类的start方法来启动一个线程。
start()方法用于启动线程，run()方法用于执行线程的运行代码，run()可以反复调用，而start()方法只能被调用一次。
start()方法来启动一个线程，真正实现了多线程的运行。调用start()方法无需等待run()方法体代码执行结束，可以直接继续执行其它的代码；调用start()方法线程进入就绪状态，随时等该CPU的调度，然后可以通过Thread调用run()方法来让其进入运行状态，run()方法运行结束，此线程终止，然后CPU再调度其它线程。

15、问：为什么调用start()方法会执行run()方法，为什么不能直接调用run()方法呢？

答：new Thread，线程进入了新建的状态，start方法的作用是使线程进入就绪的状态，当分配到时间片后就可以运行了。start方法会执行线程前的相应准备工作，然后在执行run方法运行线程体，这才是真正的多线程工作。

如果直接执行了run方法，run方法会被当作一个main线程下的普通方法执行，并不会在某个线程中去执行它，所以这并不是多线程工作。

总结：调用start方法启动线程可使线程进入就绪状态，等待运行；run方法只是thread的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

16、问：请谈谈什么是Callable和Future？

答：

Callable接口也类似于Runnable接口，但是Runnable不会接收返回值，并且无法抛出返回结果的异常，而Callable功能更强大，被线程执行后，可有返回值，这个返回值可以被Future拿到，也就是说Future可以拿到异步执行任务的返回值。
Future接口表示异步任务，是一个可能没有完成的异步任务结果，所以说Callable用于产生结果，Future用于接收结果。

17、问：请谈谈什么是FutureTask？

答：FutureTask是一个异步运算的任务，FutureTask里面可以可以传入Callable实现类作为参数，可以对异步运算任务的结果进行等待获取，判断是否已经完成，取消任务等操作。只有当结果完成之后才能取出，如果尚未完成get方法将堵塞。一个Future对象可以调用Callable和Runable的对象进行包装，由于FutureTask也是Runnable接口的实现类，所以FutureTask也可以放入线程池中。

Thanks~