【Java面试丨并发编程】线程的基础知识

news2024/10/6 20:31:22

一、进程与线程的区别

1. 进程

  • 程序是由指令和数据组成，但这些指令要运行，数据要读写，就必须将指令加载至CPU，数据加载至内存
  • 在指令运行过程中还需要用到磁盘、网络等设备
  • 进程就是用来加载指令、管理内存、管理IO的
  • 当一个程序被运行，从磁盘加载这个程序的代码至内存，这时就开启了一个进程
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2. 线程

  • 一个线程就是一个指令流，将指令流中的一条条指令以一定的顺序交给CPU执行
  • 一个进程之内可以分为一到多个线程
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3. 二者区别

  • 进程是正在运行程序的实例，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务
  • 不同的进程使用不同的内存空间，在当前进程下的所有线程可以共享内存空间
  • 线程更轻量，线程上下文切换成本一般要比进程上下文切换低（上下文切换：指从一个线程切换到另一个线程）

二、并行与并发的区别

1. 单核CPU

  • 单核CPU下线程实际是串行执行的
  • 操作系统中有一个组件为任务调度器，其将CPU的时间片（Windows下时间片最小约为15毫秒）分给不同的程序使用，由于CPU在线程之间的切换非常快，人类感觉是同时运行的
  • 总结：微观串行，宏观并行
  • 一般会将这种线程轮流使用CPU的做法称为并发（Concurrent）
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2. 多核CPU

  • 每个核（Core）都可以调度运行线程，这时候线程可以是并行的
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3. 二者区别

  • 现在都是多核CPU，在多核CPU下
    （1）并发（Concurrent）：同一时间应对（dealing with）多件事情的能力，多个线程轮流使用一个或多个CPU
    （2）并行（Parallel）：同一时间动手（doing）多件事情的能力，4核CPU同时执行4个线程
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三、线程创建的方式有哪些

1. 继承Thread类

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2. 实现Runnable接口

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3. 实现Callable接口

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4.线程池创建线程【项目中推荐使用该方式】

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四、Runnable和Callable接口有什么区别

  • Runnable接口的run()方法没有返回值
  • Callable接口的call()方法有返回值，是个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果
  • Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛

五、线程包括哪些状态，状态之间是如何变化的

1. 线程的状态

  • 可以参考JDK中Thread类中的枚举类State
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2. 状态之间转换

  • 创建线程对象是新建状态
  • 调用了start()方法转变为可执行状态
  • 线程获取到了CPU的执行权，执行结束是终止状态
  • 在可执行状态的过程中，如果没有获取到CPU的执行权，可能会切换成其他状态
    （1）如果没有获取到锁（Synchronized或Lock），则进入阻塞状态；获得锁再切换为可执行状态
    （2）如果线程调用了wait()方法，则进入等待状态，其他线程调用notify()方法唤醒后可切换为可执行状态
    （3）如果线程调用了sleep()方法，则进入计时等待状态，到时间后可切换为可执行状态
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六、在Java中wait()和sleep()方法的不同

1. 共同点

  • wait()/wait(long)和sleep(long)方法：效果都是让当前线程暂时放弃CPU的使用权，进入阻塞状态

2. 不同点

  • 方法归属不同
    （1）wait()/wait(long)方法：Object类的成员方法，每个对象都有
    （2）sleep(long)方法：Thread类的静态方法
  • 醒来时机不同
    （1）wait()/wait(long)方法可以被notify()/notifyAll()方法唤醒，wait()方法如果不被唤醒则一直等下去
    （2）执行wait(long)和sleep(long)方法的线程都会在等待相应毫秒后醒来
    （3）它们都可以被打断唤醒
  • 锁特性不同（重点）
    （1）wait()/wait(long)方法的调用必须先获取对象的锁，而sleep(long)方法无此限制
    （2）wait()/wait(long)方法执行后会释放对象锁，允许其他线程获得该对象锁（释放锁，在睡觉）
    （3）sleep(long)方法如果在Synchronized代码块中执行，并不会释放对象锁（抱着锁，在睡觉）

七、新建三个线程T1、T2、T3，如何保证它们按顺序执行

1. join()方法

  • join()方法：等待线程运行结束
  • t.join()：阻塞调用此方法的线程，进入timed_waiting，知道线程t执行完成后，此线程再继续执行
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八、notify()和notifyAll()方法有什么区别

  • notify()方法：只随机唤醒一个wait线程
  • notifyAll()方法：唤醒所有wait线程

九、线程的run()和start()方法有什么区别

  • start()方法：用来启动线程，通过该线程调用run()方法执行run()方法中所定义的逻辑代码。start()方法只能被调用一次
  • run()方法：封装了要被线程执行的代码，就是一个普通的方法，可以被调用多次

十、如何停止一个正在运行的线程

  • 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run()方法完成后线程终止
  • 使用stop()方法强制终止（不推荐，该方法已作废）
  • 使用interrupt()方法中断线程
    （1）打断阻塞的线程（sleep、wait、join），线程会抛出InterruptedException异常
    （2）打断正常的线程，可以根据打断状态来标记是否退出线程

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