JAVA多線程和并發(fā)基礎(chǔ)面試問答原文鏈接

譯文連接

作者：Pankaj

譯者：鄭旭東

校對：方騰飛多線程和并發(fā)問題是Java技術(shù)面試中面試官比較喜歡問的問題之一。在這里，從面試的角度列出了大部分重要的問題，但是你仍然應(yīng)該牢固的掌握J(rèn)ava多線程基礎(chǔ)知識來對應(yīng)日后碰到的問題。（校對注：非常贊同這個觀點）Java多線程面試問題1.進(jìn)程和線程之間有什么不同？一個進(jìn)程是一個獨立(selfcontained)的運行環(huán)境，它可以被看作一個程序或者一個應(yīng)用。而線程是在進(jìn)程中執(zhí)行的一個任務(wù)。Java運行環(huán)境是一個包含了不同的類和程序的單一進(jìn)程。線程可以被稱為輕量級進(jìn)程。線程需要較少的資源來創(chuàng)建和駐留在進(jìn)程中，并且可以共享進(jìn)程中的資源。2.多線程編程的好處是什么？在多線程程序中，多個線程被并發(fā)的執(zhí)行以提高程序的效率，CPU不會因為某個線程需要等待資源而進(jìn)入空閑狀態(tài)。多個線程共享堆內(nèi)存(heapmemory)，因此創(chuàng)建多個線程去執(zhí)行一些任務(wù)會比創(chuàng)建多個進(jìn)程更好。舉個例子，Servlets比CGI更好，是因為Servlets支持多線程而CGI不支持。3.用戶線程和守護(hù)線程有什么區(qū)別？當(dāng)我們在Java程序中創(chuàng)建一個線程，它就被稱為用戶線程。一個守護(hù)線程是在后臺執(zhí)行并且不會阻止JVM終止的線程。當(dāng)沒有用戶線程在運行的時候，JVM關(guān)閉程序并且退出。一個守護(hù)線程創(chuàng)建的子線程依然是守護(hù)線程。4.我們?nèi)绾蝿?chuàng)建一個線程？有兩種創(chuàng)建線程的方法：一是實現(xiàn)Runnable接口，然后將它傳遞給Thread的構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建一個Thread對象；二是直接繼承Thread類。若想了解更多可以閱讀這篇關(guān)于如何在Java中創(chuàng)建線程的文章。5.有哪些不同的線程生命周期？當(dāng)我們在Java程序中新建一個線程時，它的狀態(tài)是New。當(dāng)我們調(diào)用線程的start()方法時，狀態(tài)被改變?yōu)镽unnable。線程調(diào)度器會為Runnable線程池中的線程分配CPU時間并且講它們的狀態(tài)改變?yōu)镽unning。其他的線程狀態(tài)還有Waiting，Blocked

和Dead。讀這篇文章可以了解更多關(guān)于線程生命周期的知識。6.可以直接調(diào)用Thread類的run()方法么？當(dāng)然可以，但是如果我們調(diào)用了Thread的run()方法，它的行為就會和普通的方法一樣，為了在新的線程中執(zhí)行我們的代碼，必須使用Thread.start()方法。7.如何讓正在運行的線程暫停一段時間？我們可以使用Thread類的Sleep()方法讓線程暫停一段時間。需要注意的是，這并不會讓線程終止，一旦從休眠中喚醒線程，線程的狀態(tài)將會被改變?yōu)镽unnable，并且根據(jù)線程調(diào)度，它將得到執(zhí)行。8.你對線程優(yōu)先級的理解是什么？每一個線程都是有優(yōu)先級的，一般來說，高優(yōu)先級的線程在運行時會具有優(yōu)先權(quán)，但這依賴于線程調(diào)度的實現(xiàn)，這個實現(xiàn)是和操作系統(tǒng)相關(guān)的(OSdependent)。我們可以定義線程的優(yōu)先級，但是這并不能保證高優(yōu)先級的線程會在低優(yōu)先級的線程前執(zhí)行。線程優(yōu)先級是一個int變量(從1-10)，1代表最低優(yōu)先級，10代表最高優(yōu)先級。9.什么是線程調(diào)度器(ThreadScheduler)和時間分片(TimeSlicing)？線程調(diào)度器是一個操作系統(tǒng)服務(wù)，它負(fù)責(zé)為Runnable狀態(tài)的線程分配CPU時間。一旦我們創(chuàng)建一個線程并啟動它，它的執(zhí)行便依賴于線程調(diào)度器的實現(xiàn)。時間分片是指將可用的CPU時間分配給可用的Runnable線程的過程。分配CPU時間可以基于線程優(yōu)先級或者線程等待的時間。線程調(diào)度并不受到Java虛擬機(jī)控制，所以由應(yīng)用程序來控制它是更好的選擇（也就是說不要讓你的程序依賴于線程的優(yōu)先級）。10.在多線程中，什么是上下文切換(context-switching)？上下文切換是存儲和恢復(fù)CPU狀態(tài)的過程，它使得線程執(zhí)行能夠從中斷點恢復(fù)執(zhí)行。上下文切換是多任務(wù)操作系統(tǒng)和多線程環(huán)境的基本特征。11.你如何確保main()方法所在的線程是Java程序最后結(jié)束的線程？我們可以使用Thread類的joint()方法來確保所有程序創(chuàng)建的線程在main()方法退出前結(jié)束。這里有一篇文章關(guān)于Thread類的joint()方法。Java并發(fā)面試問題1.什么是原子操作？在JavaConcurrencyAPI中有哪些原子類(atomicclasses)？原子操作是指一個不受其他操作影響的操作任務(wù)單元。原子操作是在多線程環(huán)境下避免數(shù)據(jù)不一致必須的手段。int++并不是一個原子操作，所以當(dāng)一個線程讀取它的值并加1時，另外一個線程有可能會讀到之前的值，這就會引發(fā)錯誤。為了解決這個問題，必須保證增加操作是原子的，在JDK1.5之前我們可以使用同步技術(shù)來做到這一點。到JDK1.5，java.util.concurrent.atomic包提供了int和long類型的裝類，它們可以自動的保證對于他們的操作是原子的并且不需要使用同步?？梢蚤喿x這篇文章來了解Java的atomic類。2.JavaConcurrencyAPI中的Lock接口(Lockinterface)是什么？對比同步它有什么優(yōu)勢？Lock接口比同步方法和同步塊提供了更具擴(kuò)展性的鎖操作。他們允許更靈活的結(jié)構(gòu)，可以具有完全不同的性質(zhì)，并且可以支持多個相關(guān)類的條件對象。它的優(yōu)勢有：可以使鎖更公平可以使線程在等待鎖的時候響應(yīng)中斷可以讓線程嘗試獲取鎖，并在無法獲取鎖的時候立即返回或者等待一段時間可以在不同的范圍，以不同的順序獲取和釋放鎖閱讀更多關(guān)于鎖的例子3.什么是Executors框架？Executor框架同java.util.concurrent.Executor接口在Java5中被引入。Executor框架是一個根據(jù)一組執(zhí)行策略調(diào)用，調(diào)度，執(zhí)行和控制的異步任務(wù)的框架。無限制的創(chuàng)建線程會引起應(yīng)用程序內(nèi)存溢出。所以創(chuàng)建一個線程池是個更好的的解決方案，因為可以限制線程的數(shù)量并且可以回收再利用這些線程。利用Executors框架可以非常方便的創(chuàng)建一個線程池，閱讀這篇文章可以了解如何使用Executor框架創(chuàng)建一個線程池。4.什么是阻塞隊列？如何使用阻塞隊列來實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模型？java.util.concurrent.BlockingQueue的特性是：當(dāng)隊列是空的時，從隊列中獲取或刪除元素的操作將會被阻塞，或者當(dāng)隊列是滿時，往隊列里添加元素的操作會被阻塞。阻塞隊列不接受空值，當(dāng)你嘗試向隊列中添加空值的時候，它會拋出NullPointerException。阻塞隊列的實現(xiàn)都是線程安全的，所有的查詢方法都是原子的并且使用了內(nèi)部鎖或者其他形式的并發(fā)控制。BlockingQueue

接口是javacollections框架的一部分，它主要用于實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者問題。閱讀這篇文章了解如何使用阻塞隊列實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者問題。5.什么是Callable和Future?Java5在concurrency包中引入了java.util.concurrent.Callable接口，它和Runnable接口很相似，但它可以返回一個對象或者拋出一個異常。Callable接口使用泛型去定義它的返回類型。Executors類提供了一些有用的方法去在線程池中執(zhí)行Callable內(nèi)的任務(wù)。由于Callable任務(wù)是并行的，我們必須等待它返回的結(jié)果。java.util.concurrent.Future對象為我們解決了這個問題。在線程池提交Callable任務(wù)后返回了一個Future對象，使用它我們可以知道Callable任務(wù)的狀態(tài)和得到Callable返回的執(zhí)行結(jié)果。Future提供了get()方法讓我們可以等待Callable結(jié)束并獲取它的執(zhí)行結(jié)果。閱讀這篇文章了解更多關(guān)于Callable，F(xiàn)uture的例子。6.什么是FutureTask?FutureTask是Future的一個基礎(chǔ)實現(xiàn)，我們可以將它同Executors使用處理異步任務(wù)。通常我們不需要使用FutureTask類，單當(dāng)我們打算重寫Future接口的一些方法并保持原來基礎(chǔ)的實現(xiàn)是，它就變得非常有用。我們可以僅僅繼承于它并重寫我們需要的方法。閱讀JavaFutureTask例子，學(xué)習(xí)如何使用它。7.什么是并發(fā)容器的實現(xiàn)？Java集合類都是快速失敗的，這就意味著當(dāng)集合被改變且一個線程在使用迭代器遍歷集合的時候，迭代器的next()方法將拋出ConcurrentModificationException異常。并發(fā)容器支持并發(fā)的遍歷和并發(fā)的更新。主要的類有ConcurrentHashMap,CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet，閱讀這篇文章了解