線程基礎(chǔ)

1問：線程的狀態(tài)是怎樣的？

1答：

2問：多線程一定比單線程快嗎？

2答：不一定，因?yàn)榫€程切換是有開銷的，需要消耗性能。若CPU是單核，那你開多個線程可能會使程序變慢，而單線程則會很快。

3問：多線程的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？

3答：

優(yōu)點(diǎn)

• 資源利用率更好

比如：下載文件。我們的流程是這樣的：

1. 將下載任務(wù)放到隊列。

2. 從隊列里取出下載鏈接去下載。

若是單線程的話，那費(fèi)老勁了，一個一個的下載，CPU大部分時間是空閑的，若是多線程呢？同時下載一批任務(wù)，豈不是更爽快？讓CPU忙起來吧！

• 提高系統(tǒng)的吞吐率

多線程編程使得一個進(jìn)程中可以有多個并發(fā)(即同時進(jìn)行)的操作。例如，當(dāng)一個線程因?yàn)镮/O操作而處于等待時，其他線程仍然可以執(zhí)行其操作。

• 響應(yīng)速度快

還以下載文件的案例，若我們請求一個下載接口，要等下載完才返回成功，那豈不是需要等太久了，如果我們業(yè)務(wù)邏輯都沒問題直接返回成功豈不是更好？然后下載任務(wù)交由其他線程去處理。

缺點(diǎn)

• 線程切換是有開銷的，這會在一定情況下導(dǎo)致程序運(yùn)行變慢。

• 多線程程序必須非常小心地同步代碼，否則會引起死鎖或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

• 多線程程序極難調(diào)試，并且一些bug非常隱蔽，可能你99次都是對的，但是有1次是錯的，不像單線程程序那么容易暴露問題。

4問：線程和進(jìn)程的區(qū)別？

4答：

• 進(jìn)程是資源分配的基本單位。

• 線程是處理器（CPU）調(diào)度的基本單位。

• 進(jìn)程是操作系統(tǒng)級別的，線程是進(jìn)程級別的。

• 一個進(jìn)程包含多個線程。（我們可以打開一個IDEA/Eclipse，然后JConsole去看線程數(shù)，會發(fā)現(xiàn)一個IDEA/Eclipse進(jìn)程啟動了N多個線程。）

5問：用Runnable還是Thread？

5答：

這個問題很容易回答，如果你知道Java不支持類的多重繼承，但允許你實(shí)現(xiàn)多個接口。所以如果你要繼承其他類，當(dāng)然是調(diào)用Runnable接口好了。也是大家一直所說的：面向接口編程。

6答：Thread 類中的start()和 run()方法有什么區(qū)別？

6答：真正啟動線程的是start()方法而不是run()，run()和普通的成員方法一樣，可以重復(fù)使用，但不能啟動一個新線程。start()方法才會啟動新線程。

7問：sleep()和wait()的區(qū)別？

7答：

• sleep為Thread的方法，而wait為Object的方法。

• 最大本質(zhì)的區(qū)別是：sleep不釋放鎖，wait釋放鎖。

• 用法上的不同：sleep(milliseconds)可以用時間指定來使他自動醒過來，如果時間不到你只能調(diào)用interreput()來終止線程；wait()可以用notify()/notifyAll()直接喚起。

• wait在使用前必須要獲取鎖（synchronized塊包起來），而sleep可以在任何地方使用。

8問：阻塞與等待的區(qū)別？

8答：

阻塞：當(dāng)一個線程試圖獲取對象鎖（非java.util.concurrent庫中的鎖，即synchronized），而該鎖被其他線程持有，則該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。它的特點(diǎn)是使用簡單，由JVM調(diào)度器來決定喚醒自己，而不需要由另一個線程來喚醒自己，不響應(yīng)中斷。

等待：當(dāng)一個線程等待另一個線程通知調(diào)度器一個條件時，該線程進(jìn)入等待狀態(tài)。它的特點(diǎn)是需要等待另一個線程顯式地喚醒自己，實(shí)現(xiàn)靈活，語義更豐富，可響應(yīng)中斷。例如調(diào)用：Object.wait()、Thread.join()以及等待Lock或Condition。

9問：創(chuàng)建線程的方式有哪些？

9答：

• 繼承Thread類

• 實(shí)現(xiàn)Runnable接口

• 匿名內(nèi)部類（直接Thread/實(shí)現(xiàn)Runnable接口 ）

• 帶返回值的方式（FutureTask）

• 線程池的方式

10問：為什么wait和notify方法要在同步塊中調(diào)用？

10答：因?yàn)橹挥凶哌M(jìn)同步塊，才說明該線程有對資源的持有權(quán)，而只要對資源有持有權(quán)，才有資格去進(jìn)行釋放鎖和通知其他沒有獲取到鎖的線程。否則就無法保證代碼的原子性。

11問：什么是同步鎖和死鎖？

11答：

• 同步鎖

當(dāng)多個線程同時訪問同一個數(shù)據(jù)時，很容易出現(xiàn)問題。為了避免這種情況出現(xiàn)，我們要保證線程同步互斥，就是指并發(fā)執(zhí)行的多個線程，在同一時間內(nèi)只允許一個線程訪問共享數(shù)據(jù)。?Java?中可以使用?synchronized?關(guān)鍵字來取得一個對象的同步鎖。

• 死鎖

何為死鎖，就是多個線程同時被阻塞，它們中的一個或者全部都在等待某個資源被釋放。

Volatile

12問：簡單聊聊volatile？

12答：

被volatile修飾的共享變量，就具有了以下兩點(diǎn)特性：

• 保證了多線程對該變量操作的內(nèi)存可見性

• 禁止指令重排序

但是并不保證原子性。

13問：什么是可見性？

13答：每個線程都有獨(dú)立的工作內(nèi)存，所以線程對變量進(jìn)行修改的時候會先將值修改到工作內(nèi)存，其他線程是不可見的，可見性是指當(dāng)一個線程修改了共享變量的值，其他線程能夠立即得知這個修改。加上volatile可以保證可見性，volatile變量保證修改的新值能夠立馬同步到主存，其他線程使用時也會感知到這個共享變量已經(jīng)有新值了，讓自己的工作內(nèi)存值失效，立即從主存重新獲取 ，這就保證了多線程操作時變量的可見性。

14問：指令重排是什么意思?

14答：

JVM會對編譯后的class進(jìn)行優(yōu)化，重排序也是JVM優(yōu)化的手段之一，也就是A、B兩行代碼的順序編譯后可能變成B、A，這就是重新排序了。有時候可能會造成一些問題，比如狀態(tài)標(biāo)記量、雙重檢查鎖的單例寫法。

比如雙重檢查鎖的單例（這個解決方案需要JDK5或更高版本）：

若不加volatile的話這就是一個線程不安全的單例寫法。在線程執(zhí)行到第1處，代碼讀取到instance不為null時，instance引用的對象有可能發(fā)生了指令重排給分配了內(nèi)存空間，但是還沒有完成初始化！所以業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲取到的instance實(shí)例可能是null。

問題的根源如下：

前面的雙重檢查鎖定實(shí)例代碼的第4處 instance = new Instance(); 創(chuàng)建了一個對象。這一行代碼可以分解為如下的3行偽代碼。

上面3行偽代碼中的2和3之間可能會被重排序，2和3之間重排序之后的執(zhí)行時序如下：

15問：volatile怎么保證原子性的？

15答：這是個坑，因?yàn)関olatile無法保證原子性。

16問：volatile和synchronized有啥區(qū)別？

16答：

• volatile僅僅作用在變量上，synchronized可以作用在變量上也可以方法上，還支持代碼塊。

• volatile能保證可見性和防止重排序，不能保證原子性。synchronized能保證原子性和可見性和防止指令重排序。

• volatile不會造成線程阻塞，synchronized會造成線程阻塞。

• 其實(shí)全是圍繞這句話來說的：volatile不是鎖，synchronized是把可重入排他鎖。

17問：volatile用在什么地方？

17答：

• 線程安全的單例：雙重鎖檢查無法保證線程安全性，需要volatile防止重排序來保證。

• 狀態(tài)標(biāo)記量：一個狀共享態(tài)變量需要多個線程讀寫的時候，可以用volatile保證可見性。

18問：volatile是如何保證可見性和指令重排的（它的實(shí)現(xiàn)原理）？

18答：

加入volatile關(guān)鍵字時，會多出一個lock前綴指令，lock前綴指令實(shí)際上相當(dāng)于一個內(nèi)存屏障，這個內(nèi)存屏障包含如下三個功能：

• 它確保指令重排序時不會把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時，在它前面的操作已經(jīng)全部完成。

• 它會強(qiáng)制將對緩存的修改操作立即寫入主存。

• 如果是寫操作，它會導(dǎo)致其他CPU中對應(yīng)的緩存行失效。