java多線程面試題

時間：2024-10-03 14:29:45 JAVA認證

java多線程面試題2017

　　Java可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統和嵌入式系統應用程序等。下面是小編整理的關于java多線程面試題，歡迎大家參考！

java多線程面試題2017

　　1）什么是線程？

　　線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。程序員可以通過它進行多處理器編程，你可以使用多線程對運算密集型任務提速。比如，如果一個線程完成一個任務要100毫秒，那么用十個線程完成改任務只需10毫秒。Java在語言層面對多線程提供了卓越的支持，它也是一個很好的賣點。

　　2）線程和進程有什么區別？

　　線程是進程的子集，一個進程可以有很多線程，每條線程并行執行不同的任務。不同的進程使用不同的內存空間，而所有的線程共享一片相同的內存空間。別把它和棧內存搞混，每個線程都擁有單獨的棧內存用來存儲本地數據。

　　3）如何在Java中實現線程？

　　在語言層面有兩種方式。java。lang。Thread 類的實例就是一個線程但是它需要調用java。lang。Runnable接口來執行，由于線程類本身就是調用的Runnable接口所以你可以繼承java。lang。Thread 類或者直接調用Runnable接口來重寫run（）方法實現線程。

　　4）用Runnable還是Thread？

　　這個問題是上題的后續，大家都知道我們可以通過繼承Thread類或者調用Runnable接口來實現線程，問題是，那個方法更好呢？什么情況下使用它？這個問題很容易回答，如果你知道Java不支持類的多重繼承，但允許你調用多個接口。所以如果你要繼承其他類，當然是調用Runnable接口好了。

　　6） Thread 類中的start（）和 run（）方法有什么區別？

　　這個問題經常被問到，但還是能從此區分出面試者對Java線程模型的理解程度。start（）方法被用來啟動新創建的線程，而且start（）內部調用了run（）方法，這和直接調用run（）方法的效果不一樣。當你調用run（）方法的時候，只會是在原來的線程中調用，沒有新的線程啟動，start（）方法才會啟動新線程。

　　7） Java中Runnable和Callable有什么不同？

　　Runnable和Callable都代表那些要在不同的線程中執行的任務。Runnable從JDK1。0開始就有了，Callable是在JDK1。5增加的。它們的主要區別是Callable的 call（）方法可以返回值和拋出異常，而Runnable的run（）方法沒有這些功能。Callable可以返回裝載有計算結果的Future對象。

　　8） Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什么不同？

　　CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用來讓一組線程等待其它線程。與 CyclicBarrier 不同的是，CountdownLatch 不能重新使用。

　　9） Java內存模型是什么？

　　Java內存模型規定和指引Java程序在不同的內存架構、CPU和操作系統間有確定性地行為。它在多線程的情況下尤其重要。Java內存模型對一個線程所做的變動能被其它線程可見提供了保證，它們之間是先行產生關系。這個關系定義了一些規則讓程序員在并發編程時思路更清晰。比如，先行產生關系確保了：

　　線程內的代碼能夠按先后順序執行，這被稱為程序次序規則。

　　對于同一個鎖，一個解鎖操作一定要發生在時間上后發生的另一個鎖定操作之前，也叫做管程鎖定規則。

　　前一個對volatile的寫操作在后一個volatile的讀操作之前，也叫volatile變量規則。

　　一個線程內的任何操作必需在這個線程的start（）調用之后，也叫作線程啟動規則。

　　一個線程的所有操作都會在線程終止之前，線程終止規則。

　　一個對象的終結操作必需在這個對象構造完成之后，也叫對象終結規則。

　　可傳遞性

　　我強烈建議大家閱讀《Java并發編程實踐》第十六章來加深對Java內存模型的理解。

　　10） Java中的volatile 變量是什么？

　　volatile是一個特殊的修飾符，只有成員變量才能使用它。在Java并發程序缺少同步類的情況下，多線程對成員變量的操作對其它線程是透明的。volatile變量可以保證下一個讀取操作會在前一個寫操作之后發生，就是上一題的volatile變量規則。

　　11）什么是線程安全？Vector是一個線程安全類嗎？

　　如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。一個線程安全的計數器類的同一個實例對象在被多個線程使用的情況下也不會出現計算失誤。很顯然你可以將集合類分成兩組，線程安全和非線程安全的。Vector 是用同步方法來實現線程安全的，而和它相似的ArrayList不是線程安全的。

　　12） Java中什么是競態條件？舉個例子說明。

　　競態條件會導致程序在并發情況下出現一些bugs。多線程對一些資源的競爭的時候就會產生競態條件，如果首先要執行的程序競爭失敗排到后面執行了，那么整個程序就會出現一些不確定的bugs。這種bugs很難發現而且會重復出現，因為線程間的隨機競爭。

　　13） Java中如何停止一個線程？

　　Java提供了很豐富的API但沒有為停止線程提供API。JDK 1。0本來有一些像stop（）， suspend（）和 resume（）的控制方法但是由于潛在的死鎖威脅因此在后續的JDK版本中他們被棄用了，之后Java API的設計者就沒有提供一個兼容且線程安全的方法來停止一個線程。當run（）或者 call（）方法執行完的時候線程會自動結束，如果要手動結束一個線程，你可以用volatile 布爾變量來退出run（）方法的循環或者是取消任務來中斷線程。

　　14）一個線程運行時發生異常會怎樣？

　　這是我在一次面試中遇到的一個很刁鉆的Java面試題，簡單的說，如果異常沒有被捕獲該線程將會停止執行。Thread。UncaughtExceptionHandler是用于處理未捕獲異常造成線程突然中斷情況的一個內嵌接口。當一個未捕獲異常將造成線程中斷的時候JVM會使用Thread。getUncaughtExceptionHandler（）來查詢線程的UncaughtExceptionHandler并將線程和異常作為參數傳遞給handler的uncaughtException（）方法進行處理。

　　15）如何在兩個線程間共享數據？

　　你可以通過共享對象來實現這個目的，或者是使用像阻塞隊列這樣并發的數據結構。這篇教程《Java線程間通信》（涉及到在兩個線程間共享對象）用wait和notify方法實現了生產者消費者模型。

　　16） Java中notify 和 notifyAll有什么區別？

　　這又是一個刁鉆的問題，因為多線程可以等待單監控鎖，Java API 的設計人員提供了一些方法當等待條件改變的時候通知它們，但是這些方法沒有完全實現。notify（）方法不能喚醒某個具體的線程，所以只有一個線程在等待的時候它才有用武之地。而notifyAll（）喚醒所有線程并允許他們爭奪鎖確保了至少有一個線程能繼續運行。

　　17）為什么wait， notify 和 notifyAll這些方法不在thread類里面？

　　這是個設計相關的問題，它考察的是面試者對現有系統和一些普遍存在但看起來不合理的事物的看法�；卮疬@些問題的時候，你要說明為什么把這些方法放在Object類里是有意義的，還有不把它放在Thread類里的原因。一個很明顯的原因是JAVA提供的鎖是對象級的而不是線程級的，每個對象都有鎖，通過線程獲得。如果線程需要等待某些鎖那么調用對象中的wait（）方法就有意義了。如果wait（）方法定義在Thread類中，線程正在等待的是哪個鎖就不明顯了。簡單的說，由于wait，notify和notifyAll都是鎖級別的操作，所以把他們定義在Object類中因為鎖屬于對象。

　　18）什么是ThreadLocal變量？

　　ThreadLocal是Java里一種特殊的變量。每個線程都有一個ThreadLocal就是每個線程都擁有了自己獨立的一個變量，競爭條件被徹底消除了。它是為創建代價高昂的對象獲取線程安全的好方法，比如你可以用ThreadLocal讓SimpleDateFormat變成線程安全的，因為那個類創建代價高昂且每次調用都需要創建不同的實例所以不值得在局部范圍使用它，如果為每個線程提供一個自己獨有的變量拷貝，將大大提高效率。首先，通過復用減少了代價高昂的對象的創建個數。其次，你在沒有使用高代價的同步或者不變性的情況下獲得了線程安全。線程局部變量的另一個不錯的例子是ThreadLocalRandom類，它在多線程環境中減少了創建代價高昂的Random對象的個數。

　　19）什么是FutureTask？

　　在Java并發程序中FutureTask表示一個可以取消的異步運算。它有啟動和取消運算、查詢運算是否完成和取回運算結果等方法。只有當運算完成的時候結果才能取回，如果運算尚未完成get方法將會阻塞。一個FutureTask對象可以對調用了Callable和Runnable的對象進行包裝，由于FutureTask也是調用了Runnable接口所以它可以提交給Executor來執行。

　　20） Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的區別？

　　interrupted（）和 isInterrupted（）的主要區別是前者會將中斷狀態清除而后者不會。Java多線程的中斷機制是用內部標識來實現的，調用Thread。interrupt（）來中斷一個線程就會設置中斷標識為true。當中斷線程調用靜態方法Thread。interrupted（）來檢查中斷狀態時，中斷狀態會被清零。而非靜態方法isInterrupted（）用來查詢其它線程的中斷狀態且不會改變中斷狀態標識。簡單的說就是任何拋出InterruptedException異常的方法都會將中斷狀態清零。無論如何，一個線程的中斷狀態有有可能被其它線程調用中斷來改變。

　　21）為什么wait和notify方法要在同步塊中調用？

　　主要是因為Java API強制要求這樣做，如果你不這么做，你的代碼會拋出IllegalMonitorStateException異常。還有一個原因是為了避免wait和notify之間產生競態條件。

　　22）為什么你應該在循環中檢查等待條件？

　　處于等待狀態的線程可能會收到錯誤警報和偽喚醒，如果不在循環中檢查等待條件，程序就會在沒有滿足結束條件的情況下退出。因此，當一個等待線程醒來時，不能認為它原來的等待狀態仍然是有效的，在notify（）方法調用之后和等待線程醒來之前這段時間它可能會改變。這就是在循環中使用wait（）方法效果更好的原因，你可以在Eclipse中創建模板調用wait和notify試一試。如果你想了解更多關于這個問題的內容，我推薦你閱讀《Effective Java》這本書中的線程和同步章節。

　　23） Java中的同步集合與并發集合有什么區別？

　　同步集合與并發集合都為多線程和并發提供了合適的線程安全的集合，不過并發集合的可擴展性更高。在Java1。5之前程序員們只有同步集合來用且在多線程并發的時候會導致爭用，阻礙了系統的擴展性。Java5介紹了并發集合像ConcurrentHashMap，不僅提供線程安全還用鎖分離和內部分區等現代技術提高了可擴展性。

　　24） Java中堆和棧有什么不同？

　　為什么把這個問題歸類在多線程和并發面試題里？因為棧是一塊和線程緊密相關的內存區域。每個線程都有自己的棧內存，用于存儲本地變量，方法參數和棧調用，一個線程中存儲的變量對其它線程是不可見的。而堆是所有線程共享的一片公用內存區域。對象都在堆里創建，為了提升效率線程會從堆中弄一個緩存到自己的棧，如果多個線程使用該變量就可能引發問題，這時volatile 變量就可以發揮作用了，它要求線程從主存中讀取變量的值。

　　25）什么是線程池？為什么要使用它？

　　創建線程要花費昂貴的資源和時間，如果任務來了才創建線程那么響應時間會變長，而且一個進程能創建的線程數有限。為了避免這些問題，在程序啟動的時候就創建若干線程來響應處理，它們被稱為線程池，里面的線程叫工作線程。從JDK1。5開始，Java API提供了Executor框架讓你可以創建不同的線程池。比如單線程池，每次處理一個任務;數目固定的線程池或者是緩存線程池（一個適合很多生存期短的任務的程序的可擴展線程池）。

　　26）如何寫代碼來解決生產者消費者問題？

　　在現實中你解決的許多線程問題都屬于生產者消費者模型，就是一個線程生產任務供其它線程進行消費，你必須知道怎么進行線程間通信來解決這個問題。比較低級的辦法是用wait和notify來解決這個問題，比較贊的辦法是用Semaphore 或者 BlockingQueue來實現生產者消費者模型，這篇教程有實現它。

　　27）如何避免死鎖？

　　Java多線程中的死鎖

　　死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。這是一個嚴重的問題，因為死鎖會讓你的程序掛起無法完成任務，死鎖的發生必須滿足以下四個條件：

　　互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。

　　請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。

　　不剝奪條件：進程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。

　　循環等待條件：若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關系。

　　避免死鎖最簡單的方法就是阻止循環等待條件，將系統中所有的資源設置標志位、排序，規定所有的進程申請資源必須以一定的順序（升序或降序）做操作來避免死鎖。

　　28） Java中活鎖和死鎖有什么區別？

　　這是上題的擴展，活鎖和死鎖類似，不同之處在于處于活鎖的線程或進程的狀態是不斷改變的，活鎖可以認為是一種特殊的饑餓。一個現實的活鎖例子是兩個人在狹小的走廊碰到，兩個人都試著避讓對方好讓彼此通過，但是因為避讓的方向都一樣導致最后誰都不能通過走廊。簡單的說就是，活鎖和死鎖的主要區別是前者進程的狀態可以改變但是卻不能繼續執行。

　　29）怎么檢測一個線程是否擁有鎖？

　　我一直不知道我們竟然可以檢測一個線程是否擁有鎖，直到我參加了一次電話面試。在java。lang。Thread中有一個方法叫holdsLock（），它返回true如果當且僅當當前線程擁有某個具體對象的鎖。

　　30）你如何在Java中獲取線程堆棧？

　　對于不同的操作系統，有多種方法來獲得Java進程的線程堆棧。當你獲取線程堆棧時，JVM會把所有線程的狀態存到日志文件或者輸出到控制臺。在Windows你可以使用Ctrl + Break組合鍵來獲取線程堆棧，Linux下用kill —3命令。你也可以用jstack這個工具來獲取，它對線程id進行操作，你可以用jps這個工具找到id。

　　31） JVM中哪個參數是用來控制線程的棧堆棧小的

　　這個問題很簡單， —Xss參數用來控制線程的堆棧大小。你可以查看JVM配置列表來了解這個參數的更多信息。

　　32） Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同？

　　Java在過去很長一段時間只能通過synchronized關鍵字來實現互斥，它有一些缺點。比如你不能擴展鎖之外的方法或者塊邊界，嘗試獲取鎖時不能中途取消等。Java 5 通過Lock接口提供了更復雜的控制來解決這些問題。 ReentrantLock 類實現了 Lock，它擁有與 synchronized 相同的并發性和內存語義且它還具有可擴展性。

　　33）有三個線程T1，T2，T3，怎么確保它們按順序執行？

　　在多線程中有多種方法讓線程按特定順序執行，你可以用線程類的join（）方法在一個線程中啟動另一個線程，另外一個線程完成該線程繼續執行。為了確保三個線程的順序你應該先啟動最后一個（T3調用T2，T2調用T1），這樣T1就會先完成而T3最后完成。

　　34） Thread類中的yield方法有什么作用？

　　Yield方法可以暫停當前正在執行的線程對象，讓其它有相同優先級的線程執行。它是一個靜態方法而且只保證當前線程放棄CPU占用而不能保證使其它線程一定能占用CPU，執行yield（）的線程有可能在進入到暫停狀態后馬上又被執行。

　　35） Java中ConcurrentHashMap的并發度是什么？

　　ConcurrentHashMap把實際map劃分成若干部分來實現它的可擴展性和線程安全。這種劃分是使用并發度獲得的，它是ConcurrentHashMap類構造函數的一個可選參數，默認值為16，這樣在多線程情況下就能避免爭用。

　　36） Java中Semaphore是什么？

　　Java中的Semaphore是一種新的同步類，它是一個計數信號。從概念上講，從概念上講，信號量維護了一個許可集合。如有必要，在許可可用前會阻塞每一個 acquire（），然后再獲取該許可。每個 release（）添加一個許可，從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。但是，不使用實際的許可對象，Semaphore只對可用許可的號碼進行計數，并采取相應的行動。信號量常常用于多線程的代碼中，比如數據庫連接池。

　　37）如果你提交任務時，線程池隊列已滿。會時發會生什么？

　　這個問題問得很狡猾，許多程序員會認為該任務會阻塞直到線程池隊列有空位。事實上如果一個任務不能被調度執行那么ThreadPoolExecutor’s submit（）方法將會拋出一個RejectedExecutionException異常。

　　38） Java線程池中submit（）和 execute（）方法有什么區別？

　　兩個方法都可以向線程池提交任務，execute（）方法的返回類型是void，它定義在Executor接口中，而submit（）方法可以返回持有計算結果的Future對象，它定義在ExecutorService接口中，它擴展了Executor接口，其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。

　　39）什么是阻塞式方法？

　　阻塞式方法是指程序會一直等待該方法完成期間不做其他事情，ServerSocket的accept（）方法就是一直等待客戶端連接。這里的阻塞是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起，直到得到結果之后才會返回。此外，還有異步和非阻塞式方法在任務完成前就返回。

　　40） Swing是線程安全的嗎？為什么？

　　你可以很肯定的給出回答，Swing不是線程安全的，但是你應該解釋這么回答的原因即便面試官沒有問你為什么。當我們說swing不是線程安全的常常提到它的組件，這些組件不能在多線程中進行修改，所有對GUI組件的更新都要在AWT線程中完成，而Swing提供了同步和異步兩種回調方法來進行更新。

　　41） Java中invokeAndWait 和 invokeLater有什么區別？

　　這兩個方法是Swing API 提供給Java開發者用來從當前線程而不是事件派發線程更新GUI組件用的。InvokeAndWait（）同步更新GUI組件，比如一個進度條，一旦進度更新了，進度條也要做出相應改變。如果進度被多個線程跟蹤，那么就調用invokeAndWait（）方法請求事件派發線程對組件進行相應更新。而invokeLater（）方法是異步調用更新組件的。

　　42） Swing API中那些方法是線程安全的？

　　這個問題又提到了swing和線程安全，雖然組件不是線程安全的但是有一些方法是可以被多線程安全調用的，比如repaint（）， revalidate（）。 JTextComponent的setText（）方法和JTextArea的（）和 append（）方法也是線程安全的。

　　43）如何在Java中創建Immutable對象？

　　這個問題看起來和多線程沒什么關系，但不變性有助于簡化已經很復雜的并發程序。Immutable對象可以在沒有同步的情況下共享，降低了對該對象進行并發訪問時的同步化開銷。可是Java沒有@Immutable這個注解符，要創建不可變類，要實現下面幾個步驟：通過構造方法初始化所有成員、對變量不要提供setter方法、將所有的成員聲明為私有的，這樣就不允許直接訪問這些成員、在getter方法中，不要直接返回對象本身，而是克隆對象，并返回對象的拷貝。

　　44） Java中的ReadWriteLock是什么？

　　一般而言，讀寫鎖是用來提升并發程序性能的鎖分離技術的成果。Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一個接口，一個ReadWriteLock維護一對關聯的鎖，一個用于只讀操作一個用于寫。在沒有寫線程的情況下一個讀鎖可能會同時被多個讀線程持有。寫鎖是獨占的，你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock來實現這個規則，它最多支持65535個寫鎖和65535個讀鎖。

　　45）多線程中的忙循環是什么？

　　忙循環就是程序員用循環讓一個線程等待，不像傳統方法wait（）， sleep（）或 yield（）它們都放棄了CPU控制，而忙循環不會放棄CPU，它就是在運行一個空循環。這么做的目的是為了保留CPU緩存，在多核系統中，一個等待線程醒來的時候可能會在另一個內核運行，這樣會重建緩存。為了避免重建緩存和減少等待重建的時間就可以使用它了。

　　46）volatile 變量和 atomic 變量有什么不同？

　　這是個有趣的問題。首先，volatile 變量和 atomic 變量看起來很像，但功能卻不一樣。Volatile變量可以確保先行關系，即寫操作會發生在后續的讀操作之前，但它并不能保證原子性。例如用volatile修飾count變量那么 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger類提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性如getAndIncrement（）方法會原子性的進行增量操作把當前值加一，其它數據類型和引用變量也可以進行相似操作。

　　47）如果同步塊內的線程拋出異常會發生什么？

　　這個問題坑了很多Java程序員，若你能想到鎖是否釋放這條線索來回答還有點希望答對。無論你的同步塊是正常還是異常退出的，里面的線程都會釋放鎖，所以對比鎖接口我更喜歡同步塊，因為它不用我花費精力去釋放鎖，該功能可以在finally block里釋放鎖實現。

　　48）單例模式的雙檢鎖是什么？

　　這個問題在Java面試中經常被問到，但是面試官對回答此問題的滿意度僅為50%。一半的人寫不出雙檢鎖還有一半的人說不出它的隱患和Java1。5是如何對它修正的。它其實是一個用來創建線程安全的單例的老方法，當單例實例第一次被創建時它試圖用單個鎖進行性能優化，但是由于太過于復雜在JDK1。4中它是失敗的，我個人也不喜歡它。無論如何，即便你也不喜歡它但是還是要了解一下，因為它經常被問到。

　　49）如何在Java中創建線程安全的Singleton？

　　這是上面那個問題的后續，如果你不喜歡雙檢鎖而面試官問了創建Singleton類的替代方法，你可以利用JVM的類加載和靜態變量初始化特征來創建Singleton實例，或者是利用枚舉類型來創建Singleton，我很喜歡用這種方法。

　　50）寫出3條你遵循的多線程最佳實踐

　　這種問題我最喜歡了，我相信你在寫并發代碼來提升性能的時候也會遵循某些最佳實踐。以下三條最佳實踐我覺得大多數Java程序員都應該遵循：

　　給你的線程起個有意義的名字。

　　這樣可以方便找bug或追蹤。OrderProcessor， QuoteProcessor or TradeProcessor 這種名字比 Thread—1。 Thread—2 and Thread—3 好多了，給線程起一個和它要完成的任務相關的名字，所有的主要框架甚至JDK都遵循這個最佳實踐。

　　避免鎖定和縮小同步的范圍

　　鎖花費的代價高昂且上下文切換更耗費時間空間，試試最低限度的使用同步和鎖，縮小臨界區。因此相對于同步方法我更喜歡同步塊，它給我擁有對鎖的絕對控制權。

　　多用同步類少用wait 和 notify

　　首先，CountDownLatch， Semaphore， CyclicBarrier 和 Exchanger 這些同步類簡化了編碼操作，而用wait和notify很難實現對復雜控制流的控制。其次，這些類是由最好的企業編寫和維護在后續的JDK中它們還會不斷優化和完善，使用這些更高等級的同步工具你的程序可以不費吹灰之力獲得優化。

　　多用并發集合少用同步集合

　　這是另外一個容易遵循且受益巨大的最佳實踐，并發集合比同步集合的可擴展性更好，所以在并發編程時使用并發集合效果更好。如果下一次你需要用到map，你應該首先想到用ConcurrentHashMap。

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