java多线程最基础的问题及答案（译）

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多线程面试题 java

java多线程最基础的问题

原文（http://java-success.blogspot.com.au/2011/09/java-multi-threading-interview.html）

1、Q：为什么面试官喜欢问多线程的知识？

A：因为它不简单，而且如果想写出可拓展、高吞吐的系统它是必备的知识。

2、Q：进程和线程的区别？

A：线程是运行在进程内部的，进程可以包含多个线程，线程有时也叫轻量级的进程。

note：JVM是一个进程，运行于其中的线程是共享堆内存的。这就是为什么这些线程可以访问同一个对象。线程有自己的栈内存。这也是（一个线程的方法调用以及它的局部变量对于其他线程是线程安全的）原因。

3、Q：创建线程的不同方法？

A：

继承Thread类

class Counter extends Thread {
    
    //method where the thread execution will start 
    public void run(){
        //logic to execute in a thread    
    }
 
    //let’s see how to start the threads
    public static void main(String[] args){
       Thread t1 = new Counter();
       Thread t2 = new Counter();
       t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.
       t2.start(); //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.  
    }
}

实现Runnable接口

class Counter extends Base implements Runnable{
   
    //method where the thread execution will start 
    public void run(){
        //logic to execute in a thread    
    }
 
    //let us see how to start the threads
    public static void main(String[] args){
         Thread t1 = new Thread(new Counter());
         Thread t2 = new Thread(new Counter());
         t1.start();  //start the first thread. This calls the run() method.
         t2.start();  //this starts the 2nd thread. This calls the run() method.  
    }
}

使用Executor framework（线程池的方式高效）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
 
 
public class Sum  implements Callable<String> {
  
 private static final int NO_OF_THREADS = 3;
  
 int maxNumber;
  
 public Sum(int maxNumber) {
    this.maxNumber = maxNumber;
 }
  
  /** method where the thread execution will start
    *  this can return a value
    */
    public String call(){
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i <= maxNumber; i++) {
            sum += maxNumber;
        } 
         
        return Thread.currentThread().getName() + " count is " + sum;
    }
     
     
    /** main thread. Alwyas there by default. **/
    public static void main(String[] args) {
      ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NO_OF_THREADS);                       // create a pool of 3 threads
      List<Future<String>> list = new ArrayList<Future<String>>(10);  // provides facility to return results asynchronously
      
      for (int i = 10000; i < 10100; i++) {
        Callable<String> worker = new Sum(i);                 // create worker threads 
        Future<String> submit = executor.submit(worker);      // add callables to the work queue
        list.add(submit);                                            // provides facility to return results asynchronously
      }
   
      //process the results asynchronously when each thread completes its task
      for (Future<String> future : list) {
        try {
            System.out.println("Thread " + future.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
           e.printStackTrace();
        }
      }
   
   
      executor.shutdown();
   
      System.out.println("Finished all threads");
   }
 
}

4、Q：你会选择哪种创建线程的方式，为什么？

A：选择实现Runnable接口的方式，因为这样当你可以继承其他类，因为你可以实现多个接口，不能继承多个类。上面的例子中我们还需要继承Base类，所以选择实现Runnable是比较好的选择。我们再看看前两个例子里是如何开始执行线程的。面向对象的思想是你应该继承一个类，使得子类behavior不同于它的父类，通过实现Runnable而不是继承Therad，你是在说Counter是Base的子类并且会作为一个线程运行。

5、Q：简单介绍下线程的状态？（原文是high-level status 不知什么意思）

A：话不多说，直接上图

Runnable：执行start()后线程变为Runnable状态，但不一定是立刻运行，它缓存于内存（pooled），等待线程调度器（基于线程优先级）的调度。

MyThread aThread = new MyThread();
aThread.start();                   //becomes runnable

Running：进程正在执行当前线程的状态。它一直运行直到阻塞或者自愿放弃执行(通过调用 Thread.yield())。由于线程切换的优先级高，所以不应该频繁使用yield。

Wailting：线程处于阻塞状态，等待一些外部进程执行完，比如文件io。通过调用wait()使线程进入等待状态，直到其他线程调用notify()或者notifyAll()。

Sleeping：线程被强制睡眠，通过调用两个overload的方法

thread.sleep(milliseconds) Thread.sleep(milliseconds,nanoseconds)

Dead:线程完成工作。

Blocked on I/O: Will move to runnable after I/O condition like reading bytes of data etc changes.

Blocked on synchronization ： will move to running when a lock is acquired.

6、Q：yield和sleeping的不同，sleep()和wait()的不同？

A：执行yield()线程由running进入runnable状态，执行sleep()线程由running状态进入waiting状态。

wait(1000)使线程最多sleep1秒，如果notify()或notifyAll()被执行，线程会sleep少于一秒。

7、Q：为了线程安全而阻塞代码为什么叫‘synchronized’，而不是叫‘lock’或者‘locked’？

A：当方法或代码块被‘synchronized’修饰时，共享数据的内存（例如 heep）是‘synchronized’。就是说：

当进入‘synchronized’修饰并且锁被其它线程拥有的代码块或方法时，开始执行前线程会关注内存中被锁的对象的任何改变来确数据的最新（就是确保多线程不会出现数据不一致问题）。

当synchronized块执行完，线程准备释放锁时，所有对被锁对象的改变会被写回主堆内存，这样其它线程就会回去对象的最新信息。

这就是为什么叫‘synchronized’，而不叫‘locked’，这也是哪些不可变对象天生就是线程安全的原因，一旦被创建就不可以被改变。

8、Q：在monitor内部synchronization是如何实现的？（注 monitor A monitor is mechanism to control concurrent access to an object.监控是一种控制并发访问的机制。）你可以使用什么级别的同步？同步方法和同步代码块的区别？

A：java中每个对象都有个锁，通过使用'synchronized'关键字，线程可以从对象那获取锁，‘synchronized’可以应用于方法级别（粗粒度锁，可能会影响性能）或者代码块级别（细粒度锁）。经常使用方法级别的显得过于粗糙。锁定整个方法会阻止对方法内任何资源的访问。

对于静态方法，你获取的是类级别的锁。

-------------------------------------------下面是稍微复杂一点的问题 -------------------------------------------------------

9、Q：为什么线程同步重要？

A：没有同步控制两个线程可以同时修改同一个对象，这会引起脏数据和错误，synchronized也会引起死锁。

10、Q：解释下ThreadLocal类？

A：ThreadLocal简化了并发编程，通过使得它内部的对象不在线程间共享。它可以封装多线程环境下的类使得它们线程安全，也可以创建per-thread-singleton

11、Q：什么事守护线程（daemon thread）？

A：守护线程是服务线程或后台线程，它们通常拥有较低的优先级并且提供基本的服务，GC就是一个例子。所有非守护进程完成了，jvm也就停止了。jvm有一个默认的主线程，它是非守护线程，默认创建的线程都是非守护线程，Thread.setDaemon(true)使线程变为守护线程。

12、Q：线程是如何通信的？用stack怎样实现生产者消费者通信？

A：wait()，notify()，notifyAll()都是线程间通信的方法。生产者和消费者作为两个线程同时读写同一个文件，这个文件得加synchronized，生产者完成生产得通知消费者消费，消费者消费完成得通知生产者生产。

public class ConsumerProducer {
 
 private int count;
 
 public synchronized void consume() {
  while (count == 0) {  // keep waiting if nothing is produced to consume
   try {
    wait(); // give up lock and wait
   } catch (InterruptedException e) {
    // keep trying
   }
  }
   
  count--;              // consume
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " after consuming " + count);
 }
 
 public synchronized void produce() {
  count++;             //produce
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " after producing " + count);
  notifyAll();         // notify waiting threads to resume
 }
 
}

public class ConsumerProducerTest implements Runnable {
 
 boolean isConsumer;
 ConsumerProducer cp;
 
 public ConsumerProducerTest(boolean isConsumer, ConsumerProducer cp) {
  this.isConsumer = isConsumer;
  this.cp = cp;
 }
 
 public static void main(String[] args) {
  ConsumerProducer cp = new ConsumerProducer(); //shared by both threads to communicate
               
  Thread producer = new Thread(new ConsumerProducerTest(false, cp));
  Thread consumer = new Thread(new ConsumerProducerTest(true, cp));
 
  producer.start();
  consumer.start();
 
 }
 
 @Override
 public void run() {
  for (int i = 1; i <= 10; i++) {
   if (!isConsumer) {
    cp.produce();
   } else {
    cp.consume();
   }
  }
   
  //try with introducing a sleep for 100ms.
 
 }
}

13、Q：为什么wait()、notify()、notifyAll()定义在Object类中，而不是Thread类中？

A：因为每个对象都有一个与之对应的Monitor，是线程可以请求获取锁或者放弃l锁。

14、Q：join()方法做什么用的？

A：t.join(5000)是说当前线程等待t线程完成，最多等5秒，t.join()是等待直到t线程完成。

import java.util.Date;
 
public class RunnableTask implements Runnable {
 
 @Override
 public void run() {
  Thread thread = Thread.currentThread();
  System.out.println(thread.getName() + " at " + new Date());
  try {
   Thread.sleep(10000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
 
}

public class TaskManager {
  
  
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 
  RunnableTask task = new RunnableTask();
 
   
  //threads 1-3 are run sequentially
  Thread thread1 = new Thread(task, "Thread-1");
  Thread thread2 = new Thread(task, "Thread-2");
  Thread thread3 = new Thread(task, "Thread-3");
   
 
  thread1.start(); //invokes run() on RunnableTask
  thread1.join();  // main thread blocks (for 10 seconds)
  thread2.start(); //invokes run() on RunnableTask
  thread2.join();  // main thread blocks (for 10 seconds)
  thread3.start(); //invokes run() on RunnableTask
  thread3.join();  // main thread blocks (for 10 seconds)
   
 
  Thread thread4 = new Thread(task, "Thread-4");
  Thread thread5 = new Thread(task, "Thread-5");
  Thread thread6 = new Thread(task, "Thread-6");
  
 
  thread4.start(); //invokes run() on RunnableTask
  thread5.start(); //invokes run() on RunnableTask
  thread6.start(); //invokes run() on RunnableTask
 
 
 }
 
 
}

	
Thread-1 at Fri Mar 02 16:59:22 EST 2012
Thread-2 at Fri Mar 02 16:59:32 EST 2012
Thread-3 at Fri Mar 02 16:59:42 EST 2012
Thread-4 at Fri Mar 02 16:59:47 EST 2012
Thread-6 at Fri Mar 02 16:59:47 EST 2012
Thread-5 at Fri Mar 02 16:59:47 EST 2012

15、Q：两个不同的线程同时执行到同一个对象的两个不同的synchronized方法，它们会都继续执行吗？

A：不会，只有一个线程可以获取方法的锁对于一个对象。每个对象有一个同步锁。

16、Q：解释线程的IO阻塞？

A：有时线程也会阻塞而不是因为对象锁，多个线程同时需要执行IO就会引起IO阻塞，当处于 synchronized内的代码io阻塞时，会使整个类都冻上（frozen）。

17、Q：假设你有循环引用的对象，当你的程序不在使用它是（栈内存不再保留对循环的引用）时，它们会被垃圾回收吗？

A：会被回收。

18、Q：Which of the following is true?

a) wait( ), notify( ) ,notifyall( ) are defined as final & can be called only from within a synchronized method

b) Among wait( ), notify( ), notifyall( ) the wait() method only throws IOException
c) wait( ),notify( ),notifyall( ) & sleep () are methods of object class

A： a and b. The c is wrong because the sleep method is a member of the Thread class.The other methods are members of the Object class.

19、Q：列举多线程的引发的问题，说明如何引发这些问题的？

A：DeadLock, LiveLock, and Starvation

http://www.cnblogs.com/yuwenxing/archive/2012/05/31/2528751.html

20、Q：你直接调用run()方法（而不是通过start()方法）会发生什么？

A：直接调用run()方法会同步的执行run()方法（在同一个线程中），就和普通方法调用一样。

调用start()方法会执行新的线程和调用run()方法。start()方法是立刻就返回，新线程会等到run()方法返回后才会继续执行。