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极客学院团队出品 · 更新于 2018-11-28 11:00:43

Java 多线程

1. 下面哪些是Thread类的方法?

A start() B run() C exit() D getPriority()

答案:ABD

解析:看 Java API docs吧:http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/exit() 是 System 类的方法,如System.exit(0)。

2. 下面程序的运行结果?

   public static void main(String args[]) {
        Thread t = new Thread() {
            public void run() {
                pong();
            }
        };
        t.run();
        System.out.print("ping");
    }
    static void pong() {
        System.out.print("pong");
    }

A. pingpong
B. pongping
C. pingpong和pongping都有可能
D. 都不输出

答案:B

解析:这里考的是 Thread 类中 start() 和 run() 方法的区别了。start() 用来启动一个线程,当调用 start 方法后,系统才会开启一个新的线程,进而调用 run() 方法来执行任务,而单独的调用run() 就跟调用普通方法是一样的,已经失去线程的特性了。因此在启动一个线程的时候一定要使用 start() 而不是 run()。

3. 进程和线程的区别是什么?

进程是执行着的应用程序,而线程是进程内部的一个执行序列。一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程。

4. 创建线程有几种不同的方式?你喜欢哪一种?为什么?

有三种方式可以用来创建线程:

  • 继承 Thread 类
  • 实现 Runnable 接口
  • 应用程序可以使用 Executor 框架来创建线程池

实现 Runnable 接口这种方式更受欢迎,因为这不需要继承 Thread 类。在应用设计中已经继承了别的对象的情况下,这需要多继承(而 Java 不支持多继承),只能实现接口。同时,线程池也是非常高效的,很容易实现和使用。

5. 概括的解释下线程的几种可用状态。

线程在执行过程中,可以处于下面几种状态:

  • 就绪(Runnable):线程准备运行,不一定立马就能开始执行。
  • 运行中(Running):进程正在执行线程的代码。
  • 等待中(Waiting):线程处于阻塞的状态,等待外部的处理结束。
  • 睡眠中(Sleeping):线程被强制睡眠。
  • I/O阻塞(Blocked on I/O):等待I/O操作完成。
    同步阻塞(Blocked on Synchronization):等待获取锁。
  • 死亡(Dead):线程完成了执行。

6. 同步方法和同步代码块的区别是什么?

在 Java 语言中,每一个对象有一把锁。线程可以使用 synchronized 关键字来获取对象上的锁。 synchronized 关键字可应用在方法级别(粗粒度锁)或者是代码块级别(细粒度锁)。

7. 在监视器(Monitor)内部,是如何做线程同步的?程序应该做哪种级别的同步?

监视器和锁在 Java 虚拟机中是一块使用的。监视器监视一块同步代码块,确保一次只有一个线程执行同步代码块。每一个监视器都和一个对象引用相关联。线程在获取锁之前不允许执行同步代码。

8. 什么是死锁(deadlock)?

两个进程都在等待对方执行完毕才能继续往下执行的时候就发生了死锁。结果就是两个进程都陷入了无限的等待中。

9. 如何确保 N 个线程可以访问 N 个资源同时又不导致死锁?

使用多线程的时候,一种非常简单的避免死锁的方式就是:指定获取锁的顺序,并强制线程按照指定的顺序获取锁。因此,如果所有的线程都是以同样的顺序加锁和释放锁,就不会出现死锁了

10. sleep() 和 wait() 有什么区别?

答:sleep()方法是线程类(Thread)的静态方法,导致此线程暂停执行指定时间,将执行机会给其他线程,但是监控状态依然保持,到时后会自动恢复(线程回到就绪(ready)状态),因为调用 sleep 不会释放对象锁。wait() 是 Object 类的方法,对此对象调用 wait()方法导致本线程放弃对象锁(线程暂停执行),进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象发出 notify 方法(或 notifyAll)后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入就绪状态。

补充:这里似乎漏掉了一个作为先决条件的问题,就是什么是进程,什么是线程?为什么需要多线程编程?答案如下所示:

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位;线程是进程的一个实体,是 CPU 调度和分派的基本单位,是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程的划分尺度小于进程,这使得多线程程序的并发性高;进程在执行时通常拥有独立的内存单元,而线程之间可以共享内存。使用多线程的编程通常能够带来更好的性能和用户体验,但是多线程的程序对于其他程序是不友好的,因为它占用了更多的 CPU 资源。

11. sleep() 和 yield() 有什么区别?

答:

① sleep() 方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级,因此会给低优先级的线程以运行的机会;yield() 方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会;

② 线程执行 sleep() 方法后转入阻塞(blocked)状态,而执行 yield() 方法后转入就绪(ready)状态;

③ sleep() 方法声明抛出InterruptedException,而 yield() 方法没有声明任何异常;

④ sleep() 方法比 yield() 方法(跟操作系统相关)具有更好的可移植性。

12. 当一个线程进入一个对象的 synchronized 方法 A 之后,其它线程是否可进入此对象的 synchronized 方法?

答:不能。其它线程只能访问该对象的非同步方法,同步方法则不能进入。

13. 请说出与线程同步相关的方法。

答:

  • wait():使一个线程处于等待(阻塞)状态,并且释放所持有的对象的锁;
  • sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要捕捉InterruptedException 异常;
  • notify():唤醒一个处于等待状态的线程,当然在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由JVM确定唤醒哪个线程,而且与优先级无关;
  • notityAll():唤醒所有处入等待状态的线程,注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁,而是让它们竞争;

JDK 1.5 通过 Lock 接口提供了显式(explicit)的锁机制,增强了灵活性以及对线程的协调。Lock 接口中定义了加锁(lock())和解锁(unlock())的方法,同时还提供了 newCondition() 方法来产生用于线程之间通信的 Condition 对象;

JDK 1.5 还提供了信号量(semaphore)机制,信号量可以用来限制对某个共享资源进行访问的线程的数量。在对资源进行访问之前,线程必须得到信号量的许可(调用Semaphore对象的acquire()方法);在完成对资源的访问后,线程必须向信号量归还许可(调用 Semaphore 对象的 release() 方法)。

14. synchronized 关键字的用法?

答:synchronized 关键字可以将对象或者方法标记为同步,以实现对对象和方法的互斥访问,可以用synchronized(对象) { … }定义同步代码块,或者在声明方法时将 synchronized 作为方法的修饰符。在第60题的例子中已经展示了 synchronized 关键字的用法。

15. 举例说明同步和异步。

答:如果系统中存在临界资源(资源数量少于竞争资源的线程数量的资源),例如正在写的数据以后可能被另一个线程读到,或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了,那么这些数据就必须进行同步存取(数据库操作中的悲观锁就是最好的例子)。当应用程序在对象上调用了一个需要花费很长时间来执行的方法,并且不希望让程序等待方法的返回时,就应该使用异步编程,在很多情况下采用异步途径往往更有效率。事实上,所谓的同步就是指阻塞式操作,而异步就是非阻塞式操作。

16. 启动一个线程是用 run() 还是 start() 方法?

答:启动一个线程是调用 start() 方法,使线程所代表的虚拟处理机处于可运行状态,这意味着它可以由JVM 调度并执行,这并不意味着线程就会立即运行。run()方法是线程启动后要进行回调(callback)的方法。

17. 什么是线程池(thread pool)?

答:在面向对象编程中,创建和销毁对象是很费时间的,因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在 Java 中更是如此,虚拟机将试图跟踪每一个对象,以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数,特别是一些很耗资源的对象创建和销毁,这就是"池化资源"技术产生的原因。线程池顾名思义就是事先创建若干个可执行的线程放入一个池(容器)中,需要的时候从池中获取线程不用自行创建,使用完毕不需要销毁线程而是放回池中,从而减少创建和销毁线程对象的开销。

18. 线程的基本状态以及状态之间的关系?

答:

thread

除去起始(new)状态和结束(finished)状态,线程有三种状态,分别是:就绪(ready)、运行(running)和阻塞(blocked)。其中就绪状态代表线程具备了运行的所有条件,只等待 CPU 调度(万事俱备,只欠东风);处于运行状态的线程可能因为 CPU 调度(时间片用完了)的原因回到就绪状态,也有可能因为调用了线程的 yield 方法回到就绪状态,此时线程不会释放它占有的资源的锁,坐等 CPU 以继续执行;运行状态的线程可能因为 I/O 中断、线程休眠、调用了对象的 wait 方法而进入阻塞状态(有的地方也称之为等待状态);而进入阻塞状态的线程会因为休眠结束、调用了对象的 notify 方法或 notifyAll 方法或其他线程执行结束而进入就绪状态。注意:调用 wait 方法会让线程进入等待池中等待被唤醒, notify 方法或 notifyAll 方法会让等待锁中的线程从等待池进入等锁池,在没有得到对象的锁之前,线程仍然无法获得 CPU 的调度和执行。

19. 死锁的必要条件?怎么克服?

答:产生死锁的四个必要条件:

互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。

请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。

不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。

循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

这四个条件是死锁的必要条件,只要系统发生死锁,这些条件必然成立,而只要上述条件之一不满足,就不会发生死锁。

死锁的解决方法:

a 撤消陷于死锁的全部进程;
b 逐个撤消陷于死锁的进程,直到死锁不存在;
c 从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源,直至死锁消失。
d 从另外一些进程那里强行剥夺足够数量的资源分配给死锁进程,以解除死锁状态

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