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1、在java中守護(hù)線程和本地線程區(qū)別? java中的線程分為兩種:守護(hù)線程(Daemon)和用戶線程(User)。 任何線程都可以設(shè)置為守護(hù)線程和用戶線程,通過方法Thread.setDaemon(bool on);true則把該線程設(shè)置為守護(hù)線程,反之則為用戶線程。Thread.setDaemon()必須在Thread.start()之前調(diào)用,否則運(yùn)行時(shí)會(huì)拋出異常。 兩者的區(qū)別: 擴(kuò)展:Thread Dump打印出來的線程信息,含有daemon字樣的線程即為守護(hù)進(jìn)程,可能會(huì)有:服務(wù)守護(hù)進(jìn)程、編譯守護(hù)進(jìn)程、windows下的監(jiān)聽Ctrl break的守護(hù)進(jìn)程、Finalizer守護(hù)進(jìn)程、引用處理守護(hù)進(jìn)程、GC守護(hù)進(jìn)程。 進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單元,線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元。 一個(gè)程序至少有一個(gè)進(jìn)程,一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程。 多線程會(huì)共同使用一組計(jì)算機(jī)上的CPU,而線程數(shù)大于給程序分配的CPU數(shù)量時(shí),為了讓各個(gè)線程都有執(zhí)行的機(jī)會(huì),就需要輪轉(zhuǎn)使用CPU。不同的線程切換使用CPU發(fā)生的切換數(shù)據(jù)等就是上下文切換。 死鎖:是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程(或線程)在執(zhí)行過程中,因爭(zhēng)奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象,若無外力作用,它們都將無法推進(jìn)下去。 產(chǎn)生死鎖的必要條件:
活鎖:任務(wù)或者執(zhí)行者沒有被阻塞,由于某些條件沒有滿足,導(dǎo)致一直重復(fù)嘗試,失敗,嘗試,失敗。 活鎖和死鎖的區(qū)別在于,處于活鎖的實(shí)體是在不斷的改變狀態(tài),所謂的“活”, 而處于死鎖的實(shí)體表現(xiàn)為等待;活鎖有可能自行解開,死鎖則不能。 饑餓:一個(gè)或者多個(gè)線程因?yàn)榉N種原因無法獲得所需要的資源,導(dǎo)致一直無法執(zhí)行的狀態(tài)。 Java中導(dǎo)致饑餓的原因:
5、Java中用到的線程調(diào)度算法是什么? 采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式??梢栽O(shè)置線程的優(yōu)先級(jí),會(huì)映射到下層的系統(tǒng)上面的優(yōu)先級(jí)上,如非特別需要,盡量不要用,防止線程饑餓。 ThreadGroup類,可以把線程歸屬到某一個(gè)線程組中,線程組中可以有線程對(duì)象,也可以有線程組,組中還可以有線程,這樣的組織結(jié)構(gòu)有點(diǎn)類似于樹的形式。 為什么不推薦使用?因?yàn)槭褂糜泻芏嗟陌踩[患吧,沒有具體追究,如果需要使用,推薦使用線程池。
8、在Java中Executor和Executors的區(qū)別? Executors 工具類的不同方法按照我們的需求創(chuàng)建了不同的線程池,來滿足業(yè)務(wù)的需求。 Executor 接口對(duì)象能執(zhí)行我們的線程任務(wù)。 ExecutorService接口繼承了Executor接口并進(jìn)行了擴(kuò)展,提供了更多的方法我們能獲得任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)并且可以獲取任務(wù)的返回值。 使用ThreadPoolExecutor 可以創(chuàng)建自定義線程池。 Future 表示異步計(jì)算的結(jié)果,他提供了檢查計(jì)算是否完成的方法,以等待計(jì)算的完成,并可以使用get()方法獲取計(jì)算的結(jié)果。 原子操作(atomic operation)意為”不可被中斷的一個(gè)或一系列操作” 。 處理器使用基于對(duì)緩存加鎖或總線加鎖的方式來實(shí)現(xiàn)多處理器之間的原子操作。 在Java中可以通過鎖和循環(huán)CAS的方式來實(shí)現(xiàn)原子操作。 CAS操作——Compare & Set,或是 Compare & Swap,現(xiàn)在幾乎所有的CPU指令都支持CAS的原子操作。 int 并不是一個(gè)原子操作,所以當(dāng)一個(gè)線程讀取它的值并加1時(shí),另外一個(gè)線程有可能會(huì)讀到之前的值,這就會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。 為了解決這個(gè)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(diǎn)。到JDK1.5,java.util.concurrent.atomic包提供了int和long類型的原子包裝類,它們可以自動(dòng)的保證對(duì)于他們的操作是原子的并且不需要使用同步。 原子數(shù)組:AtomicIntegerArray,AtomicLongArray,AtomicReferenceArray 原子屬性更新器:AtomicLongFieldUpdater,AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater 解決ABA問題的原子類:AtomicMarkableReference(通過引入一個(gè)boolean來反映中間有沒有變過),AtomicStampedReference(通過引入一個(gè)int來累加來反映中間有沒有變過) 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?cè)试S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(gè)相關(guān)類的條件對(duì)象。 它的優(yōu)勢(shì)有:
整體上來說Lock是synchronized的擴(kuò)展版,Lock提供了無條件的、可輪詢的(tryLock方法)、定時(shí)的(tryLock帶參方法)、可中斷的(lockInterruptibly)、可多條件隊(duì)列的(newCondition方法)鎖操作。另外Lock的實(shí)現(xiàn)類基本都支持非公平鎖(默認(rèn))和公平鎖,synchronized只支持非公平鎖,當(dāng)然,在大部分情況下,非公平鎖是高效的選擇。 Executor框架是一個(gè)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(huì)引起應(yīng)用程序內(nèi)存溢出。所以創(chuàng)建一個(gè)線程池是個(gè)更好的的解決方案,因?yàn)榭梢韵拗凭€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(gè)線程池。 阻塞隊(duì)列(BlockingQueue)是一個(gè)支持兩個(gè)附加操作的隊(duì)列。 這兩個(gè)附加的操作是:在隊(duì)列為空時(shí),獲取元素的線程會(huì)等待隊(duì)列變?yōu)榉强?。?dāng)隊(duì)列滿時(shí),存儲(chǔ)元素的線程會(huì)等待隊(duì)列可用。 阻塞隊(duì)列常用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的場(chǎng)景,生產(chǎn)者是往隊(duì)列里添加元素的線程,消費(fèi)者是從隊(duì)列里拿元素的線程。阻塞隊(duì)列就是生產(chǎn)者存放元素的容器,而消費(fèi)者也只從容器里拿元素。 JDK7提供了7個(gè)阻塞隊(duì)列。分別是: ArrayBlockingQueue :一個(gè)由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。 LinkedBlockingQueue :一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。 PriorityBlockingQueue :一個(gè)支持優(yōu)先級(jí)排序的無界阻塞隊(duì)列。 DelayQueue:一個(gè)使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的無界阻塞隊(duì)列。 SynchronousQueue:一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。 LinkedTransferQueue:一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無界阻塞隊(duì)列。 LinkedBlockingDeque:一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊(duì)列。 Java 5之前實(shí)現(xiàn)同步存取時(shí),可以使用普通的一個(gè)集合,然后在使用線程的協(xié)作和線程同步可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者,消費(fèi)者模式,主要的技術(shù)就是用好,wait ,notify,notifyAll,sychronized這些關(guān)鍵字。而在java 5之后,可以使用阻塞隊(duì)列來實(shí)現(xiàn),此方式大大簡(jiǎn)少了代碼量,使得多線程編程更加容易,安全方面也有保障。 BlockingQueue接口是Queue的子接口,它的主要用途并不是作為容器,而是作為線程同步的的工具,因此他具有一個(gè)很明顯的特性,當(dāng)生產(chǎn)者線程試圖向BlockingQueue放入元素時(shí),如果隊(duì)列已滿,則線程被阻塞,當(dāng)消費(fèi)者線程試圖從中取出一個(gè)元素時(shí),如果隊(duì)列為空,則該線程會(huì)被阻塞,正是因?yàn)樗哂羞@個(gè)特性,所以在程序中多個(gè)線程交替向BlockingQueue中放入元素,取出元素,它可以很好的控制線程之間的通信。 阻塞隊(duì)列使用最經(jīng)典的場(chǎng)景就是socket客戶端數(shù)據(jù)的讀取和解析,讀取數(shù)據(jù)的線程不斷將數(shù)據(jù)放入隊(duì)列,然后解析線程不斷從隊(duì)列取數(shù)據(jù)解析。 Callable接口類似于Runnable,從名字就可以看出來了,但是Runnable不會(huì)返回結(jié)果,并且無法拋出返回結(jié)果的異常,而Callable功能更強(qiáng)大一些,被線程執(zhí)行后,可以返回值,這個(gè)返回值可以被Future拿到,也就是說,F(xiàn)uture可以拿到異步執(zhí)行任務(wù)的返回值。 可以認(rèn)為是帶有回調(diào)的Runnable。 Future接口表示異步任務(wù),是還沒有完成的任務(wù)給出的未來結(jié)果。所以說Callable用于產(chǎn)生結(jié)果,F(xiàn)uture用于獲取結(jié)果。 在Java并發(fā)程序中FutureTask表示一個(gè)可以取消的異步運(yùn)算。它有啟動(dòng)和取消運(yùn)算、查詢運(yùn)算是否完成和取回運(yùn)算結(jié)果等方法。只有當(dāng)運(yùn)算完成的時(shí)候結(jié)果才能取回,如果運(yùn)算尚未完成get方法將會(huì)阻塞。一個(gè)FutureTask對(duì)象可以對(duì)調(diào)用了Callable和Runnable的對(duì)象進(jìn)行包裝,由于FutureTask也是調(diào)用了Runnable接口所以它可以提交給Executor來執(zhí)行。 何為同步容器:可以簡(jiǎn)單地理解為通過synchronized來實(shí)現(xiàn)同步的容器,如果有多個(gè)線程調(diào)用同步容器的方法,它們將會(huì)串行執(zhí)行。比如Vector,Hashtable,以及Collections.synchronizedSet,synchronizedList等方法返回的容器。 可以通過查看Vector,Hashtable等這些同步容器的實(shí)現(xiàn)代碼,可以看到這些容器實(shí)現(xiàn)線程安全的方式就是將它們的狀態(tài)封裝起來,并在需要同步的方法上加上關(guān)鍵字synchronized。 并發(fā)容器使用了與同步容器完全不同的加鎖策略來提供更高的并發(fā)性和伸縮性,例如在ConcurrentHashMap中采用了一種粒度更細(xì)的加鎖機(jī)制,可以稱為分段鎖,在這種鎖機(jī)制下,允許任意數(shù)量的讀線程并發(fā)地訪問map,并且執(zhí)行讀操作的線程和寫操作的線程也可以并發(fā)的訪問map,同時(shí)允許一定數(shù)量的寫操作線程并發(fā)地修改map,所以它可以在并發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量。 線程同步是指線程之間所具有的一種制約關(guān)系,一個(gè)線程的執(zhí)行依賴另一個(gè)線程的消息,當(dāng)它沒有得到另一個(gè)線程的消息時(shí)應(yīng)等待,直到消息到達(dá)時(shí)才被喚醒。 線程互斥是指對(duì)于共享的進(jìn)程系統(tǒng)資源,在各單個(gè)線程訪問時(shí)的排它性。當(dāng)有若干個(gè)線程都要使用某一共享資源時(shí),任何時(shí)刻最多只允許一個(gè)線程去使用,其它要使用該資源的線程必須等待,直到占用資源者釋放該資源。線程互斥可以看成是一種特殊的線程同步。 線程間的同步方法大體可分為兩類:用戶模式和內(nèi)核模式。顧名思義,內(nèi)核模式就是指利用系統(tǒng)內(nèi)核對(duì)象的單一性來進(jìn)行同步,使用時(shí)需要切換內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài),而用戶模式就是不需要切換到內(nèi)核態(tài),只在用戶態(tài)完成操作。 用戶模式下的方法有:原子操作(例如一個(gè)單一的全局變量),臨界區(qū)。內(nèi)核模式下的方法有:事件,信號(hào)量,互斥量。 當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都企圖對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行某種處理,而最后的結(jié)果又取決于進(jìn)程運(yùn)行的順序時(shí),則我們認(rèn)為這發(fā)生了競(jìng)爭(zhēng)條件(race condition)。
我們運(yùn)行之前的那個(gè)死鎖代碼SimpleDeadLock.java,然后嘗試輸出信息(/*這是注釋,作者自己加的*/): /* 時(shí)間,jvm信息 */ 19、為什么我們調(diào)用start()方法時(shí)會(huì)執(zhí)行run()方法,為什么我們不能直接調(diào)用run()方法? 當(dāng)你調(diào)用start()方法時(shí)你將創(chuàng)建新的線程,并且執(zhí)行在run()方法里的代碼。 但是如果你直接調(diào)用run()方法,它不會(huì)創(chuàng)建新的線程也不會(huì)執(zhí)行調(diào)用線程的代碼,只會(huì)把run方法當(dāng)作普通方法去執(zhí)行。 在Java發(fā)展史上曾經(jīng)使用suspend()、resume()方法對(duì)于線程進(jìn)行阻塞喚醒,但隨之出現(xiàn)很多問題,比較典型的還是死鎖問題。 解決方案可以使用以對(duì)象為目標(biāo)的阻塞,即利用Object類的wait()和notify()方法實(shí)現(xiàn)線程阻塞。 首先,wait、notify方法是針對(duì)對(duì)象的,調(diào)用任意對(duì)象的wait()方法都將導(dǎo)致線程阻塞,阻塞的同時(shí)也將釋放該對(duì)象的鎖,相應(yīng)地,調(diào)用任意對(duì)象的notify()方法則將隨機(jī)解除該對(duì)象阻塞的線程,但它需要重新獲取改對(duì)象的鎖,直到獲取成功才能往下執(zhí)行;其次,wait、notify方法必須在synchronized塊或方法中被調(diào)用,并且要保證同步塊或方法的鎖對(duì)象與調(diào)用wait、notify方法的對(duì)象是同一個(gè),如此一來在調(diào)用wait之前當(dāng)前線程就已經(jīng)成功獲取某對(duì)象的鎖,執(zhí)行wait阻塞后當(dāng)前線程就將之前獲取的對(duì)象鎖釋放。 CyclicBarrier可以重復(fù)使用,而CountdownLatch不能重復(fù)使用。 Java的concurrent包里面的CountDownLatch其實(shí)可以把它看作一個(gè)計(jì)數(shù)器,只不過這個(gè)計(jì)數(shù)器的操作是原子操作,同時(shí)只能有一個(gè)線程去操作這個(gè)計(jì)數(shù)器,也就是同時(shí)只能有一個(gè)線程去減這個(gè)計(jì)數(shù)器里面的值。 你可以向CountDownLatch對(duì)象設(shè)置一個(gè)初始的數(shù)字作為計(jì)數(shù)值,任何調(diào)用這個(gè)對(duì)象上的await()方法都會(huì)阻塞,直到這個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值被其他的線程減為0為止。 所以在當(dāng)前計(jì)數(shù)到達(dá)零之前,await 方法會(huì)一直受阻塞。之后,會(huì)釋放所有等待的線程,await的所有后續(xù)調(diào)用都將立即返回。這種現(xiàn)象只出現(xiàn)一次——計(jì)數(shù)無法被重置。如果需要重置計(jì)數(shù),請(qǐng)考慮使用 CyclicBarrier。 CountDownLatch的一個(gè)非常典型的應(yīng)用場(chǎng)景是:有一個(gè)任務(wù)想要往下執(zhí)行,但必須要等到其他的任務(wù)執(zhí)行完畢后才可以繼續(xù)往下執(zhí)行。假如我們這個(gè)想要繼續(xù)往下執(zhí)行的任務(wù)調(diào)用一個(gè)CountDownLatch對(duì)象的await()方法,其他的任務(wù)執(zhí)行完自己的任務(wù)后調(diào)用同一個(gè)CountDownLatch對(duì)象上的countDown()方法,這個(gè)調(diào)用await()方法的任務(wù)將一直阻塞等待,直到這個(gè)CountDownLatch對(duì)象的計(jì)數(shù)值減到0為止 CyclicBarrier一個(gè)同步輔助類,它允許一組線程互相等待,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn) (common barrier point)。在涉及一組固定大小的線程的程序中,這些線程必須不時(shí)地互相等待,此時(shí) CyclicBarrier 很有用。因?yàn)樵?barrier 在釋放等待線程后可以重用,所以稱它為循環(huán) 的 barrier。 不可變對(duì)象(Immutable Objects)即對(duì)象一旦被創(chuàng)建它的狀態(tài)(對(duì)象的數(shù)據(jù),也即對(duì)象屬性值)就不能改變,反之即為可變對(duì)象(Mutable Objects)。 不可變對(duì)象的類即為不可變類(Immutable Class)。Java平臺(tái)類庫中包含許多不可變類,如String、基本類型的包裝類、BigInteger和BigDecimal等。 不可變對(duì)象天生是線程安全的。它們的常量(域)是在構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建的。既然它們的狀態(tài)無法修改,這些常量永遠(yuǎn)不會(huì)變。 不可變對(duì)象永遠(yuǎn)是線程安全的。 只有滿足如下狀態(tài),一個(gè)對(duì)象才是不可變的;
23、什么是多線程中的上下文切換? 在上下文切換過程中,CPU會(huì)停止處理當(dāng)前運(yùn)行的程序,并保存當(dāng)前程序運(yùn)行的具體位置以便之后繼續(xù)運(yùn)行。從這個(gè)角度來看,上下文切換有點(diǎn)像我們同時(shí)閱讀幾本書,在來回切換書本的同時(shí)我們需要記住每本書當(dāng)前讀到的頁碼。在程序中,上下文切換過程中的“頁碼”信息是保存在進(jìn)程控制塊(PCB)中的。PCB還經(jīng)常被稱作“切換楨”(switchframe)?!绊摯a”信息會(huì)一直保存到CPU的內(nèi)存中,直到他們被再次使用。 計(jì)算機(jī)通常只有一個(gè)CPU,在任意時(shí)刻只能執(zhí)行一條機(jī)器指令,每個(gè)線程只有獲得CPU的使用權(quán)才能執(zhí)行指令.所謂多線程的并發(fā)運(yùn)行,其實(shí)是指從宏觀上看,各個(gè)線程輪流獲得CPU的使用權(quán),分別執(zhí)行各自的任務(wù).在運(yùn)行池中,會(huì)有多個(gè)處于就緒狀態(tài)的線程在等待CPU,JAVA虛擬機(jī)的一項(xiàng)任務(wù)就是負(fù)責(zé)線程的調(diào)度,線程調(diào)度是指按照特定機(jī)制為多個(gè)線程分配CPU的使用權(quán). 有兩種調(diào)度模型:分時(shí)調(diào)度模型和搶占式調(diào)度模型。 分時(shí)調(diào)度模型是指讓所有的線程輪流獲得cpu的使用權(quán),并且平均分配每個(gè)線程占用的CPU的時(shí)間片這個(gè)也比較好理解。 java虛擬機(jī)采用搶占式調(diào)度模型,是指優(yōu)先讓可運(yùn)行池中優(yōu)先級(jí)高的線程占用CPU,如果可運(yùn)行池中的線程優(yōu)先級(jí)相同,那么就隨機(jī)選擇一個(gè)線程,使其占用CPU。處于運(yùn)行狀態(tài)的線程會(huì)一直運(yùn)行,直至它不得不放棄CPU。 25、什么是線程組,為什么在Java中不推薦使用? 線程組和線程池是兩個(gè)不同的概念,他們的作用完全不同,前者是為了方便線程的管理,后者是為了管理線程的生命周期,復(fù)用線程,減少創(chuàng)建銷毀線程的開銷。 為什么要使用Executor線程池框架
使用Executor線程池框架的優(yōu)點(diǎn)
綜上所述使用線程池框架Executor能更好的管理線程、提供系統(tǒng)資源使用率。 27、java中有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程?
28、如何停止一個(gè)正在運(yùn)行的線程?
29、notify()和notifyAll()有什么區(qū)別? 當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入wait之后,就必須等其他線程notify/notifyall,使用notifyall,可以喚醒所有處于wait狀態(tài)的線程,使其重新進(jìn)入鎖的爭(zhēng)奪隊(duì)列中,而notify只能喚醒一個(gè)。 如果沒把握,建議notifyAll,防止notigy因?yàn)樾盘?hào)丟失而造成程序異常。 30、什么是Daemon線程?它有什么意義? 所謂后臺(tái)(daemon)線程,是指在程序運(yùn)行的時(shí)候在后臺(tái)提供一種通用服務(wù)的線程,并且這個(gè)線程并不屬于程序中不可或缺的部分。因此,當(dāng)所有的非后臺(tái)線程結(jié)束時(shí),程序也就終止了,同時(shí)會(huì)殺死進(jìn)程中的所有后臺(tái)線程。 反過來說, 只要有任何非后臺(tái)線程還在運(yùn)行,程序就不會(huì)終止。必須在線程啟動(dòng)之前調(diào)用setDaemon()方法,才能把它設(shè)置為后臺(tái)線程。注意:后臺(tái)進(jìn)程在不執(zhí)行finally子句的情況下就會(huì)終止其run()方法。 比如:JVM的垃圾回收線程就是Daemon線程,F(xiàn)inalizer也是守護(hù)線程。 31、java如何實(shí)現(xiàn)多線程之間的通訊和協(xié)作? 中斷和共享變量 32、什么是可重入鎖(ReentrantLock)? 舉例來說明鎖的可重入性
outer中調(diào)用了inner,outer先鎖住了lock,這樣inner就不能再獲取lock。其實(shí)調(diào)用outer的線程已經(jīng)獲取了lock鎖,但是不能在inner中重復(fù)利用已經(jīng)獲取的鎖資源,這種鎖即稱之為 不可重入可重入就意味著:線程可以進(jìn)入任何一個(gè)它已經(jīng)擁有的鎖所同步著的代碼塊。 synchronized、ReentrantLock都是可重入的鎖,可重入鎖相對(duì)來說簡(jiǎn)化了并發(fā)編程的開發(fā)。 33、當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入某個(gè)對(duì)象的一個(gè)synchronized的實(shí)例方法后,其它線程是否可進(jìn)入此對(duì)象的其它方法? 如果其他方法沒有synchronized的話,其他線程是可以進(jìn)入的。 所以要開放一個(gè)線程安全的對(duì)象時(shí),得保證每個(gè)方法都是線程安全的。 34、樂觀鎖和悲觀鎖的理解及如何實(shí)現(xiàn),有哪些實(shí)現(xiàn)方式? 悲觀鎖:總是假設(shè)最壞的情況,每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改,所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖,這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)阻塞直到它拿到鎖。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,都是在做操作之前先上鎖。再比如Java里面的同步原語synchronized關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)也是悲觀鎖。 樂觀鎖:顧名思義,就是很樂觀,每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改,所以不會(huì)上鎖,但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù),可以使用版本號(hào)等機(jī)制。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型,這樣可以提高吞吐量,像數(shù)據(jù)庫提供的類似于write_condition機(jī)制,其實(shí)都是提供的樂觀鎖。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。 樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)方式:
CAS缺點(diǎn):
35、SynchronizedMap和ConcurrentHashMap有什么區(qū)別? SynchronizedMap一次鎖住整張表來保證線程安全,所以每次只能有一個(gè)線程來訪為map。 ConcurrentHashMap使用分段鎖來保證在多線程下的性能。ConcurrentHashMap中則是一次鎖住一個(gè)桶。ConcurrentHashMap默認(rèn)將hash表分為16個(gè)桶,諸如get,put,remove等常用操作只鎖當(dāng)前需要用到的桶。這樣,原來只能一個(gè)線程進(jìn)入,現(xiàn)在卻能同時(shí)有16個(gè)寫線程執(zhí)行,并發(fā)性能的提升是顯而易見的。 另外ConcurrentHashMap使用了一種不同的迭代方式。在這種迭代方式中,當(dāng)iterator被創(chuàng)建后集合再發(fā)生改變就不再是拋出ConcurrentModificationException,取而代之的是在改變時(shí)new新的數(shù)據(jù)從而不影響原有的數(shù)據(jù) ,iterator完成后再將頭指針替換為新的數(shù)據(jù) ,這樣iterator線程可以使用原來老的數(shù)據(jù),而寫線程也可以并發(fā)的完成改變。 36、CopyOnWriteArrayList可以用于什么應(yīng)用場(chǎng)景? CopyOnWriteArrayList(免鎖容器)的好處之一是當(dāng)多個(gè)迭代器同時(shí)遍歷和修改這個(gè)列表時(shí),不會(huì)拋出ConcurrentModificationException。在CopyOnWriteArrayList中,寫入將導(dǎo)致創(chuàng)建整個(gè)底層數(shù)組的副本,而源數(shù)組將保留在原地,使得復(fù)制的數(shù)組在被修改時(shí),讀取操作可以安全地執(zhí)行。
CopyOnWriteArrayList透露的思想
37、什么叫線程安全?servlet是線程安全嗎? 線程安全是編程中的術(shù)語,指某個(gè)函數(shù)、函數(shù)庫在多線程環(huán)境中被調(diào)用時(shí),能夠正確地處理多個(gè)線程之間的共享變量,使程序功能正確完成。 Servlet不是線程安全的,servlet是單實(shí)例多線程的,當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問同一個(gè)方法,是不能保證共享變量的線程安全性的。 Struts2的action是多實(shí)例多線程的,是線程安全的,每個(gè)請(qǐng)求過來都會(huì)new一個(gè)新的action分配給這個(gè)請(qǐng)求,請(qǐng)求完成后銷毀。 SpringMVC的Controller是線程安全的嗎?不是的,和Servlet類似的處理流程 Struts2好處是不用考慮線程安全問題;Servlet和SpringMVC需要考慮線程安全問題,但是性能可以提升不用處理太多的gc,可以使用ThreadLocal來處理多線程的問題。 38、volatile有什么用?能否用一句話說明下volatile的應(yīng)用場(chǎng)景? volatile保證內(nèi)存可見性和禁止指令重排。 volatile用于多線程環(huán)境下的單次操作(單次讀或者單次寫)。 39、為什么代碼會(huì)重排序? 在執(zhí)行程序時(shí),為了提供性能,處理器和編譯器常常會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序,但是不能隨意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要滿足以下兩個(gè)條件:
需要注意的是:重排序不會(huì)影響單線程環(huán)境的執(zhí)行結(jié)果,但是會(huì)破壞多線程的執(zhí)行語義。 40、在java中wait和sleep方法的不同? 最大的不同是在等待時(shí)wait會(huì)釋放鎖,而sleep一直持有鎖。Wait通常被用于線程間交互,sleep通常被用于暫停執(zhí)行。 直接了解的深入一點(diǎn)吧: 在Java中線程的狀態(tài)一共被分成6種: 初始態(tài):NEW 創(chuàng)建一個(gè)Thread對(duì)象,但還未調(diào)用start()啟動(dòng)線程時(shí),線程處于初始態(tài)。 運(yùn)行態(tài):RUNNABLE 在Java中,運(yùn)行態(tài)包括就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)。 就緒態(tài)該狀態(tài)下的線程已經(jīng)獲得執(zhí)行所需的所有資源,只要CPU分配執(zhí)行權(quán)就能運(yùn)行。所有就緒態(tài)的線程存放在就緒隊(duì)列中。 運(yùn)行態(tài)獲得CPU執(zhí)行權(quán),正在執(zhí)行的線程。由于一個(gè)CPU同一時(shí)刻只能執(zhí)行一條線程,因此每個(gè)CPU每個(gè)時(shí)刻只有一條運(yùn)行態(tài)的線程。 阻塞態(tài) 當(dāng)一條正在執(zhí)行的線程請(qǐng)求某一資源失敗時(shí),就會(huì)進(jìn)入阻塞態(tài)。而在Java中,阻塞態(tài)專指請(qǐng)求鎖失敗時(shí)進(jìn)入的狀態(tài)。由一個(gè)阻塞隊(duì)列存放所有阻塞態(tài)的線程。處于阻塞態(tài)的線程會(huì)不斷請(qǐng)求資源,一旦請(qǐng)求成功,就會(huì)進(jìn)入就緒隊(duì)列,等待執(zhí)行。PS:鎖、IO、Socket等都資源。 等待態(tài) 當(dāng)前線程中調(diào)用wait、join、park函數(shù)時(shí),當(dāng)前線程就會(huì)進(jìn)入等待態(tài)。也有一個(gè)等待隊(duì)列存放所有等待態(tài)的線程。線程處于等待態(tài)表示它需要等待其他線程的指示才能繼續(xù)運(yùn)行。進(jìn)入等待態(tài)的線程會(huì)釋放CPU執(zhí)行權(quán),并釋放資源(如:鎖) 超時(shí)等待態(tài) 當(dāng)運(yùn)行中的線程調(diào)用sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil時(shí),就會(huì)進(jìn)入該狀態(tài);它和等待態(tài)一樣,并不是因?yàn)檎?qǐng)求不到資源,而是主動(dòng)進(jìn)入,并且進(jìn)入后需要其他線程喚醒;進(jìn)入該狀態(tài)后釋放CPU執(zhí)行權(quán) 和 占有的資源。與等待態(tài)的區(qū)別:到了超時(shí)時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入阻塞隊(duì)列,開始競(jìng)爭(zhēng)鎖。 終止態(tài) 線程執(zhí)行結(jié)束后的狀態(tài)。 注意:
41、一個(gè)線程運(yùn)行時(shí)發(fā)生異常會(huì)怎樣? 如果異常沒有被捕獲該線程將會(huì)停止執(zhí)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(gè)內(nèi)嵌接口。當(dāng)一個(gè)未捕獲異常將造成線程中斷的時(shí)候JVM會(huì)使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()來查詢線程的UncaughtExceptionHandler并將線程和異常作為參數(shù)傳遞給handler的uncaughtException()方法進(jìn)行處理。 42、如何在兩個(gè)線程間共享數(shù)據(jù)? 在兩個(gè)線程間共享變量即可實(shí)現(xiàn)共享。 一般來說,共享變量要求變量本身是線程安全的,然后在線程內(nèi)使用的時(shí)候,如果有對(duì)共享變量的復(fù)合操作,那么也得保證復(fù)合操作的線程安全性。 43、Java中notify 和 notifyAll有什么區(qū)別? notify() 方法不能喚醒某個(gè)具體的線程,所以只有一個(gè)線程在等待的時(shí)候它才有用武之地。而notifyAll()喚醒所有線程并允許他們爭(zhēng)奪鎖確保了至少有一個(gè)線程能繼續(xù)運(yùn)行。 44、為什么wait, notify 和 notifyAll這些方法不在thread類里面? 一個(gè)很明顯的原因是JAVA提供的鎖是對(duì)象級(jí)的而不是線程級(jí)的,每個(gè)對(duì)象都有鎖,通過線程獲得。由于wait,notify和notifyAll都是鎖級(jí)別的操作,所以把他們定義在Object類中因?yàn)殒i屬于對(duì)象。 45、什么是ThreadLocal變量? ThreadLocal是Java里一種特殊的變量。每個(gè)線程都有一個(gè)ThreadLocal就是每個(gè)線程都擁有了自己獨(dú)立的一個(gè)變量,競(jìng)爭(zhēng)條件被徹底消除了。它是為創(chuàng)建代價(jià)高昂的對(duì)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?yàn)槟莻€(gè)類創(chuàng)建代價(jià)高昂且每次調(diào)用都需要?jiǎng)?chuàng)建不同的實(shí)例所以不值得在局部范圍使用它,如果為每個(gè)線程提供一個(gè)自己獨(dú)有的變量拷貝,將大大提高效率。首先,通過復(fù)用減少了代價(jià)高昂的對(duì)象的創(chuàng)建個(gè)數(shù)。其次,你在沒有使用高代價(jià)的同步或者不變性的情況下獲得了線程安全。 46、Java中interrupted 和 isInterrupted方法的區(qū)別? interrupt interrupt方法用于中斷線程。調(diào)用該方法的線程的狀態(tài)為將被置為”中斷”狀態(tài)。 interrupted 查詢當(dāng)前線程的中斷狀態(tài),并且清除原狀態(tài)。如果一個(gè)線程被中斷了,第一次調(diào)用interrupted則返回true,第二次和后面的就返回false了。 isInterrupted 僅僅是查詢當(dāng)前線程的中斷狀態(tài) 47、為什么wait和notify方法要在同步塊中調(diào)用? Java API強(qiáng)制要求這樣做,如果你不這么做,你的代碼會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常。還有一個(gè)原因是為了避免wait和notify之間產(chǎn)生競(jìng)態(tài)條件。 48、為什么你應(yīng)該在循環(huán)中檢查等待條件? 處于等待狀態(tài)的線程可能會(huì)收到錯(cuò)誤警報(bào)和偽喚醒,如果不在循環(huán)中檢查等待條件,程序就會(huì)在沒有滿足結(jié)束條件的情況下退出。 49、Java中的同步集合與并發(fā)集合有什么區(qū)別? 同步集合與并發(fā)集合都為多線程和并發(fā)提供了合適的線程安全的集合,不過并發(fā)集合的可擴(kuò)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(fā)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致爭(zhēng)用,阻礙了系統(tǒng)的擴(kuò)展性。Java5介紹了并發(fā)集合像ConcurrentHashMap,不僅提供線程安全還用鎖分離和內(nèi)部分區(qū)等現(xiàn)代技術(shù)提高了可擴(kuò)展性。 50、什么是線程池? 為什么要使用它? 創(chuàng)建線程要花費(fèi)昂貴的資源和時(shí)間,如果任務(wù)來了才創(chuàng)建線程那么響應(yīng)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng),而且一個(gè)進(jìn)程能創(chuàng)建的線程數(shù)有限。為了避免這些問題,在程序啟動(dòng)的時(shí)候就創(chuàng)建若干線程來響應(yīng)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(chuàng)建不同的線程池。 51、怎么檢測(cè)一個(gè)線程是否擁有鎖? 在java.lang.Thread中有一個(gè)方法叫holdsLock(),它返回true如果當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前線程擁有某個(gè)具體對(duì)象的鎖。
53、JVM中哪個(gè)參數(shù)是用來控制線程的棧堆棧小的? -Xss 每個(gè)線程的棧大小 54、Thread類中的yield方法有什么作用? 使當(dāng)前線程從執(zhí)行狀態(tài)(運(yùn)行狀態(tài))變?yōu)榭蓤?zhí)行態(tài)(就緒狀態(tài))。 當(dāng)前線程到了就緒狀態(tài),那么接下來哪個(gè)線程會(huì)從就緒狀態(tài)變成執(zhí)行狀態(tài)呢?可能是當(dāng)前線程,也可能是其他線程,看系統(tǒng)的分配了。 55、Java中ConcurrentHashMap的并發(fā)度是什么? ConcurrentHashMap把實(shí)際map劃分成若干部分來實(shí)現(xiàn)它的可擴(kuò)展性和線程安全。這種劃分是使用并發(fā)度獲得的,它是ConcurrentHashMap類構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)可選參數(shù),默認(rèn)值為16,這樣在多線程情況下就能避免爭(zhēng)用。 在JDK8后,它摒棄了Segment(鎖段)的概念,而是啟用了一種全新的方式實(shí)現(xiàn),利用CAS算法。同時(shí)加入了更多的輔助變量來提高并發(fā)度,具體內(nèi)容還是查看源碼吧。 56、Java中Semaphore是什么? Java中的Semaphore是一種新的同步類,它是一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)。從概念上講,從概念上講,信號(hào)量維護(hù)了一個(gè)許可集合。如有必要,在許可可用前會(huì)阻塞每一個(gè) acquire(),然后再獲取該許可。每個(gè) release()添加一個(gè)許可,從而可能釋放一個(gè)正在阻塞的獲取者。但是,不使用實(shí)際的許可對(duì)象,Semaphore只對(duì)可用許可的號(hào)碼進(jìn)行計(jì)數(shù),并采取相應(yīng)的行動(dòng)。信號(hào)量常常用于多線程的代碼中,比如數(shù)據(jù)庫連接池。 57、Java線程池中submit() 和 execute()方法有什么區(qū)別? 兩個(gè)方法都可以向線程池提交任務(wù),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(jì)算結(jié)果的Future對(duì)象,它定義在ExecutorService接口中,它擴(kuò)展了Executor接口,其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。 58、什么是阻塞式方法? 阻塞式方法是指程序會(huì)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(diào)用結(jié)果返回之前,當(dāng)前線程會(huì)被掛起,直到得到結(jié)果之后才會(huì)返回。此外,還有異步和非阻塞式方法在任務(wù)完成前就返回。 59、Java中的ReadWriteLock是什么? 讀寫鎖是用來提升并發(fā)程序性能的鎖分離技術(shù)的成果。 60、volatile 變量和 atomic 變量有什么不同? Volatile變量可以確保先行關(guān)系,即寫操作會(huì)發(fā)生在后續(xù)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(huì)原子性的進(jìn)行增量操作把當(dāng)前值加一,其它數(shù)據(jù)類型和引用變量也可以進(jìn)行相似操作。 61、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(huì)和普通的方法一樣,會(huì)在當(dāng)前線程中執(zhí)行。為了在新的線程中執(zhí)行我們的代碼,必須使用Thread.start()方法。 62、如何讓正在運(yùn)行的線程暫停一段時(shí)間? 我們可以使用Thread類的Sleep()方法讓線程暫停一段時(shí)間。需要注意的是,這并不會(huì)讓線程終止,一旦從休眠中喚醒線程,線程的狀態(tài)將會(huì)被改變?yōu)镽unnable,并且根據(jù)線程調(diào)度,它將得到執(zhí)行。 63、你對(duì)線程優(yōu)先級(jí)的理解是什么? 每一個(gè)線程都是有優(yōu)先級(jí)的,一般來說,高優(yōu)先級(jí)的線程在運(yùn)行時(shí)會(huì)具有優(yōu)先權(quán),但這依賴于線程調(diào)度的實(shí)現(xiàn),這個(gè)實(shí)現(xiàn)是和操作系統(tǒng)相關(guān)的(OS dependent)。我們可以定義線程的優(yōu)先級(jí),但是這并不能保證高優(yōu)先級(jí)的線程會(huì)在低優(yōu)先級(jí)的線程前執(zhí)行。線程優(yōu)先級(jí)是一個(gè)int變量(從1-10),1代表最低優(yōu)先級(jí),10代表最高優(yōu)先級(jí)。 java的線程優(yōu)先級(jí)調(diào)度會(huì)委托給操作系統(tǒng)去處理,所以與具體的操作系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)有關(guān),如非特別需要,一般無需設(shè)置線程優(yōu)先級(jí)。 64、什么是線程調(diào)度器(Thread Scheduler)和時(shí)間分片(Time Slicing )? 線程調(diào)度器是一個(gè)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(shí)間。一旦我們創(chuàng)建一個(gè)線程并啟動(dòng)它,它的執(zhí)行便依賴于線程調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)。 時(shí)間分片是指將可用的CPU時(shí)間分配給可用的Runnable線程的過程。分配CPU時(shí)間可以基于線程優(yōu)先級(jí)或者線程等待的時(shí)間。 65、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join()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。 66、線程之間是如何通信的? 當(dāng)線程間是可以共享資源時(shí),線程間通信是協(xié)調(diào)它們的重要的手段。Object類中wait() otify() otifyAll()方法可以用于線程間通信關(guān)于資源的鎖的狀態(tài)。 67、為什么線程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定義在Object 類里? Java的每個(gè)對(duì)象中都有一個(gè)鎖(monitor,也可以成為監(jiān)視器) 并且wait(),notify()等方法用于等待對(duì)象的鎖或者通知其他線程對(duì)象的監(jiān)視器可用。在Java的線程中并沒有可供任何對(duì)象使用的鎖和同步器。這就是為什么這些方法是Object類的一部分,這樣Java的每一個(gè)類都有用于線程間通信的基本方法。 68、為什么wait(), notify()和notifyAll ()必須在同步方法或者同步塊中被調(diào)用? 當(dāng)一個(gè)線程需要調(diào)用對(duì)象的wait()方法的時(shí)候,這個(gè)線程必須擁有該對(duì)象的鎖,接著它就會(huì)釋放這個(gè)對(duì)象鎖并進(jìn)入等待狀態(tài)直到其他線程調(diào)用這個(gè)對(duì)象上的notify()方法。同樣的,當(dāng)一個(gè)線程需要調(diào)用對(duì)象的notify()方法時(shí),它會(huì)釋放這個(gè)對(duì)象的鎖,以便其他在等待的線程就可以得到這個(gè)對(duì)象鎖。由于所有的這些方法都需要線程持有對(duì)象的鎖,這樣就只能通過同步來實(shí)現(xiàn),所以他們只能在同步方法或者同步塊中被調(diào)用。 69、為什么Thread類的sleep()和yield ()方法是靜態(tài)的? Thread類的sleep()和yield()方法將在當(dāng)前正在執(zhí)行的線程上運(yùn)行。所以在其他處于等待狀態(tài)的線程上調(diào)用這些方法是沒有意義的。這就是為什么這些方法是靜態(tài)的。它們可以在當(dāng)前正在執(zhí)行的線程中工作,并避免程序員錯(cuò)誤的認(rèn)為可以在其他非運(yùn)行線程調(diào)用這些方法。 70、如何確保線程安全? 在Java中可以有很多方法來保證線程安全——同步,使用原子類(atomic concurrent classes),實(shí)現(xiàn)并發(fā)鎖,使用volatile關(guān)鍵字,使用不變類和線程安全類。 71、同步方法和同步塊,哪個(gè)是更好的選擇? 同步塊是更好的選擇,因?yàn)樗粫?huì)鎖住整個(gè)對(duì)象(當(dāng)然你也可以讓它鎖住整個(gè)對(duì)象)。同步方法會(huì)鎖住整個(gè)對(duì)象,哪怕這個(gè)類中有多個(gè)不相關(guān)聯(lián)的同步塊,這通常會(huì)導(dǎo)致他們停止執(zhí)行并需要等待獲得這個(gè)對(duì)象上的鎖。 同步塊更要符合開放調(diào)用的原則,只在需要鎖住的代碼塊鎖住相應(yīng)的對(duì)象,這樣從側(cè)面來說也可以避免死鎖。 72、如何創(chuàng)建守護(hù)線程? 使用Thread類的setDaemon(true)方法可以將線程設(shè)置為守護(hù)線程,需要注意的是,需要在調(diào)用start()方法前調(diào)用這個(gè)方法,否則會(huì)拋出IllegalThreadStateException異常。 73、什么是Java Timer 類?如何創(chuàng)建一個(gè)有特定時(shí)間間隔的任務(wù)? java.util.Timer是一個(gè)工具類,可以用于安排一個(gè)線程在未來的某個(gè)特定時(shí)間執(zhí)行。Timer類可以用安排一次性任務(wù)或者周期任務(wù)。 java.util.TimerTask是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的抽象類,我們需要去繼承這個(gè)類來創(chuàng)建我們自己的定時(shí)任務(wù)并使用Timer去安排它的執(zhí)行。 目前有開源的Qurtz可以用來創(chuàng)建定時(shí)任務(wù)。 |
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