Java多线程面试总结

线程池

线程池原理介绍

http://www.cnblogs.com/exe19/p/5359885.html

四种线程池比较

http://blog.csdn.net/nk_tf/article/details/51959276

阻塞队列的put,add,offer方法的区别

take，poll,poll的区别

http://blog.csdn.net/z69183787/article/details/46986823

put与take会阻塞

add和remove会异常（插入或者获取失败）

offer和poll 前者返回ture和false后者如果没有返回null

第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。

第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

进程通信的方式有

锁

管道

阻塞队列

信号量

信号

消息队列

共享内存

套接字

Java主线程如何拿到子线程的值

ExecutorService提交任务，并将结果交给Future保管，然后检查Future的状态，可以知道该结果是否已经准备就绪可以读取，这两个类都在java.util.concurrent包里，不知道有没有更好的方法

可以实现callable接口

Future Callable Runnable ExecutorService

在java5以后，一个可以调度执行的线程单元可以有三种方式定义：

Thread、Runnable、Callable，其中Runnable实现的是void run()方法，Callable实现的是 V call()方法，并且可以返回执行结果，其中Runnable可以提交给Thread来包装下，直接启动一个线程来执行，而Callable则一般都是提交给ExecuteService来执行。

简单来说，Executor就是Runnable和Callable的调度容器，Future就是对于具体的调度任务的执行结果进行查看，最为关键的是Future可以检查对应的任务是否已经完成，也可以阻塞在get方法上一直等待任务返回结果。Runnable和Callable的差别就是Runnable是没有结果可以返回的，就算是通过Future也看不到任务调度的结果的。

/**
* 通过简单的测试程序来试验Runnable、Callable通过Executor来调度的时候与Future的关系
*/
package com.hadoop.thread;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class RunnableAndCallable2Future {

public static void main(String[] args) {

// 创建一个执行任务的服务
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
try {
//1.Runnable通过Future返回结果为空
//创建一个Runnable，来调度，等待任务执行完毕，取得返回结果
Future<?> runnable1 = executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("runnable1 running.");
}
});
System.out.println("Runnable1:" + runnable1.get());

// 2.Callable通过Future能返回结果
//提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，
// 如果想得到任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操作
Future<String> future1 = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
// TODO Auto-generated method stub
return "result=task1";
}
});
// 获得任务的结果，如果调用get方法，当前线程会等待任务执行完毕后才往下执行
System.out.println("task1: " + future1.get());

//3. 对Callable调用cancel可以对对该任务进行中断
//提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，
// 如果想得到任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操作
Future<String> future2 = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
try {
while (true) {
System.out.println("task2 running.");
Thread.sleep(50);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Interrupted task2.");
}
return "task2=false";
}
});

// 等待5秒后，再停止第二个任务。因为第二个任务进行的是无限循环
Thread.sleep(10);
System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));

// 4.用Callable时抛出异常则Future什么也取不到了
// 获取第三个任务的输出，因为执行第三个任务会引起异常
// 所以下面的语句将引起异常的抛出
Future<String> future3 = executor.submit(new Callable<String>() {

@Override
public String call() throws Exception {
throw new Exception("task3 throw exception!");
}

});
System.out.println("task3: " + future3.get());
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.toString());
}
// 停止任务执行服务
executor.shutdownNow();
}
}

进程通信的方式有

锁

管道

http://www.cnblogs.com/songxingzhu/archive/2012/09/17/2688969.html

PipedInputStream pi类和PipedOutputStream po类

pi.connect(po);

3. 阻塞队列

ArrayBlokeQueue LinkedBlokeQueue

4. 信号量

semaphore

5. 信号

signal

condition.signal condition.awit

public class TestSignal implements SignalHandler {

private void signalCallback(Signal sn) {
System.out.println(sn.getName() + "is recevied.");
}

@Override
public void handle(Signal signalName) {
signalCallback(signalName);
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestSignal testSignalHandler = new TestSignal();
// install signals
Signal sig = new Signal("USR2");
Signal.handle(sig, testSignalHandler);
Thread.sleep(15000);
}

}

消息队列

共享内存

套接字

为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面？

这是个设计相关的问题，它考察的是面试者对现有系统和一些普遍存在但看起来不合理的事物的看法。回答这些问题的时候，你要说明为什么把这些方法放在Object类里是有意义的，还有不把它放在Thread类里的原因。一个很明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的，每个对象都有锁，通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中，线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说，由于wait，notify和notifyAll都是锁级别的操作，所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。你也可以查看这篇文章了解更多。

什么是FutureTask？

在Java并发程序中FutureTask表示一个可以取消的异步运算。它有启动和取消运算、查询运算是否完成和取回运算结果等方法。只有当运算完成的时候结果才能取回，如果运算尚未完成get方法将会阻塞。一个FutureTask对象可以对调用了Callable和Runnable的对象进行包装，由于FutureTask也是调用了Runnable接口所以它可以提交给Executor来执行。

为什么wait和notify方法要在同步块中调用？

主要是因为Java API强制要求这样做，如果你不这么做，你的代码会抛出IllegalMonitorStateException异常。还有一个原因是为了避免wait和notify之间产生竞态条件。

如何避免死锁？

死锁的条件

- 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。

避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。这篇教程有代码示例和避免死锁的讨论细节。

怎么检测一个线程是否拥有锁？

java.lang.Thread中有一个方法叫holdsLock()，它返回true如果当且仅当当前线程拥有某个具体对象的锁。

Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同？

Java在过去很长一段时间只能通过synchronized关键字来实现互斥，它有一些缺点。比如你不能扩展锁之外的方法或者块边界，尝试获取锁时不能中途取消等。Java 5 通过Lock接口提供了更复杂的控制来解决这些问题。 ReentrantLock 类实现了 Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义且它还具有可扩展性。你可以查看这篇文章了解更多

Synchronized与lock的性能比较

一般认为synchronized关键字的实现是源自于像信号量之类的线程同步机制，涉及到线程运行状态的切换，在高并发状态下，CPU消耗过多的时间在线程的调度上，从而造成了性能的极大浪费。然而真的如此么？

lock实现原理则是依赖于硬件，现代处理器都支持CAS指令，所谓CAS指令简单的来说Compare And Set，CPU循环执行指令直到得到所期望的结果，换句话来说就是当变量真实值不等于当前线程调用时的值的时候(说明其他线程已经将这个值改变)，就不会赋予变量新的值。这样就保证了变量在多线程环境下的安全性。

CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

现实情况是当JDK版本高于1.6的时候，synchronized已经被做了CAS的优化

具体是这样的，当执行到synchronized代码块时，先对对象头的锁标志位用lock cmpxchg的方式设置成“锁住“状态，释放锁时，在用lock cmpxchg的方式修改对象头的锁标志位为”释放“状态，写操作都立刻写回主内存。JVM会进一步对synchronized时CAS失败的那些线程进行阻塞操作(调用操作系统的信号量)也就是先CAS操作，不行的话继而阻塞线程。

Synchronized与lock

ReentrantLock 拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候

线程A和B都要获取对象O的锁定，假设A获取了对象O锁，B将等待A释放对O的锁定

如果使用 synchronized ，如果A不释放，B将一直等下去，不能被中断

如果 使用ReentrantLock，如果A不释放，可以使B在等待了足够长的时间以后，中断等待，而干别的事情

ReentrantLock获取锁定与三种方式：

a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁

b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；

c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；

d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断

synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中

在资源竞争不是很激烈的情况下，Synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，Synchronized的性能会下降几十倍，但是ReetrantLock的性能能维持常态；

5.0的多线程任务包对于同步的性能方面有了很大的改进，在原有synchronized关键字的基础上，又增加了ReentrantLock，以及各种Atomic类。了解其性能的优劣程度，有助与我们在特定的情形下做出正确的选择。

总体的结论先摆出来：

synchronized：

在资源竞争不是很激烈的情况下，偶尔会有同步的情形下，synchronized是很合适的。原因在于，编译程序通常会尽可能的进行优化synchronize，另外可读性非常好，不管用没用过5.0多线程包的程序员都能理解。

ReentrantLock:

ReentrantLock提供了多样化的同步，比如有时间限制的同步，可以被Interrupt的同步（synchronized的同步是不能Interrupt的）等。在资源竞争不激烈的情形下，性能稍微比synchronized差点点。但是当同步非常激烈的时候，synchronized的性能一下子能下降好几十倍。而ReentrantLock确还能维持常态。

Atomic:

和上面的类似，不激烈情况下，性能比synchronized略逊，而激烈的时候，也能维持常态。激烈的时候，Atomic的性能会优于ReentrantLock一倍左右。但是其有一个缺点，就是只能同步一个值，一段代码中只能出现一个Atomic的变量，多于一个同步无效。因为他不能在多个Atomic之间同步。

有三个线程T1，T2，T3，怎么确保它们按顺序执行？

可以用线程类的join()方法在一个线程中启动另一个线程，另外一个线程完成该线程继续执行。为了确保三个线程的顺序你应该先启动最后一个(T3调用T2，T2调用T1)，这样T1就会先完成而T3最后完成。

Thread类中的yield方法有什么作用？

Yield方法可以暂停当前正在执行的线程对象，让其它有相同优先级的线程执行。

Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别？

两个方法都可以向线程池提交任务，execute()方法的返回类型是void，它定义在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象，它定义在ExecutorService接口中，它扩展了Executor接口，其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。

Java中的ReadWriteLock是什么？

ava中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一个接口，一个ReadWriteLock维护一对关联的锁，一个用于只读操作一个用于写。在没有写线程的情况下一个读锁可能会同时被多个读线程持有。写锁是独占的，你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock来实现这个规则，它最多支持65535个写锁和65535个读锁。

volatile 变量和 atomic 变量有什么不同？

先，volatile 变量和 atomic 变量看起来很像，但功能却不一样。Volatile变量可以确保先行关系，即写操作会发生在后续的读操作之前, 但它并不能保证原子性。例如用volatile修饰count变量那么 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger类提供的atomic方法可以让这种操作具有原子性如getAndIncrement()方法会原子性的进行增量操作把当前值加一，其它数据类型和引用变量也可以进行相似操作。

volatile让变量每次在使用的时候，都从堆内存中取。而不是从各个线程的“工作内存”。

volatile具有synchronized关键字的“可见性”，但是没有synchronized关键字的“并发正确性”，也就是说不保证线程执行的有序性。

也就是说，volatile变量对于每次使用，线程都能得到当前volatile变量的最新值。但是volatile变量并不保证并发的正确性。

如果同步块内的线程抛出异常会发生什么？

这个问题坑了很多Java程序员，若你能想到锁是否释放这条线索来回答还有点希望答对。无论你的同步块是正常还是异常退出的，里面的线程都会释放锁，所以对比锁接口我更喜欢同步块，因为它不用我花费精力去释放锁，该功能可以在finally block里释放锁实现。

FutureTask

FutureTask类是Future 的一个实现，并实现了Runnable，所以可通过Excutor(线程池) 来执行,也可传递给Thread对象执行。如果在主线程中需要执行比较耗时的操作时，但又不想阻塞主线程时，可以把这些作业交给Future对象在后台完成，当主线程将来需要时，就可以通过Future对象获得后台作业的计算结果或者执行状态。

Executor框架利用FutureTask来完成异步任务，并可以用来进行任何潜在的耗时的计算。一般FutureTask多用于耗时的计算，主线程可以在完成自己的任务后，再去获取结果。

public class FutureTest1 {

public static void main(String[] args) {
Task task = new Task();// 新建异步任务
FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(task) {
// 异步任务执行完成，回调
@Override
protected void done() {
try {
System.out.println("future.done():" + get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
// 创建线程池（使用了预定义的配置）
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
executor.execute(future);

try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
// 可以取消异步任务
// future.cancel(true);

try {
// 阻塞，等待异步任务执行完毕-获取异步任务的返回值
System.out.println("future.get():" + future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}

// 异步任务
static class Task implements Callable<Integer> {
// 返回异步任务的执行结果
@Override
public Integer call() throws Exception {
int i = 0;
for (; i < 10; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_"
+ i);
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return i;
}
}
}

http://blog.csdn.net/chenliguan/article/details/54345993

ThreadLocal变量

Java中的ThreadLocal类允许我们创建只能被同一个线程读写的变量。因此，如果一段代码含有一个ThreadLocal变量的引用，即使两个线程同时执行这段代码，它们也无法访问到对方的ThreadLocal变量。

http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/37397575

Thread下的方法

　join

thread.Join把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。

比如在线程B中调用了线程A的Join()方法，直到线程A执行完毕后，才会继续执行线程B。

t.join(); //调用join方法，等待线程t执行完毕

t.join(1000); //等待 t 线程，等待时间是1000毫秒。

参数是0的话就代表一直等待下去直到所等待的那个线程执行完

Timer

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
public void run() {
System.out.println("11232");
}
}, 200000 , 1000);

http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/27109467

因为Timer使用的是Timerthread，内部只有一个线程，因此当任务1的执行时间比（任务1 与任务2的间隔）大时，就会就会产生错误。

正因为Timer内部是一个线程，而任务1所需的时间超过了两个任务间的间隔导致。下面使用ScheduledThreadPool