Java面試集錦：25道線程類相關面試題與答案（二）
接Java面試集錦：25道線程類相關面試題與答案（一）
26. 併發編程三要素？
1）原子性
原子性指的是一個或者多個操作，要麼全部執行並且在執行的過程中不被其他操作打斷，要麼就全部都不執行。
2）可見性
可見性指多個線程操作一個共享變量時，其中一個線程對變量進行修改後，其他線程可以立即看到修改的結果。
3）有序性
有序性，即程序的執行順序按照代碼的先後順序來執行。
27. Thread.sleep(0)的作用是什麼？
由於Java採用搶佔式的線程調度算法，因此可能會出現某條線程常常獲取到CPU控制權的情況，為了讓某些優先級比較低的線程也能獲取到CPU控制權，可以使用Thread.sleep(0)手動觸發一次操作系統分配時間片的操作，這也是平衡CPU控制權的一種操作。
28. java中的++操作符線程安全麼?？
不是線程安全的操作。它涉及到多個指令，如讀取變量值，增加，然後存儲回內存，這個過程可能會出現多個線程交差
29. Runnable和Callable有什麼區別？
Callable規定（重寫）的方法是call()，Runnable規定（重寫）的方法是run()。
Callable的任務執行後可返回值，而Runnable的任務是不能返回值的。
Call方法可以拋出異常，run方法不可以。
運行Callable任務可以拿到一個Future對象，表示異步計算的結果。它提供了檢查計算是否完成的方法，以等待計算的完成，並檢索計算的結果。通過Future對象可以瞭解任務執行情況，可取消任務的執行，還可獲取執行結果。
30. 介紹一下線程中的五種基本狀態：
1）新建狀態（New）：當線程對象對創建後，即進入了新建狀態，如：Thread t = new MyThread()；
2）就緒狀態（Runnable）：當調用線程對象的start()方法（t.start();），線程即進入就緒狀態。處於就緒狀態的線程，只是說明此線程已經做好了準備，隨時等待CPU調度執行，並不是說執行了t.start()此線程立即就會執行；
3）運行狀態（Running）：當CPU開始調度處於就緒狀態的線程時，此時線程才得以真正執行，即進入到運行狀態。注：就
緒狀態是進入到運行狀態的唯一入口，也就是說，線程要想進入運行狀態執行，首先必須處於就緒狀態中；
4）阻塞狀態（Blocked）：處於運行狀態中的線程由於某種原因，暫時放棄對CPU的使用權，停止執行，此時進入阻塞狀態，直到其進入到就緒狀態，才 有機會再次被CPU調用以進入到運行狀態。
根據阻塞產生的原因不同，阻塞狀態又可以分為三種：
a.等待阻塞：運行狀態中的線程執行wait()方法，使本線程進入到等待阻塞狀態；
b.同步阻塞 – 線程在獲取synchronized同步鎖失敗(因為鎖被其它線程所佔用)，它會進入同步阻塞狀態；
c.其他阻塞 – 通過調用線程的sleep()或join()或發出了I/O請求時，線程會進入到阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。
5）死亡狀態（Dead）：線程執行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結束生命週期。
31. 線程池的優點？
1）重用存在的線程，減少對象創建銷燬的開銷。
2）可有效的控制最大併發線程數，提高系統資源的使用率，同時避免過多資源競爭，避免堵塞。
3）提供定時執行、定期執行、單線程、併發數控制等功能。
32. 常用的併發工具類有哪些？
CountDownLatch
CyclicBarrier
Semaphore
Exchanger
33. CyclicBarrier和CountDownLatch的區別
1）CountDownLatch簡單的說就是一個線程等待，直到他所等待的其他線程都執行完成並且調用countDown()方法發出通知後，當前線程才可以繼續執行。
2）cyclicBarrier是所有線程都進行等待，直到所有線程都準備好進入await()方法之後，所有線程同時開始執行！
3）CountDownLatch的計數器只能使用一次。而CyclicBarrier的計數器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能處理更為複雜的業務場景，比如如果計算發生錯誤，可以重置計數器，並讓線程們重新執行一次。
4）CyclicBarrier還提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以獲得CyclicBarrier阻塞的線程數量。isBroken方法用來知道阻塞的線程是否被中斷。如果被中斷返回true，否則返回false。
34. synchronized的作用？
在Java中，synchronized關鍵字是用來控制線程同步的，就是在多線程的環境下，控制synchronized代碼段不被多個線程同時執行。
synchronized既可以加在一段代碼上，也可以加在方法上。
35. volatile關鍵字的作用是什麼？
對於可見性，Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。
當一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他線程需要讀取時，它會去內存中讀取新值。
從實踐角度而言，volatile的一個重要作用就是和CAS結合，保證了原子性，詳細的可以參見java.util.concurrent.atomic包下的類，比如AtomicInteger。
36.什麼是CAS？
CAS是compare and swap的縮寫，即我們所說的比較交換。
cas是一種基於鎖的操作，而且是樂觀鎖。在java中鎖分為樂觀鎖和悲觀鎖。悲觀鎖是將資源鎖住，等一個之前獲得鎖的線程釋放鎖之後，下一個線程才可以訪問。而樂觀鎖採取了一種寬泛的態度，通過某種方式不加鎖來處理資源，比如通過給記錄加version來獲取數據，性能較悲觀鎖有很大的提高。
CAS 操作包含三個操作數 —— 內存位置（V）、預期原值（A）和新值(B)。如果內存地址裡面的值和A的值是一樣的，那麼就將內存裡面的值更新成B。CAS是通過無限循環來獲取數據的，若果在第一輪循環中，a線程獲取地址裡面的值被b線程修改了，那麼a線程需要自旋，到下次循環才有可能機會執行。
java.util.concurrent.atomic 包下的類大多是使用CAS操作來實現的( AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong)。
37. CAS會出現哪些問題？
1）CAS容易造成ABA問題
一個線程a將數值改成了b，接著又改成了a，此時CAS認為是沒有變化，其實是已經變化過了，而這個問題的解決方案可以使用版本號標識，每操作一次version加1。在java5中，已經提供了AtomicStampedReference來解決問題。
2） 不能保證代碼塊的原子性
CAS機制所保證的知識一個變量的原子性操作，而不能保證整個代碼塊的原子性。比如需要保證3個變量共同進行原子性的更新，就不得不使用synchronized了。
3）CAS造成CPU利用率增加
之前說過了CAS裡面是一個循環判斷的過程，如果線程一直沒有獲取到狀態，cpu資源會一直被佔用。
38. 什麼是Future？
在併發編程中，我們經常用到非阻塞的模型，在之前的多線程的三種實現中，不管是繼承thread類還是實現runnable接口，都無法保證獲取到之前的執行結果。通過實現Callback接口，並用Future可以來接收多線程的執行結果。
Future表示一個可能還沒有完成的異步任務的結果，針對這個結果可以添加Callback以便在任務執行成功或失敗後作出相應的操作。
39. 什麼是AQS？
AQS是AbustactQueuedSynchronizer的簡稱，它是一個Java提高的底層同步工具類，用一個int類型的變量表示同步狀態，並提供了一系列的CAS操作來管理這個同步狀態。
AQS是一個用來構建鎖和同步器的框架，使用AQS能簡單且高效地構造出應用廣泛的大量的同步器，比如我們提到的ReentrantLock，Semaphore，其他的諸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask等等皆是基於AQS的。
40. AQS支持兩種同步方式：
1）獨佔式
2）共享式
這樣方便使用者實現不同類型的同步組件，獨佔式如ReentrantLock，共享式如Semaphore，CountDownLatch，組合式的如ReentrantReadWriteLock。總之，AQS為使用提供了底層支撐，如何組裝實現，使用者可以自由發揮。
41. ReadWriteLock是什麼？
首先明確一下，不是說ReentrantLock不好，只是ReentrantLock某些時候有侷限。如果使用ReentrantLock，可能本身是為了防止線程A在寫數據、線程B在讀數據造成的數據不一致，但這樣，如果線程C在讀數據、線程D也在讀數據，讀數據是不會改變數據的，沒有必要加鎖，但是還是加鎖了，降低了程序的性能。
因為這個，才誕生了讀寫鎖ReadWriteLock。ReadWriteLock是一個讀寫鎖接口，ReentrantReadWriteLock是ReadWriteLock接口的一個具體實現，實現了讀寫的分離，讀鎖是共享的，寫鎖是獨佔的，讀和讀之間不會互斥，讀和寫、寫和讀、寫和寫之間才會互斥，提升了讀寫的性能。
42. FutureTask是什麼
這個其實前面有提到過，FutureTask表示一個異步運算的任務。FutureTask裡面可以傳入一個Callable的具體實現類，可以對這個異步運算的任務的結果進行等待獲取、判斷是否已經完成、取消任務等操作。當然，由於FutureTask也是Runnable接口的實現類，所以FutureTask也可以放入線程池中。
43. synchronized和ReentrantLock的區別？
synchronized是和if、else、for、while一樣的關鍵字，ReentrantLock是類，這是二者的本質區別。既然ReentrantLock是類，那麼它就提供了比synchronized更多更靈活的特性，可以被繼承、可以有方法、可以有各種各樣的類變量，ReentrantLock比synchronized的擴展性體現在幾點上：
1）ReentrantLock可以對獲取鎖的等待時間進行設置，這樣就避免了死鎖
2）ReentrantLock可以獲取各種鎖的信息
3）ReentrantLock可以靈活地實現多路通知
另外，二者的鎖機制其實也是不一樣的。ReentrantLock底層調用的是Unsafe的park方法加鎖，synchronized操作的應該是對象頭中mark word，這點我不能確定。
44. synchronized、volatile、CAS比較
synchronized是悲觀鎖，屬於搶佔式，會引起其他線程阻塞。
volatile提供多線程共享變量可見性和禁止指令重排序優化。
CAS是基於衝突檢測的樂觀鎖（非阻塞）
45. sleep方法和wait方法有什麼區別?
這個問題常問，sleep方法和wait方法都可以用來放棄CPU一定的時間，不同點在於如果線程持有某個對象的監視器，sleep方法不會放棄這個對象的監視器，wait方法會放棄這個對象的監視器
46. ThreadLocal是什麼？有什麼用？
ThreadLocal是一個本地線程副本變量工具類。主要用於將私有線程和該線程存放的副本對象做一個映射，各個線程之間的變量互不干擾，在高併發場景下，可以實現無狀態的調用，特別適用於各個線程依賴不通的變量值完成操作的場景。
簡單說ThreadLocal就是一種以空間換時間的做法，在每個Thread裡面維護了一個以開地址法實現的ThreadLocal.ThreadLocalMap，把數據進行隔離，數據不共享，自然就沒有線程安全方面的問題了。
47.一個線程如果出現了運行時異常怎麼辦?
如果這個異常沒有被捕獲的話，這個線程就停止執行了。另外重要的一點是：如果這個線程持有某個某個對象的監視器，那麼這個對象監視器會被立即釋放
48. 線程的調度策略
線程調度器選擇優先級最高的線程運行，但是，如果發生以下情況，就會終止線程的運行：
1）線程體中調用了yield方法讓出了對cpu的佔用權利
2）線程體中調用了sleep方法使線程進入睡眠狀態
3）線程由於IO操作受到阻塞
4）另外一個更高優先級線程出現
5）在支持時間片的系統中，該線程的時間片用完
49. 怎麼喚醒一個阻塞的線程?
如果線程是因為調用了wait()、sleep()或者join()方法而導致的阻塞，可以中斷線程，並且通過拋出InterruptedException來喚醒它；如果線程遇到了IO阻塞，無能為力，因為IO是操作系統實現的，Java代碼並沒有辦法直接接觸到操作系統。
50. 你有哪些多線程開發良好的實踐?
- 給線程命名
- 最小化同步範圍
- 優先使用volatile
- 儘可能使用更高層次的併發工具而非wait和notify()來實現線程通信,如BlockingQueue,Semeaphore
- 優先使用併發容器而非同步容器.
- 考慮使用線程池
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