Java面試問(wèn)題——線程全面詳解總結(jié)

一、多線程是什么？為什么要用多線程？

介紹多線程之前要介紹線程，介紹線程則離不開(kāi)進(jìn)程。

首先進(jìn)程 ：是一個(gè)正在執(zhí)行中的程序，每一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行都有一個(gè)執(zhí)行順序，該順序是一個(gè)執(zhí)行路徑，或者叫一個(gè)控制單元；

線程：就是進(jìn)程中的一個(gè)獨(dú)立控制單元，線程在控制著進(jìn)程的執(zhí)行。一個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)進(jìn)程。

多線程：一個(gè)進(jìn)程中不只有一個(gè)線程。

為什么要用多線程：

• 為了更好的利用cpu的資源，如果只有一個(gè)線程，則第二個(gè)任務(wù)必須等到第一個(gè)任務(wù)結(jié)束后才能進(jìn)行，如果使用多線程則在主線程執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)可以執(zhí)行其他任務(wù)，而不需要等待；
• 進(jìn)程之間不能共享數(shù)據(jù)，線程可以；
• 系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程需要為該進(jìn)程重新分配系統(tǒng)資源，創(chuàng)建線程代價(jià)比較??；
• Java語(yǔ)言內(nèi)置了多線程功能支持，簡(jiǎn)化了java多線程編程。

二、線程的生命周期：

新建 ：從新建一個(gè)線程對(duì)象到程序start() 這個(gè)線程之間的狀態(tài)，都是新建狀態(tài)；

就緒 ：線程對(duì)象調(diào)用start()方法后，就處于就緒狀態(tài)，等到JVM里的線程調(diào)度器的調(diào)度；

運(yùn)行 ：就緒狀態(tài)下的線程在獲取CPU資源后就可以執(zhí)行run(),此時(shí)的線程便處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)的線程可變?yōu)榫途w、阻塞及死亡三種狀態(tài)。

等待/阻塞/睡眠 ：在一個(gè)線程執(zhí)行了sleep（睡眠）、suspend（掛起）等方法后會(huì)失去所占有的資源，從而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，在睡眠結(jié)束后可重新進(jìn)入就緒狀態(tài)。

終止 ：run（）方法完成后或發(fā)生其他終止條件時(shí)就會(huì)切換到終止?fàn)顟B(tài)。

三、創(chuàng)建線程的方法（還有其他方法）：

1、繼承Thread類(lèi)：

步驟： 、定義類(lèi)繼承Thread；

• 復(fù)寫(xiě)Thread類(lèi)中的run方法；

目的：將自定義代碼存儲(chǔ)在run方法，讓線程運(yùn)行

• 調(diào)用線程的start方法：

該方法有兩步：?jiǎn)?dòng)線程，調(diào)用run方法。

2、實(shí)現(xiàn)Runnable接口：接口應(yīng)該由那些打算通過(guò)某一線程執(zhí)行其實(shí)例的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。類(lèi)必須定義一個(gè)稱為run 的無(wú)參方法。

實(shí)現(xiàn)步驟： 、定義類(lèi)實(shí)現(xiàn)Runnable接口

• 覆蓋Runnable接口中的run方法
  將線程要運(yùn)行的代碼放在該run方法中。
• 通過(guò)Thread類(lèi)建立線程對(duì)象。
• 將Runnable接口的子類(lèi)對(duì)象作為實(shí)際參數(shù)傳遞給Thread類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)。
  自定義的run方法所屬的對(duì)象是Runnable接口的子類(lèi)對(duì)象。所以要讓線程執(zhí)行指定對(duì)象的run方法就要先明確run方法所屬對(duì)象
• 調(diào)用Thread類(lèi)的start方法開(kāi)啟線程并調(diào)用Runnable接口子類(lèi)的run方法。

3、通過(guò)Callable和Future創(chuàng)建線程：

實(shí)現(xiàn)步驟：

• 創(chuàng)建Callable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，并實(shí)現(xiàn)call()方法，改方法將作為線程執(zhí)行體，且具有返回值。
• 創(chuàng)建Callable實(shí)現(xiàn)類(lèi)的實(shí)例，使用FutrueTask類(lèi)進(jìn)行包裝Callable對(duì)象，F(xiàn)utureTask對(duì)象封裝了Callable對(duì)象的call()方法的返回值
• 使用FutureTask對(duì)象作為T(mén)hread對(duì)象啟動(dòng)新線程。
• 調(diào)用FutureTask對(duì)象的get（）方法獲取子線程執(zhí)行結(jié)束后的返回值。

四、繼承Thread類(lèi)和實(shí)現(xiàn)Runnable接口、實(shí)現(xiàn)Callable接口的區(qū)別。

繼承Thread：線程代碼存放在Thread子類(lèi)run方法中。

• 優(yōu)勢(shì)：編寫(xiě)簡(jiǎn)單，可直接用this.getname（）獲取當(dāng)前線程，不必使用Thread.currentThread（）方法。
• 劣勢(shì)：已經(jīng)繼承了Thread類(lèi)，無(wú)法再繼承其他類(lèi)。

實(shí)現(xiàn)Runnable：線程代碼存放在接口的子類(lèi)的run方法中。

• 優(yōu)勢(shì)：避免了單繼承的局限性、多個(gè)線程可以共享一個(gè)target對(duì)象，非常適合多線程處理同一份資源的情形。
• 劣勢(shì)：比較復(fù)雜、訪問(wèn)線程必須使用Thread.currentThread（）方法、無(wú)返回值。

實(shí)現(xiàn)Callable：

• 優(yōu)勢(shì)：有返回值、避免了單繼承的局限性、多個(gè)線程可以共享一個(gè)target對(duì)象，非常適合多線程處理同一份資源的情形。
• 劣勢(shì)：比較復(fù)雜、訪問(wèn)線程必須使用Thread.currentThread（）方法建議使用實(shí)現(xiàn)接口的方式創(chuàng)建多線程。

五、線程狀態(tài)管理

1、線程睡眠---sleep：

線程睡眠的原因：線程執(zhí)行的太快，或需要強(qiáng)制執(zhí)行到下一個(gè)線程。

線程睡眠的方法（兩個(gè)）：sleep（long millis）在指定的毫秒數(shù)內(nèi)讓正在執(zhí)行的線程休眠。

sleep（long millis，int nanos）在指定的毫秒數(shù)加指定的納秒數(shù)內(nèi)讓正在執(zhí)行的線程休眠。

線程睡眠的代碼演示：

public class SynTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new CountDown(),"倒計(jì)時(shí)").start();
    }
}
class CountDown implements Runnable{
    int time = 10;
    public void run() {
        while (true) {
            if(time>=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + time--);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    //睡眠時(shí)間為1秒
                }
                catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

每隔一秒則會(huì)打印一次，打印結(jié)果為：

倒計(jì)時(shí):10
倒計(jì)時(shí):9
倒計(jì)時(shí):8
倒計(jì)時(shí):7
倒計(jì)時(shí):6
倒計(jì)時(shí):5
倒計(jì)時(shí):4
倒計(jì)時(shí):3
倒計(jì)時(shí):2
倒計(jì)時(shí):1
倒計(jì)時(shí):0

擴(kuò)展：
Java線程調(diào)度是Java多線程的核心，只有良好的調(diào)度，才能充分發(fā)揮系統(tǒng)的性能，提高程序的執(zhí)行效率。但是不管程序員怎么編寫(xiě)調(diào)度，只能最大限度的影響線程執(zhí)行的次序，而不能做到精準(zhǔn)控制。因?yàn)槭褂胹leep方法之后，線程是進(jìn)入阻塞狀態(tài)的，只有當(dāng)睡眠的時(shí)間結(jié)束，才會(huì)重新進(jìn)入到就緒狀態(tài)，而就緒狀態(tài)進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)，是由系統(tǒng)控制的，我們不可能精準(zhǔn)的去干涉它，所以如果調(diào)用Thread.sleep(1000)使得線程睡眠1秒，可能結(jié)果會(huì)大于1秒。

總結(jié)

同步的前提：

1. 必須要有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的線程。
2. 必須是多個(gè)線程使用同一個(gè)鎖。
3. 必須保證同步中只能有一個(gè)線程在運(yùn)行。
4. 只能同步方法，不能同步變量和類(lèi)。
5. 不必同步類(lèi)中所有方法，類(lèi)可以擁有同步和非同步的方法。
6. 如果一個(gè)線程在對(duì)象上獲得一個(gè)鎖，就沒(méi)有任何其他線程可以進(jìn)入（該對(duì)象的）類(lèi)中的任何一個(gè)同步方法。
7. 線程睡眠時(shí)，它所持的任何鎖都不會(huì)釋放。
   • 好處：解決了多線程的安全問(wèn)題。
   • 弊端：多個(gè)線程需要判斷，消耗資源，降低效率。

如何找問(wèn)題？

1. 明確哪些代碼是多線程運(yùn)行代碼。
2. 明確共享數(shù)據(jù)。
3. 明確多線程運(yùn)行代碼中哪些語(yǔ)句是操作共享數(shù)據(jù)的。

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