《面试专题-----经典高频面试题收集三》解锁 Java 面试的关键：深度解析并发编程基础篇高频经典面试题（第三篇）

并发编程面试题

1.什么是进程、线程、协程，他们之间的关系是怎样的

进程: 本质上是?个独?执?的程序，进程是操作系统进?资源分配和调度的基本概念，操作系统进?资源分配和调度的?个独?单位

线程:是操作系统能够进?运算调度的最?单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。?个进程中可以并发多个线程，每条线程执?不同的任务，切换受系统控制
 
协程: ?称为微线程，是?种?户态的轻量级线程，协程不像线程和进程需要进?系统内核上的上下?切换，协程的上下?切换是由?户??决定的，有??的上下?，所以说是轻量级的线程，也称之为?户级别的线程，?个线程可以多个协程，线程进程都是同步机制，?协程则是异步 

Java的原?语法中并没有实现协程，?前python、Lua和GO等语??持

关系：?个进程可以有多个线程，它允许计算机同时运?两个或多个程序。线程是进程的最?执?单位，CPU的调度切换的是进程和线程，进程和线程多了之后调度会消耗?量的CPU，CPU上真正运?的是线程，线程可以对应多个协程

2.协程对于多线程有什么优缺点吗

优点： 
    ?常快速的上下?切换，不?系统内核的上下?切换，减?开销 
    单线程即可实现?并发，单核CPU可以?持上万的协程 
    由于只有?个线程，也不存在同时写变量的冲突，在协程中控制共享资源不需要加锁 缺点： 
    协程?法利?多核资源，本质也是个单线程 
    协程需要和进程配合才能运?在多CPU上 
    ?前java没成熟的第三?库，存在?险 
    调试debug存在难度，不利于发现问题

3.说下并发和并行的区别，举些例子说下

并发 concurrency： 
    ?台处理器上同时处理任务, 这个同时实际上是交替处理多个任务，程序中可以同时拥有两个或者多个线程，当有多个线程在操作时，如果系统只有?个CPU，则它根本不可能真正同时进??个以上的线程，它只能把CPU运?时间划分成若?个时间段，再将时间段分配给各个线程执?
    
并? parallellism： 
    多个CPU上同时处理多个任务，?个CPU执??个进程时，另?个CPU可以执?另?个进程，两个进程互不抢占CPU资源，可以同时进?   

并发指在?段时间内宏观上去处理多个任务。 并?指同?个时刻，多个任务确实真的同时运?  
例?： 
    并发是??多?，听课和看电影，但是CPU?脑只有?个，所以轮着来 
    并?：?影忍者中的影分身，有多个你出现，可以分别做不同的事情 
    
?个项?经理A和3个程序B C D的故事 
单线程 
    并发：A给B讲完需求，B??去实现，期间A继续给C和D讲，不?等待某个程序员去完成，期间项?经理没空闲下来 
    并?：直接找3个项?经理分别分配给3个程序员

4.Java里面实现多线程有哪几种方式，有什么不同，比较常用哪种

●继承Thread
//继承Thread，重写??run?法，创建实例，执?start 
//优点：代码编写最简单直接操作 
//缺点：没返回值，继承?个类后，没法继承其他的类，拓展性差

public class ThreadDemo1 extends Thread {  
    @Override  
    public void run() {  
        System.out.println("继承Thread实现多线程，名 称："+Thread.currentThread().getName());  
    } 
}

public static void main(String[] args) {  
    ThreadDemo1 threadDemo1 = new ThreadDemo1();  
    threadDemo1.setName("demo1");  
    threadDemo1.start();  
    System.out.println("主线程名称："+Thread.currentThread().getName()); 
}



●实现Runnable
//?定义类实现Runnable，实现??run?法，创建Thread类，使?Runnable接?的实现对象作为参数传递给Thread对象，调?Strat?法 
//优点：线程类可以实现多个?接?，可以再继承?个类 
//缺点：没返回值，不能直接启动，需要通过构造?个Thread实例传递进去启动

//JDK8之后采?lambda表达式 
public static void main(String[] args) {  
    Thread thread = new Thread(()->{  
    System.out.println("通过Runnable实现多线程，名 称："+Thread.currentThread().getName());  }
    );  
    thread.setName("demo2");  
    thread.start();  
    System.out.println("主线程名称："+Thread.currentThread().getName()); }



●通过Callable和FutrueTask方式
//创建callable接?的实现类，并实现call?法，结合FutureTask类包装Callable对象，实现多线程 
//优点：有返回值，拓展性也? 
//缺点：jdk5以后才?持，需要重写call?法，结合多个类?如FutureTask和Thread类

public class MyTask implements Callable {  
    @Override
    public Object call() throws Exception {      System.out.println("通过Callable实现多线程，名 称："+Thread.currentThread().getName());  return "这是返回值";  
    } 
}

public static void main(String[] args) {  
    FutureTask futureTask = new FutureTask<>(()->{  System.out.println("通过Callable实现多线程，名 称："+Thread.currentThread().getName());  
    return "这是返回值";  
    });
    
    Thread thread = new Thread(futureTask); 
    thread.setName("demo3");  
    thread.start();  
    System.out.println("主线程名 称:"+Thread.currentThread().getName());
    
    try {  
        System.out.println(futureTask.get());  
    } catch (InterruptedException e) {  
        //阻塞等待中被中断，则抛出  
        e.printStackTrace();  
    } catch (ExecutionException e) {  
        //执?过程发送异常被抛出  
        e.printStackTrace();  
    }  
}


●通过线程池创建线程
//?定义Runnable接?，实现run?法，创建线程池，调?执??法并传?对象 
//优点：安全?性能，复?线程 
//缺点: jdk5后才?持，需要结合Runnable进?使?

public class ThreadDemo4 implements Runnable {  
    @Override  
    public void run() {  
    System.out.println("通过线程池+runnable实现多线程，名 称："+Thread.currentThread().getName());  
    } 
}

public static void main(String[] args) {  
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);  
    for(int i=0;i<10;i++){  
        executorService.execute(new ThreadDemo4());  
    }  
    System.out.println("主线程名 称:"+Thread.currentThread().getName());  
    //关闭线程池  
    executorService.shutdown();
}



●一般常用的Runnable和线程池

5.java线程常见的基本状态有哪些，这些状态分别是做什么的
JDK的线程状态分6种，JVM??9种，我们?般说JDK的线程状态 。

常?的5种状态：
    创建(NEW): ?成线程对象，但是并没有调?该对象start(), new Thread()  
    就绪(Runnable)：当调?线程对象的start()?法，线程就进?就绪状态，但是此刻线程调度还没把该线程设置为当前线程，就是没获得CPU使?权。如果线程运?后，从等待或者睡眠中回来之后，也会进?就绪状态。注意:有些?档把就绪和运?两种状态统?称为 “运?中” 
    运?(Running) 程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，即获得CPU使?权，这个时候线程进?运?状态，开始运?run??的逻辑 
    阻塞(Blocked) 等待阻塞：进?该状态的线程需要等待其他线程作出?定动作(通知或中断)，这种状态的话CPU不会分配过来，他们需要被唤醒，可能也会?限等待下去。?如调?wait(状态就会变成 WAITING状态)，也可能通过调?sleep(状态就会变成TIMED_WAITING), join或者发出IO请求，阻塞结束后线程重新进?就绪状态 
    同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败，即锁被其他线程占?，它就会进?同步阻塞状态 
    备注：相关资料会?细分下?的状态  
        等待(WAITING)：进?该状态的线程需要等待其他线程做出?些特定动作（通知或中断）
        超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后??返回 
    死亡(TERMINATED):?个线程run?法执?结束，该线程就死亡了，不能进?就绪状态

6.是否了解多线程开发里面的常用方法，sleep/yield/join wait/notify/notifyAll

sleep 属于线程Thread的?法，让线程暂缓执?，等待预计时间之后再恢复，交出CPU使?权，不会释放锁，进?阻塞状态TIME_WAITGING，睡眠结束变为就绪Runnable 

yield 属于线程Thread的?法  t1/t2/t3 暂停当前线程的对象，去执?其他线程 交出CPU使?权，不会释放锁，和sleep类似 
作?：让相同优先级的线程轮流执?，但是不保证?定轮流 
注意：不会让线程进?阻塞状态，直接变为就绪Runnable，只需要重新获得CPU使?权 

join 属于线程Thread的?法 在主线程上运?调?该?法，会让主线程休眠，不会释放已经持有的对象锁 让调?join?法的线程先执?完毕，在执?其他线程 类似让救护?警?优先通过 

wait 属于Object的?法 当前线程调?对象的wait?法，会释放锁，进?线程的等待队列 需要依靠notify或者notifyAll唤醒，或者wait(timeout)时间?动唤醒 

notify 属于Object的?法 唤醒在对象监视器上等待的单个线程，选择是任意的 

notifyAll 属于Object的?法 唤醒在对象监视器上等待的全部线程

7.画一下线程状态转换图和这些转换过程中常见的api也标记一下

8.举例几个平时遇到的多线程场景

异步任务：?户注册、记录?志、数据解析
定时任务：定期备份?志、备份数据库
分布式计算：Hadoop处理任务mapreduce，master-wark(单机单进程) 
服务器编程：Socket?络编程，?个连接?个线程

9.举几个不是线程安全的结构
HashMap ArrayList LinkedList

10.Java中可以有哪些方法保证线程安全

加锁，?如synchronized/ReentrantLock 
使?volatile声明变量，轻量级同步，不能保证原?性(需要解释) 
使?线程安全类(原?类AtomicXXX，并发容器，同步容器）
CopyOnWriteArrayList/ConcurrentHashMap等 
ThreadLocal本地私有变量/信号量Semaphore等

11.了解volatile吗？能否解释下，然后这和synchronized有什么大的区别

volatile是轻量级的synchronized，保证了共享变量的可?性，被volatile关键字修饰的变量，如果值发?了变化，其他线程?刻可?，避免出现脏读现象
volatile：保证可?性，但是不能保证原?性 
synchronized：保证可?性，也保证原?性 

使?场景 
1、不能修饰写?操作依赖当前值的变量，?如num++、num=num+1,不是原?操作，?眼看起来是，但是JVM字节码层?不??步 
2、由于禁?了指令重排，所以JVM相关的优化没了，效率会偏弱

12.为什么会出现脏读

JAVA内存模型简称：JMM 
JVM规定所有的变量存在在主内存，每个线程有??的?作内存，线程对变量的操作都在?作内存中进?，不能直接对主内存就?操作
使?volatile修饰变量 每次读取前必须从主内存获取最新的值 每次写?需要?刻写到主内存中
volatile关键字修修饰的变量随时看到的??的最新值，假如线程1对变量v进?修改，那么线程2 是可以?上看?

13.volatile可以避免指令重排，解释一下为什么

指令重排序分两类：编译器重排序和运?时重排序 
JVM在编译java代码或者CPU执?JVM字节码时，对现有的指令进?重新排序，主要?的是优化运?效率(不改变程序结果的前提) 

int a = 3 //1 
int b = 4 //2 
int c = 5 //3  
int h = a*b*c //4 

定义顺序 1,2,3,4 计算顺序 1,3,2,4 和 2,1,3,4 结果都是?样 
虽然指令重排序可以提?执?效率，但是多线程上可能会影响结果，有什么解决办法？ 
解决办法：内存屏障 
解释：内存屏障是屏障指令，使CPU对屏障指令之前和之后的内存操作执?结果的?种约束

14.知道happens-before吗，能否简单解释一下

先?发?原则，volatile的内存可?性就体现了该原则之?

例?： 
//线程A操作 
int k = 1; 
//线程B操作 
int j = k; 
//线程C操作 
int k = 2;

分析： 
假设线程A中的操作“k=1”先?发?于线程B的操作“j=k”，那确定在线程B的操作执?后，变量j的值 ?定等于1，依据有两个：?是先?发?原则，“k=1”的结果可以被观察到；?是第三者线程C还没出现，线程A操作结束之后没有其他线程会修改变量k的值。 
但是考虑线程C出现了，保持线程A和线程B之间的先?发?关系，线程C出现在线程A和线程B的操作之间，但是线程C与线程B没有先?发?关系，那j的值会是多少？答案是1和2都有可能，因为线程C对变量k的影响可能会被线程B观察到，也可能不会，所以线程B就存在读取到不符合预期数据的?险，不具备多线程安全性

??原则(对这个不理解，?定要去补充相关博?知识) 
1、程序次序规则 
2、管程锁定规则 
3、volatile变量规则 
4、线程启动规则 
5、线程中断规则 
6、线程终?规则 
7、对象终结规则 
8、传递性

结语
这部分是第三篇高频经典面试题学习分享，欢迎大家讨论学习分享，你的三连是我最大的动力，第四期会马上出哦，敬请期待