50道Java多線程面試題

2014-09-02 09:57:50來源:ImportNew作者:李廣

許多 Java 程序員在面試前才會去看面試題,這很正常。因為收集面試題和練習(xí)很花時間,所以我從許多面試者那里收集了 Java 多線程和并發(fā)相關(guān)的 50 個熱門問題。我只收集了比較新的面試題且沒有提供全部答案。想必聰明的你對這些問題早就心中有數(shù)了……

不管你是新程序員還是老手,你一定在面試中遇到過有關(guān)線程的問題。Java 語言一個重要的特點就是內(nèi)置了對并發(fā)的支持,讓 Java 大受企業(yè)和程序員的歡迎。大多數(shù)待遇豐厚的 Java 開發(fā)職位都要求開發(fā)者精通多線程技術(shù)并且有豐富的 Java 程序開發(fā)、調(diào)試、優(yōu)化經(jīng)驗,所以線程相關(guān)的問題在面試中經(jīng)常會被提到。

在典型的 Java 面試中, 面試官會從線程的基本概念問起, 如:為什么你需要使用線程, 如何創(chuàng)建線程,用什么方式創(chuàng)建線程比較好(比如:繼承 thread 類還是調(diào)用 Runnable 接口),然后逐漸問到并發(fā)問題像在 Java 并發(fā)編程的過程中遇到了什么挑戰(zhàn),Java 內(nèi)存模型,JDK1.5 引入了哪些更高階的并發(fā)工具,并發(fā)編程常用的設(shè)計模式,經(jīng)典多線程問題如生產(chǎn)者消費者,哲學(xué)家就餐,讀寫器或者簡單的有界緩沖區(qū)問題。僅僅知道線程的基本概念是遠遠不夠的, 你必須知道如何處理死鎖,競態(tài)條件,內(nèi)存沖突和線程安全等并發(fā)問題。掌握了這些技巧,你就可以輕松應(yīng)對多線程和并發(fā)面試了。

許多 Java 程序員在面試前才會去看面試題,這很正常。因為收集面試題和練習(xí)很花時間,所以我從許多面試者那里收集了 Java 多線程和并發(fā)相關(guān)的 50 個熱門問題。我只收集了比較新的面試題且沒有提供全部答案。想必聰明的你對這些問題早就心中有數(shù)了, 如果遇到不懂的問題,你可以用 Google 找到答案。若你實在找不到答案,可以在文章的評論中向我求助。你也可以在這找到一些答案 Java 線程問答 Top 12。

50 道 Java 線程面試題

下面是 Java 線程相關(guān)的熱門面試題,你可以用它來好好準(zhǔn)備面試。

1) 什么是線程?

線程是操作系統(tǒng)能夠進行運算調(diào)度的最小單位,它被包含在進程之中,是進程中的實際運作單位。程序員可以通過它進行多處理器編程,你可以使用多線程對運算密集型任務(wù)提速。比如,如果一個線程完成一個任務(wù)要 100 毫秒,那么用十個線程完成改任務(wù)只需 10 毫秒。Java 在語言層面對多線程提供了卓越的支持,它也是一個很好的賣點。欲了解更多詳細信息請點擊這里。

2) 線程和進程有什么區(qū)別?

線程是進程的子集,一個進程可以有很多線程,每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。不同的進程使用不同的內(nèi)存空間,而所有的線程共享一片相同的內(nèi)存空間。別把它和棧內(nèi)存搞混,每個線程都擁有單獨的棧內(nèi)存用來存儲本地數(shù)據(jù)。更多詳細信息請點擊這里。

3) 如何在 Java 中實現(xiàn)線程?

在語言層面有兩種方式。java.lang.Thread 類的實例就是一個線程但是它需要調(diào)用 java.lang.Runnable 接口來執(zhí)行,由于線程類本身就是調(diào)用的 Runnable 接口所以你可以繼承 java.lang.Thread 類或者直接調(diào)用 Runnable 接口來重寫 run ()方法實現(xiàn)線程。更多詳細信息請點擊這里.

4) 用 Runnable 還是 Thread?

這個問題是上題的后續(xù),大家都知道我們可以通過繼承 Thread 類或者調(diào)用 Runnable 接口來實現(xiàn)線程,問題是,那個方法更好呢?什么情況下使用它?這個問題很容易回答,如果你知道 Java 不支持類的多重繼承,但允許你調(diào)用多個接口。所以如果你要繼承其他類,當(dāng)然是調(diào)用 Runnable 接口好了。更多詳細信息請點擊這里。

6) Thread 類中的 start () 和 run () 方法有什么區(qū)別?

這個問題經(jīng)常被問到,但還是能從此區(qū)分出面試者對 Java 線程模型的理解程度。start ()方法被用來啟動新創(chuàng)建的線程,而且 start ()內(nèi)部調(diào)用了 run ()方法,這和直接調(diào)用 run ()方法的效果不一樣。當(dāng)你調(diào)用 run ()方法的時候,只會是在原來的線程中調(diào)用,沒有新的線程啟動,start ()方法才會啟動新線程。更多討論請點擊這里

7) Java 中 Runnable 和 Callable 有什么不同?

Runnable 和 Callable 都代表那些要在不同的線程中執(zhí)行的任務(wù)。Runnable 從 JDK1.0 開始就有了,Callable 是在 JDK1.5 增加的。它們的主要區(qū)別是 Callable 的 call () 方法可以返回值和拋出異常,而 Runnable 的 run ()方法沒有這些功能。Callable 可以返回裝載有計算結(jié)果的 Future 對象。我的博客有更詳細的說明。

8) Java 中 CyclicBarrier 和 CountDownLatch 有什么不同?

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用來讓一組線程等待其它線程。與 CyclicBarrier 不同的是,CountdownLatch 不能重新使用。點此查看更多信息和示例代碼

9) Java 內(nèi)存模型是什么?

Java 內(nèi)存模型規(guī)定和指引 Java 程序在不同的內(nèi)存架構(gòu)、CPU 和操作系統(tǒng)間有確定性地行為。它在多線程的情況下尤其重要。Java 內(nèi)存模型對一個線程所做的變動能被其它線程可見提供了保證,它們之間是先行發(fā)生關(guān)系。這個關(guān)系定義了一些規(guī)則讓程序員在并發(fā)編程時思路更清晰。比如,先行發(fā)生關(guān)系確保了:

  • 線程內(nèi)的代碼能夠按先后順序執(zhí)行,這被稱為程序次序規(guī)則。
  • 對于同一個鎖,一個解鎖操作一定要發(fā)生在時間上后發(fā)生的另一個鎖定操作之前,也叫做管程鎖定規(guī)則。
  • 前一個對volatile的寫操作在后一個volatile的讀操作之前,也叫volatile變量規(guī)則。
  • 一個線程內(nèi)的任何操作必需在這個線程的 start ()調(diào)用之后,也叫作線程啟動規(guī)則。
  • 一個線程的所有操作都會在線程終止之前,線程終止規(guī)則。
  • 一個對象的終結(jié)操作必需在這個對象構(gòu)造完成之后,也叫對象終結(jié)規(guī)則。
  • 可傳遞性

我強烈建議大家閱讀《Java 并發(fā)編程實踐》第十六章來加深對 Java 內(nèi)存模型的理解。

10) Java 中的 volatile 變量是什么?

volatile 是一個特殊的修飾符,只有成員變量才能使用它。在 Java 并發(fā)程序缺少同步類的情況下,多線程對成員變量的操作對其它線程是透明的。volatile 變量可以保證下一個讀取操作會在前一個寫操作之后發(fā)生,就是上一題的 volatile 變量規(guī)則。點擊這里查看更多 volatile 的相關(guān)內(nèi)容。

11) 什么是線程安全?Vector 是一個線程安全類嗎? (詳見這里)

如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行,而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結(jié)果和單線程運行的結(jié)果是一樣的,而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的,就是線程安全的。一個線程安全的計數(shù)器類的同一個實例對象在被多個線程使用的情況下也不會出現(xiàn)計算失誤。很顯然你可以將集合類分成兩組,線程安全和非線程安全的。Vector 是用同步方法來實現(xiàn)線程安全的, 而和它相似的 ArrayList 不是線程安全的。

12) Java 中什么是競態(tài)條件? 舉個例子說明。

競態(tài)條件會導(dǎo)致程序在并發(fā)情況下出現(xiàn)一些 bugs。多線程對一些資源的競爭的時候就會產(chǎn)生競態(tài)條件,如果首先要執(zhí)行的程序競爭失敗排到后面執(zhí)行了,那么整個程序就會出現(xiàn)一些不確定的 bugs。這種 bugs 很難發(fā)現(xiàn)而且會重復(fù)出現(xiàn),因為線程間的隨機競爭。一個例子就是無序處理,詳見答案。

13) Java 中如何停止一個線程?

Java 提供了很豐富的 API 但沒有為停止線程提供 API。JDK 1.0 本來有一些像 stop (), suspend () 和 resume ()的控制方法但是由于潛在的死鎖威脅因此在后續(xù)的 JDK 版本中他們被棄用了,之后 Java API 的設(shè)計者就沒有提供一個兼容且線程安全的方法來停止一個線程。當(dāng) run () 或者 call () 方法執(zhí)行完的時候線程會自動結(jié)束,如果要手動結(jié)束一個線程,你可以用 volatile 布爾變量來退出 run ()方法的循環(huán)或者是取消任務(wù)來中斷線程。點擊這里查看示例代碼。

14) 一個線程運行時發(fā)生異常會怎樣?

這是我在一次面試中遇到的一個很刁鉆的 Java 面試題, 簡單的說,如果異常沒有被捕獲該線程將會停止執(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內(nèi)嵌接口。當(dāng)一個未捕獲異常將造成線程中斷的時候 JVM 會使用 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 ()方法進行處理。

15) 如何在兩個線程間共享數(shù)據(jù)?

你可以通過共享對象來實現(xiàn)這個目的,或者是使用像阻塞隊列這樣并發(fā)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這篇教程《Java 線程間通信》(涉及到在兩個線程間共享對象)用 wait 和 notify 方法實現(xiàn)了生產(chǎn)者消費者模型。

16) Java 中 notify 和 notifyAll 有什么區(qū)別?

這又是一個刁鉆的問題,因為多線程可以等待單監(jiān)控鎖,Java API 的設(shè)計人員提供了一些方法當(dāng)?shù)却龡l件改變的時候通知它們,但是這些方法沒有完全實現(xiàn)。notify ()方法不能喚醒某個具體的線程,所以只有一個線程在等待的時候它才有用武之地。而 notifyAll ()喚醒所有線程并允許他們爭奪鎖確保了至少有一個線程能繼續(xù)運行。我的博客有更詳細的資料和示例代碼。

17) 為什么 wait, notify 和 notifyAll 這些方法不在 thread 類里面?

這是個設(shè)計相關(guān)的問題,它考察的是面試者對現(xiàn)有系統(tǒng)和一些普遍存在但看起來不合理的事物的看法;卮疬@些問題的時候,你要說明為什么把這些方法放在 Object 類里是有意義的,還有不把它放在 Thread 類里的原因。一個很明顯的原因是 JAVA 提供的鎖是對象級的而不是線程級的,每個對象都有鎖,通過線程獲得。如果線程需要等待某些鎖那么調(diào)用對象中的 wait ()方法就有意義了。如果 wait ()方法定義在 Thread 類中,線程正在等待的是哪個鎖就不明顯了。簡單的說,由于 wait,notify 和 notifyAll 都是鎖級別的操作,所以把他們定義在 Object 類中因為鎖屬于對象。你也可以查看這篇文章了解更多。

18) 什么是 ThreadLocal 變量?

ThreadLocal 是 Java 里一種特殊的變量。每個線程都有一個 ThreadLocal 就是每個線程都擁有了自己獨立的一個變量,競爭條件被徹底消除了。它是為創(chuàng)建代價高昂的對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,因為那個類創(chuàng)建代價高昂且每次調(diào)用都需要創(chuàng)建不同的實例所以不值得在局部范圍使用它,如果為每個線程提供一個自己獨有的變量拷貝,將大大提高效率。首先,通過復(fù)用減少了代價高昂的對象的創(chuàng)建個數(shù)。其次,你在沒有使用高代價的同步或者不變性的情況下獲得了線程安全。線程局部變量的另一個不錯的例子是 ThreadLocalRandom 類,它在多線程環(huán)境中減少了創(chuàng)建代價高昂的 Random 對象的個數(shù)。查看答案了解更多。

19) 什么是 FutureTask?

在 Java 并發(fā)程序中 FutureTask 表示一個可以取消的異步運算。它有啟動和取消運算、查詢運算是否完成和取回運算結(jié)果等方法。只有當(dāng)運算完成的時候結(jié)果才能取回,如果運算尚未完成 get 方法將會阻塞。一個 FutureTask 對象可以對調(diào)用了 Callable 和 Runnable 的對象進行包裝,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。

20) Java 中 interrupted 和 isInterruptedd 方法的區(qū)別?

interrupted () 和 isInterrupted ()的主要區(qū)別是前者會將中斷狀態(tài)清除而后者不會。Java 多線程的中斷機制是用內(nèi)部標(biāo)識來實現(xiàn)的,調(diào)用Thread.interrupt ()來中斷一個線程就會設(shè)置中斷標(biāo)識為 true。當(dāng)中斷線程調(diào)用靜態(tài)方法Thread.interrupted ()來檢查中斷狀態(tài)時,中斷狀態(tài)會被清零。而非靜態(tài)方法 isInterrupted ()用來查詢其它線程的中斷狀態(tài)且不會改變中斷狀態(tài)標(biāo)識。簡單的說就是任何拋出 InterruptedException 異常的方法都會將中斷狀態(tài)清零。無論如何,一個線程的中斷狀態(tài)有有可能被其它線程調(diào)用中斷來改變。

21) 為什么 wait 和 notify 方法要在同步塊中調(diào)用?

主要是因為 Java API 強制要求這樣做,如果你不這么做,你的代碼會拋出 IllegalMonitorStateException 異常。還有一個原因是為了避免 wait 和 notify 之間產(chǎn)生競態(tài)條件。

22) 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)的線程可能會收到錯誤警報和偽喚醒,如果不在循環(huán)中檢查等待條件,程序就會在沒有滿足結(jié)束條件的情況下退出。因此,當(dāng)一個等待線程醒來時,不能認(rèn)為它原來的等待狀態(tài)仍然是有效的,在 notify ()方法調(diào)用之后和等待線程醒來之前這段時間它可能會改變。這就是在循環(huán)中使用 wait ()方法效果更好的原因,你可以在 Eclipse 中創(chuàng)建模板調(diào)用 wait 和 notify 試一試。如果你想了解更多關(guān)于這個問題的內(nèi)容,我推薦你閱讀《Effective Java》這本書中的線程和同步章節(jié)。

23) 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)的時候會導(dǎo)致爭用,阻礙了系統(tǒng)的擴展性。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)提高了可擴展性。更多內(nèi)容詳見答案。

24) Java 中堆和棧有什么不同?

為什么把這個問題歸類在多線程和并發(fā)面試題里?因為棧是一塊和線程緊密相關(guān)的內(nèi)存區(qū)域。每個線程都有自己的棧內(nèi)存,用于存儲本地變量,方法參數(shù)和棧調(diào)用,一個線程中存儲的變量對其它線程是不可見的。而堆是所有線程共享的一片公用內(nèi)存區(qū)域。對象都在堆里創(chuàng)建,為了提升效率線程會從堆中弄一個緩存到自己的棧,如果多個線程使用該變量就可能引發(fā)問題,這時 volatile 變量就可以發(fā)揮作用了,它要求線程從主存中讀取變量的值。

更多內(nèi)容詳見答案。

25) 什么是線程池? 為什么要使用它?

創(chuàng)建線程要花費昂貴的資源和時間,如果任務(wù)來了才創(chuàng)建線程那么響應(yīng)時間會變長,而且一個進程能創(chuàng)建的線程數(shù)有限。為了避免這些問題,在程序啟動的時候就創(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。比如單線程池,每次處理一個任務(wù);數(shù)目固定的線程池或者是緩存線程池(一個適合很多生存期短的任務(wù)的程序的可擴展線程池)。更多內(nèi)容詳見這篇文章

26) 如何寫代碼來解決生產(chǎn)者消費者問題?

在現(xiàn)實中你解決的許多線程問題都屬于生產(chǎn)者消費者模型,就是一個線程生產(chǎn)任務(wù)供其它線程進行消費,你必須知道怎么進行線程間通信來解決這個問題。比較低級的辦法是用 wait 和 notify 來解決這個問題,比較贊的辦法是用 Semaphore 或者 BlockingQueue 來實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者模型,這篇教程有實現(xiàn)它。

27) 如何避免死鎖?

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Java 多線程中的死鎖

死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執(zhí)行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象,若無外力作用,它們都將無法推進下去。這是一個嚴(yán)重的問題,因為死鎖會讓你的程序掛起無法完成任務(wù),死鎖的發(fā)生必須滿足以下四個條件:

  • 互斥條件:一個資源每次只能被一個進程使用。
  • 請求與保持條件:一個進程因請求資源而阻塞時,對已獲得的資源保持不放。
  • 不剝奪條件:進程已獲得的資源,在末使用完之前,不能強行剝奪。
  • 循環(huán)等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。

避免死鎖最簡單的方法就是阻止循環(huán)等待條件,將系統(tǒng)中所有的資源設(shè)置標(biāo)志位、排序,規(guī)定所有的進程申請資源必須以一定的順序(升序或降序)做操作來避免死鎖。這篇教程有代碼示例和避免死鎖的討論細節(jié)。

28) Java 中活鎖和死鎖有什么區(qū)別?

這是上題的擴展,活鎖和死鎖類似,不同之處在于處于活鎖的線程或進程的狀態(tài)是不斷改變的,活鎖可以認(rèn)為是一種特殊的饑餓。一個現(xiàn)實的活鎖例子是兩個人在狹小的走廊碰到,兩個人都試著避讓對方好讓彼此通過,但是因為避讓的方向都一樣導(dǎo)致最后誰都不能通過走廊。簡單的說就是,活鎖和死鎖的主要區(qū)別是前者進程的狀態(tài)可以改變但是卻不能繼續(xù)執(zhí)行。

29) 怎么檢測一個線程是否擁有鎖?

我一直不知道我們竟然可以檢測一個線程是否擁有鎖,直到我參加了一次電話面試。在 java.lang.Thread 中有一個方法叫 holdsLock (),它返回 true 如果當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前線程擁有某個具體對象的鎖。你可以查看這篇文章了解更多。

30) 你如何在 Java 中獲取線程堆棧?

對于不同的操作系統(tǒng),有多種方法來獲得 Java 進程的線程堆棧。當(dāng)你獲取線程堆棧時,JVM 會把所有線程的狀態(tài)存到日志文件或者輸出到控制臺。在 Windows 你可以使用 Ctrl + Break 組合鍵來獲取線程堆棧,Linux 下用 kill -3 命令。你也可以用 jstack 這個工具來獲取,它對線程 id 進行操作,你可以用 jps 這個工具找到 id。

31) JVM 中哪個參數(shù)是用來控制線程的棧堆棧小的

這個問題很簡單, -Xss 參數(shù)用來控制線程的堆棧大小。你可以查看 JVM 配置列表來了解這個參數(shù)的更多信息。

32) Java 中 synchronized 和 ReentrantLock 有什么不同?

Java 在過去很長一段時間只能通過 synchronized 關(guān)鍵字來實現(xiàn)互斥,它有一些缺點。比如你不能擴展鎖之外的方法或者塊邊界,嘗試獲取鎖時不能中途取消等。Java 5 通過 Lock 接口提供了更復(fù)雜的控制來解決這些問題。 ReentrantLock 類實現(xiàn)了 Lock,它擁有與 synchronized 相同的并發(fā)性和內(nèi)存語義且它還具有可擴展性。你可以查看這篇文章了解更多

33) 有三個線程 T1,T2,T3,怎么確保它們按順序執(zhí)行?

在多線程中有多種方法讓線程按特定順序執(zhí)行,你可以用線程類的 join ()方法在一個線程中啟動另一個線程,另外一個線程完成該線程繼續(xù)執(zhí)行。為了確保三個線程的順序你應(yīng)該先啟動最后一個(T3 調(diào)用 T2,T2 調(diào)用 T1),這樣 T1 就會先完成而 T3 最后完成。你可以查看這篇文章了解更多。

34) Thread 類中的 yield 方法有什么作用?

Yield 方法可以暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對象,讓其它有相同優(yōu)先級的線程執(zhí)行。它是一個靜態(tài)方法而且只保證當(dāng)前線程放棄 CPU 占用而不能保證使其它線程一定能占用 CPU,執(zhí)行 yield ()的線程有可能在進入到暫停狀態(tài)后馬上又被執(zhí)行。點擊這里查看更多 yield 方法的相關(guān)內(nèi)容。

35) Java 中 ConcurrentHashMap 的并發(fā)度是什么?

ConcurrentHashMap 把實際 map 劃分成若干部分來實現(xiàn)它的可擴展性和線程安全。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用。欲了解更多并發(fā)度和內(nèi)部大小調(diào)整請閱讀我的文章 How ConcurrentHashMap works in Java

36) Java 中 Semaphore 是什么?

Java 中的 Semaphore 是一種新的同步類,它是一個計數(shù)信號。從概念上講,從概念上講,信號量維護了一個許可集合。如有必要,在許可可用前會阻塞每一個 acquire (),然后再獲取該許可。每個 release ()添加一個許可,從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。但是,不使用實際的許可對象,Semaphore 只對可用許可的號碼進行計數(shù),并采取相應(yīng)的行動。信號量常常用于多線程的代碼中,比如數(shù)據(jù)庫連接池。更多詳細信息請點擊這里。

37)如果你提交任務(wù)時,線程池隊列已滿。會時發(fā)會生什么?

這個問題問得很狡猾,許多程序員會認(rèn)為該任務(wù)會阻塞直到線程池隊列有空位。事實上如果一個任務(wù)不能被調(diào)度執(zhí)行那么 ThreadPoolExecutor’s submit ()方法將會拋出一個 RejectedExecutionException 異常。

38) Java 線程池中 submit () 和 execute ()方法有什么區(qū)別?

兩個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算結(jié)果的 Future 對象,它定義在 ExecutorService 接口中,它擴展了 Executor 接口,其它線程池類像 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor 都有這些方法。更多詳細信息請點擊這里。

39) 什么是阻塞式方法?

阻塞式方法是指程序會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)前線程會被掛起,直到得到結(jié)果之后才會返回。此外,還有異步和非阻塞式方法在任務(wù)完成前就返回。更多詳細信息請點擊這里。

40) Swing 是線程安全的嗎? 為什么?

你可以很肯定的給出回答,Swing 不是線程安全的,但是你應(yīng)該解釋這么回答的原因即便面試官沒有問你為什么。當(dāng)我們說 swing 不是線程安全的常常提到它的組件,這些組件不能在多線程中進行修改,所有對 GUI 組件的更新都要在 AWT 線程中完成,而 Swing 提供了同步和異步兩種回調(diào)方法來進行更新。點擊這里查看更多 swing 和線程安全的相關(guān)內(nèi)容。

41) Java 中 invokeAndWait 和 invokeLater 有什么區(qū)別?

這兩個方法是 Swing API 提供給 Java 開發(fā)者用來從當(dāng)前線程而不是事件派發(fā)線程更新 GUI 組件用的。InvokeAndWait ()同步更新 GUI 組件,比如一個進度條,一旦進度更新了,進度條也要做出相應(yīng)改變。如果進度被多個線程跟蹤,那么就調(diào)用 invokeAndWait ()方法請求事件派發(fā)線程對組件進行相應(yīng)更新。而 invokeLater ()方法是異步調(diào)用更新組件的。更多詳細信息請點擊這里。

42) Swing API 中那些方法是線程安全的?

這個問題又提到了 swing 和線程安全,雖然組件不是線程安全的但是有一些方法是可以被多線程安全調(diào)用的,比如 repaint (), revalidate ()。 JTextComponent 的 setText ()方法和 JTextArea 的 insert () 和 append () 方法也是線程安全的。

43) 如何在 Java 中創(chuàng)建 Immutable 對象?

這個問題看起來和多線程沒什么關(guān)系, 但不變性有助于簡化已經(jīng)很復(fù)雜的并發(fā)程序。Immutable 對象可以在沒有同步的情況下共享,降低了對該對象進行并發(fā)訪問時的同步化開銷。可是 Java 沒有@Immutable 這個注解符,要創(chuàng)建不可變類,要實現(xiàn)下面幾個步驟:通過構(gòu)造方法初始化所有成員、對變量不要提供 setter 方法、將所有的成員聲明為私有的,這樣就不允許直接訪問這些成員、在 getter 方法中,不要直接返回對象本身,而是克隆對象,并返回對象的拷貝。我的文章 how to make an object Immutable in Java 有詳細的教程,看完你可以充滿自信。

44) Java 中的 ReadWriteLock 是什么?

一般而言,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。Java 中的 ReadWriteLock 是 Java 5 中新增的一個接口,一個 ReadWriteLock 維護一對關(guān)聯(lián)的鎖,一個用于只讀操作一個用于寫。在沒有寫線程的情況下一個讀鎖可能會同時被多個讀線程持有。寫鎖是獨占的,你可以使用 JDK 中的 ReentrantReadWriteLock 來實現(xiàn)這個規(guī)則,它最多支持 65535 個寫鎖和 65535 個讀鎖。

45) 多線程中的忙循環(huán)是什么?

忙循環(huán)就是程序員用循環(huán)讓一個線程等待,不像傳統(tǒng)方法 wait (), sleep () 或 yield () 它們都放棄了 CPU 控制,而忙循環(huán)不會放棄 CPU,它就是在運行一個空循環(huán)。這么做的目的是為了保留 CPU 緩存,在多核系統(tǒng)中,一個等待線程醒來的時候可能會在另一個內(nèi)核運行,這樣會重建緩存。為了避免重建緩存和減少等待重建的時間就可以使用它了。你可以查看這篇文章獲得更多信息。

46)volatile 變量和 atomic 變量有什么不同?

這是個有趣的問題。首先,volatile 變量和 atomic 變量看起來很像,但功能卻不一樣。Volatile 變量可以確保先行關(guān)系,即寫操作會發(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 ()方法會原子性的進行增量操作把當(dāng)前值加一,其它數(shù)據(jù)類型和引用變量也可以進行相似操作。

47) 如果同步塊內(nèi)的線程拋出異常會發(fā)生什么?

這個問題坑了很多 Java 程序員,若你能想到鎖是否釋放這條線索來回答還有點希望答對。無論你的同步塊是正常還是異常退出的,里面的線程都會釋放鎖,所以對比鎖接口我更喜歡同步塊,因為它不用我花費精力去釋放鎖,該功能可以在 finally block 里釋放鎖實現(xiàn)。

48) 單例模式的雙檢鎖是什么?

這個問題在 Java 面試中經(jīng)常被問到,但是面試官對回答此問題的滿意度僅為 50%。一半的人寫不出雙檢鎖還有一半的人說不出它的隱患和 Java1.5 是如何對它修正的。它其實是一個用來創(chuàng)建線程安全的單例的老方法,當(dāng)單例實例第一次被創(chuàng)建時它試圖用單個鎖進行性能優(yōu)化,但是由于太過于復(fù)雜在 JDK1.4 中它是失敗的,我個人也不喜歡它。無論如何,即便你也不喜歡它但是還是要了解一下,因為它經(jīng)常被問到。你可以查看 how double checked locking on Singleton works 這篇文章獲得更多信息。

49) 如何在 Java 中創(chuàng)建線程安全的 Singleton?

這是上面那個問題的后續(xù),如果你不喜歡雙檢鎖而面試官問了創(chuàng)建 Singleton 類的替代方法,你可以利用 JVM 的類加載和靜態(tài)變量初始化特征來創(chuàng)建 Singleton 實例,或者是利用枚舉類型來創(chuàng)建 Singleton,我很喜歡用這種方法。你可以查看這篇文章獲得更多信息。

50) 寫出 3 條你遵循的多線程最佳實踐

這種問題我最喜歡了,我相信你在寫并發(fā)代碼來提升性能的時候也會遵循某些最佳實踐。以下三條最佳實踐我覺得大多數(shù) Java 程序員都應(yīng)該遵循:

  • 給你的線程起個有意義的名字。
    這樣可以方便找 bug 或追蹤。OrderProcessor, QuoteProcessor or TradeProcessor 這種名字比 Thread-1. Thread-2 and Thread-3 好多了,給線程起一個和它要完成的任務(wù)相關(guān)的名字,所有的主要框架甚至 JDK 都遵循這個最佳實踐。
  • 避免鎖定和縮小同步的范圍
    鎖花費的代價高昂且上下文切換更耗費時間空間,試試最低限度的使用同步和鎖,縮小臨界區(qū)。因此相對于同步方法我更喜歡同步塊,它給我擁有對鎖的絕對控制權(quán)。
  • 多用同步類少用 wait 和 notify
    首先,CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger 這些同步類簡化了編碼操作,而用 wait 和 notify 很難實現(xiàn)對復(fù)雜控制流的控制。其次,這些類是由最好的企業(yè)編寫和維護在后續(xù)的 JDK 中它們還會不斷優(yōu)化和完善,使用這些更高等級的同步工具你的程序可以不費吹灰之力獲得優(yōu)化。
  • 多用并發(fā)集合少用同步集合  這是另外一個容易遵循且受益巨大的最佳實踐,并發(fā)集合比同步集合的可擴展性更好,所以在并發(fā)編程時使用并發(fā)集合效果更好。如果下一次你需要用到 map,你應(yīng)該首先想到用 ConcurrentHashMap。我的文章 Java 并發(fā)集合有更詳細的說明。

51) 如何強制啟動一個線程?

這個問題就像是如何強制進行 Java 垃圾回收,目前還沒有覺得方法,雖然你可以使用 System.gc ()來進行垃圾回收,但是不保證能成功。在 Java 里面沒有辦法強制啟動一個線程,它是被線程調(diào)度器控制著且 Java 沒有公布相關(guān)的 API。

52) Java 中的 fork join 框架是什么?

fork join 框架是 JDK7 中出現(xiàn)的一款高效的工具,Java 開發(fā)人員可以通過它充分利用現(xiàn)代服務(wù)器上的多處理器。它是專門為了那些可以遞歸劃分成許多子模塊設(shè)計的,目的是將所有可用的處理能力用來提升程序的性能。fork join 框架一個巨大的優(yōu)勢是它使用了工作竊取算法,可以完成更多任務(wù)的工作線程可以從其它線程中竊取任務(wù)來執(zhí)行。你可以查看這篇文章獲得更多信息。

53) Java 多線程中調(diào)用 wait () 和 sleep ()方法有什么不同?

Java 程序中 wait 和 sleep 都會造成某種形式的暫停,它們可以滿足不同的需要。wait ()方法用于線程間通信,如果等待條件為真且其它線程被喚醒時它會釋放鎖,而 sleep ()方法僅僅釋放 CPU 資源或者讓當(dāng)前線程停止執(zhí)行一段時間,但不會釋放鎖。你可以查看這篇文章獲得更多信息。

以上就是 50 道熱門 Java 多線程和并發(fā)面試題啦。我沒有分享所有題的答案但給未來的閱讀者提供了足夠的提示和線索來尋找答案。如果你真的找不到某題的答案,聯(lián)系我吧,我會加上去的。這篇文章不僅可以用來準(zhǔn)備面試,還能檢查你對多線程、并發(fā)、設(shè)計模式和競態(tài)條件、死鎖和線程安全等線程問題的理解。我打算把這篇文章的問題弄成所有 Java 多線程問題的大合集,但是沒有你的幫助恐怖是不能完成的,你也可以跟我分享其它任何問題,包括那些你被問到卻還沒有找到答案的問題。這篇文章對初學(xué)者或者是經(jīng)驗豐富的 Java 開發(fā)人員都很有用,過兩三年甚至五六年你再讀它也會受益匪淺。它可以擴展初學(xué)者尤其有用因為這個可以擴展他們的知識面,我會不斷更新這些題,大家可以在文章后面的評論中提問,分享和回答問題一起把這篇面試題完善。

關(guān)鍵詞:Java多線程面試題