Java多线程和并发

1. 进程和线程的区别

   • 进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位
   • 所有与进程相关的资源，都被记录在PCB中
   • 进程是抢占处理机的调度单位，线程属于某个进程，共享其资源
   • 线程只由堆栈寄存器，程序计数器和TCB组成
   • 区别：
     • 线程不能看做独立应用，而进程可看做独立应用
     • 进程有独立的地址空间，相互不影响，线程只是进程的不同执行路径
     • 线程没有独立的地址空间，多进程的程序比多线程的程序健壮
     • 进程的切换比线程的切换开销大

2. Java进程和线程的关系

   • Java对操作系统提供的功能进行封装，包括进程和线程
   • 运行一个程序会产生一个进程，进程包含至少一个线程
   • 每个进程对应一个JVM实例，多个线程共享JVM里的堆
   • Java采用单线程编程模型，程序会自动创建主线程
   • 主线程可以创建子线程，原则上要后于子线程完成执行

3. Thread中的start和run方法的区别

   • 调用start方法会创建一个新的子线程并启动
   • run方法只是Thread的一个普通方法的调用

4. Thread和Runnable是什么关系

   • Thread是实现了Runnable接口的类，使得run支持多线程
   • 因类的单一继承原则，推荐使用Runnable接口

5. 如何给run()方法传参

   • 构造函数传参
   • 成员变量传参
   • 回调函数传参

6. 如何实现处理线程的返回值

   • 主线程等待法
   • 使用Thread类的join()方法阻塞当前线程以等待子线程处理完毕
   • 通过Callable接口实现： 通过FutureTask Or线程池获取

7. 线程的状态

   • 新建(NEW)： 创建后尚未启动的线程的状态
   • 运行(Runnable)： 包含Running和Ready
   • 无限期等待(Waiting): 不会被分配CPU执行时间，需要显示被唤醒
   • 限期等待(Timed Waiting): 在一定时间后会由系统自动唤醒
   • 阻塞(Blocked): 等待获取排它锁
   • 结束(Terminated): 已终止线程的状态，线程已经结束执行

8. sleep和wait的区别

   • sleep是Thread类的方法，wait是Object类中定义的方法
   • sleep()方法可以在任何地方使用
   • wait()方法只能在synchronized方法或synchronized块中使用
   • 本质区别：
     • Thread.sleep只会让出CPU，不会导致锁行为的改变
     • Object.wait不仅让出CPU，还会释放已经占有的同步资源锁

9. notify和notifyAll的区别

   • 锁池EntryList
   • 等待池WaitSet
   • notifyAll会让所有处于等待池的线程全部进入锁池去竞争获取锁的机会
   • notify只会随机选取一个处于等待池中的线程进入锁池去竞争获取锁的机会

10. yield

    • 当调用Thread.yield()函数时，会给线程调度器一个当前线程愿意让出CPU使用的暗示，但是线程调度器可能会忽略这个暗示

11. 线程安全

    • 原因
      • 存在共享数据(也称临界资源)
      • 存在多条线程共同操作这些共享数据
    • 解决办法：
      • 同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据，其他线程必须等到该线程处理完数据后再对共享数据进行操作

12. 互斥锁synchronized

    • 特性
      • 互斥性： 即在同一时间只允许一个线程持有某个对象锁，通过这种特性来实现多线程的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需要同步的代码快(复合操作)进行访问，互斥性也称为操作的原子性
      • 可见性： 必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的(即在获得锁时应该获得最新共享变量的值)，否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作，从而引起不一致
      • synchronized锁的不是代码，锁的都是对象
    • 分类
      • 根据获取的锁的分类： 获取对象锁和获取类锁
      • 获取对象锁的两种用法:
        • 同步代码块(synchronized(this)，synchronized(类实例对象)，锁是小括号()中的实例对象)
        • 同步非静态方法(synchronized method)，锁是当前对象的实例对象
      • 获取类锁的两种用法:
        • 同步代码块(synchronized(类.class)，synchronized(类实例对象)，锁是小括号()中的类对象(Class对象))
        • 同步静态方法(synchronized static method)，锁是当前对象的类对象(Class 对象)
      • 总结
        • 有线程访问对象的同步代码块时，另外的线程可以访问该对象的非同步代码块
        • 若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步代码块时，另一个访问对象的同步代码块的线程会被阻塞
        • 若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步方法时，另一个访问对象同步方法的线程会被阻塞
        • 若锁住的是同一个对象，一个线程在访问对象的同步代码块时，另一个访问对象同步方法的线程会被阻塞
        • 同一个类的不同对象的对象锁互不干扰
        • 类锁由于也是一种特殊的对象锁，因此表现和上述1，2，3，4一致，而由于一个类只有一把对象锁，所以同一个类的不同对象使用类锁将会是同步的
        • 类锁和对象锁互不干扰

13. synchronized的底层实现原理

    • Monitor: 每个Java对象天生自带了一把看不见的锁

14. synchronized和ReentrantLock的区别

    • synchronized是关键字，ReentrantLock是类
    • ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置，避免死锁
    • ReentrantLock可以获取各种锁的信息
    • ReentrantLock可以灵活地实现多路通知
    • 机制： sync操作Mark Word，lock调用Unsafe类的park()方法

15. Java内存模型(JMM)

    • JMM中的主内存
      • 存储Java实例对象
      • 包括成员变量，类信息，常量，静态变量等
      • 属于数据共享的区域，多线程并发操作时会引发线程安全问题
    • JMM的工作内存
      • 存储当前方法的所有本地变量信息，本地变量对其他线程不可见
      • 字节码行号指示器，Native方法信息
      • 属于线程私有数据区域，不存在线程安全问题