很多核心Java面試題來(lái)源于多線程(Multi-Threading)和集合框架(Collections Framework)，理解核心線程概念時(shí)，嫻熟的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)是必需的。這篇文章收集了 Java 線程方面一些典型的問(wèn)題，這些問(wèn)題經(jīng)常被高級(jí)工程師所問(wèn)到。
0.Java 中多線程同步是什么？
在多線程程序下，同步能控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)。如果沒(méi)有同步，當(dāng)一個(gè) Java 線程在修改一個(gè)共享變量時(shí)，另外一個(gè)線程正在使用或者更新同一個(gè)變量，這樣容易導(dǎo)致程序出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。
1.解釋實(shí)現(xiàn)多線程的幾種方法?
一 Java 線程可以實(shí)現(xiàn) Runnable 接口或者繼承 Thread 類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)你打算多重繼承時(shí)，優(yōu)先選擇實(shí)現(xiàn) Runnable。
2.Thread.start ()與 Thread.run ()有什么區(qū)別？
Thread.start ()方法(native)啟動(dòng)線程，使之進(jìn)入就緒狀態(tài)，當(dāng) cpu 分配時(shí)間該線程時(shí)，由 JVM 調(diào)度執(zhí)行 run ()方法。
3.為什么需要 run ()和 start ()方法，我們可以只用 run ()方法來(lái)完成任務(wù)嗎？
我們需要 run ()&start ()這兩個(gè)方法是因?yàn)?JVM 創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的線程不同于普通方法的調(diào)用，所以這項(xiàng)工作由線程的 start 方法來(lái)完成，start 由本地方法實(shí)現(xiàn)，需要顯示地被調(diào)用，使用這倆個(gè)方法的另外一個(gè)好處是任何一個(gè)對(duì)象都可以作為線程運(yùn)行，只要實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口，這就避免因繼承了 Thread 類(lèi)而造成的 Java 的多繼承問(wèn)題。
4.什么是 ThreadLocal 類(lèi)，怎么使用它？
ThreadLocal 是一個(gè)線程級(jí)別的局部變量，并非“本地線程”。ThreadLocal 為每個(gè)使用該變量的線程提供了一個(gè)獨(dú)立的變量副本，每個(gè)線程修改副本時(shí)不影響其它線程對(duì)象的副本(譯者注)。
下面是線程局部變量(ThreadLocal variables)的關(guān)鍵點(diǎn)：
一個(gè)線程局部變量(ThreadLocal variables)為每個(gè)線程方便地提供了一個(gè)單獨(dú)的變量。
ThreadLocal 實(shí)例通常作為靜態(tài)的私有的(private static)字段出現(xiàn)在一個(gè)類(lèi)中，這個(gè)類(lèi)用來(lái)關(guān)聯(lián)一個(gè)線程。
當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn) ThreadLocal 實(shí)例時(shí)，每個(gè)線程維護(hù) ThreadLocal 提供的獨(dú)立的變量副本。
常用的使用可在 DAO 模式中見(jiàn)到，當(dāng) DAO 類(lèi)作為一個(gè)單例類(lèi)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接(connection)被每一個(gè)線程獨(dú)立的維護(hù)，互不影響。(基于線程的單例)
ThreadLocal 難于理解，下面這些引用連接有助于你更好的理解它。
《Good article on ThreadLocal on IBM DeveloperWorks 》、《理解 ThreadLocal》、《Managing data : Good example》、《Refer Java API Docs》
5.什么時(shí)候拋出 InvalidMonitorStateException 異常，為什么？
調(diào)用 wait ()/notify ()/notifyAll ()中的任何一個(gè)方法時(shí)，如果當(dāng)前線程沒(méi)有獲得該對(duì)象的鎖，那么就會(huì)拋出 IllegalMonitorStateException 的異常(也就是說(shuō)程序在沒(méi)有執(zhí)行對(duì)象的任何同步塊或者同步方法時(shí)，仍然嘗試調(diào)用 wait ()/notify ()/notifyAll ()時(shí))。由于該異常是 RuntimeExcpetion 的子類(lèi)，所以該異常不一定要捕獲(盡管你可以捕獲只要你愿意).作為 RuntimeException，此類(lèi)異常不會(huì)在 wait (),notify (),notifyAll ()的方法簽名提及。
6.Sleep ()、suspend ()和 wait ()之間有什么區(qū)別？
Thread.sleep ()使當(dāng)前線程在指定的時(shí)間處于“非運(yùn)行”（Not Runnable）狀態(tài)。線程一直持有對(duì)象的監(jiān)視器。比如一個(gè)線程當(dāng)前在一個(gè)同步塊或同步方法中，其它線程不能進(jìn)入該塊或方法中。如果另一線程調(diào)用了 interrupt ()方法，它將喚醒那個(gè)“睡眠的”線程。
注意：sleep ()是一個(gè)靜態(tài)方法。這意味著只對(duì)當(dāng)前線程有效，一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤是調(diào)用t.sleep ()，（這里的t是一個(gè)不同于當(dāng)前線程的線程）。即便是執(zhí)行t.sleep ()，也是當(dāng)前線程進(jìn)入睡眠，而不是t線程。t.suspend ()是過(guò)時(shí)的方法，使用 suspend ()導(dǎo)致線程進(jìn)入停滯狀態(tài)，該線程會(huì)一直持有對(duì)象的監(jiān)視器，suspend ()容易引起死鎖問(wèn)題。
object.wait ()使當(dāng)前線程出于“不可運(yùn)行”狀態(tài)，和 sleep ()不同的是 wait 是 object 的方法而不是 thread。調(diào)用 object.wait ()時(shí)，線程先要獲取這個(gè)對(duì)象的對(duì)象鎖，當(dāng)前線程必須在鎖對(duì)象保持同步，把當(dāng)前線程添加到等待隊(duì)列中，隨后另一線程可以同步同一個(gè)對(duì)象鎖來(lái)調(diào)用 object.notify ()，這樣將喚醒原來(lái)等待中的線程，然后釋放該鎖。基本上 wait ()/notify ()與 sleep ()/interrupt ()類(lèi)似，只是前者需要獲取對(duì)象鎖。
7.在靜態(tài)方法上使用同步時(shí)會(huì)發(fā)生什么事？
同步靜態(tài)方法時(shí)會(huì)獲取該類(lèi)的“Class”對(duì)象，所以當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入同步的靜態(tài)方法中時(shí)，線程監(jiān)視器獲取類(lèi)本身的對(duì)象鎖，其它線程不能進(jìn)入這個(gè)類(lèi)的任何靜態(tài)同步方法。它不像實(shí)例方法，因?yàn)槎鄠€(gè)線程可以同時(shí)訪問(wèn)不同實(shí)例同步實(shí)例方法。
8.當(dāng)一個(gè)同步方法已經(jīng)執(zhí)行，線程能夠調(diào)用對(duì)象上的非同步實(shí)例方法嗎？
可以，一個(gè)非同步方法總是可以被調(diào)用而不會(huì)有任何問(wèn)題。實(shí)際上，Java 沒(méi)有為非同步方法做任何檢查，鎖對(duì)象僅僅在同步方法或者同步代碼塊中檢查。如果一個(gè)方法沒(méi)有聲明為同步，即使你在使用共享數(shù)據(jù) Java 照樣會(huì)調(diào)用，而不會(huì)做檢查是否安全，所以在這種情況下要特別小心。一個(gè)方法是否聲明為同步取決于臨界區(qū)訪問(wèn)(critial section access)，如果方法不訪問(wèn)臨界區(qū)(共享資源或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))就沒(méi)必要聲明為同步的。
下面有一個(gè)示例說(shuō)明：Common 類(lèi)有兩個(gè)方法 synchronizedMethod1()和 method1()，MyThread 類(lèi)在獨(dú)立的線程中調(diào)用這兩個(gè)方法。
- public class Common {
-
- public synchronized void synchronizedMethod1() {
- System.out.println ("synchronizedMethod1 called");
- try {
- Thread.sleep (1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- System.out.println ("synchronizedMethod1 done");
- }
- public void method1() {
- System.out.println ("Method 1 called");
- try {
- Thread.sleep (1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- System.out.println ("Method 1 done");
- }
- }
- public class MyThread extends Thread {
- private int id = 0;
- private Common common;
-
- public MyThread (String name, int no, Common object) {
- super(name);
- common = object;
- id = no;
- }
-
- public void run () {
- System.out.println ("Running Thread" + this.getName ());
- try {
- if (id == 0) {
- common.synchronizedMethod1();
- } else {
- common.method1();
- }
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- }
-
- public static void main (String[] args) {
- Common c = new Common ();
- MyThread t1 = new MyThread ("MyThread-1", 0, c);
- MyThread t2 = new MyThread ("MyThread-2", 1, c);
- t1.start ();
- t2.start ();
- }
- }
這里是程序的輸出：
- Running ThreadMyThread-1
- synchronizedMethod1 called
- Running ThreadMyThread-2
- Method 1 called
- synchronizedMethod1 done
- Method 1 done
結(jié)果表明即使 synchronizedMethod1()方法執(zhí)行了，method1()也會(huì)被調(diào)用。
9.在一個(gè)對(duì)象上兩個(gè)線程可以調(diào)用兩個(gè)不同的同步實(shí)例方法嗎？
不能，因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象已經(jīng)同步了實(shí)例方法，線程獲取了對(duì)象的對(duì)象鎖。所以只有執(zhí)行完該方法釋放對(duì)象鎖后才能執(zhí)行其它同步方法。看下面代碼示例非常清 晰：Common 類(lèi)有 synchronizedMethod1()和 synchronizedMethod2()方法，MyThread 調(diào)用這兩個(gè)方法。
- public class Common {
- public synchronized void synchronizedMethod1() {
- System.out.println ("synchronizedMethod1 called");
- try {
- Thread.sleep (1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- System.out.println ("synchronizedMethod1 done");
- }
-
- public synchronized void synchronizedMethod2() {
- System.out.println ("synchronizedMethod2 called");
- try {
- Thread.sleep (1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- System.out.println ("synchronizedMethod2 done");
- }
- }
- public class MyThread extends Thread {
- private int id = 0;
- private Common common;
-
- public MyThread (String name, int no, Common object) {
- super(name);
- common = object;
- id = no;
- }
-
- public void run () {
- System.out.println ("Running Thread" + this.getName ());
- try {
- if (id == 0) {
- common.synchronizedMethod1();
- } else {
- common.synchronizedMethod2();
- }
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace ();
- }
- }
-
- public static void main (String[] args) {
- Common c = new Common ();
- MyThread t1 = new MyThread ("MyThread-1", 0, c);
- MyThread t2 = new MyThread ("MyThread-2", 1, c);
- t1.start ();
- t2.start ();
- }
- }
10.什么是死鎖
死鎖就是兩個(gè)或兩個(gè)以上的線程被無(wú)限的阻塞，線程之間相互等待所需資源。這種情況可能發(fā)生在當(dāng)兩個(gè)線程嘗試獲取其它資源的鎖，而每個(gè)線程又陷入無(wú)限等待其它資源鎖的釋放，除非一個(gè)用戶(hù)進(jìn)程被終止。就 JavaAPI 而言，線程死鎖可能發(fā)生在一下情況。
- 當(dāng)兩個(gè)線程相互調(diào)用 Thread.join ()
- 當(dāng)兩個(gè)線程使用嵌套的同步塊，一個(gè)線程占用了另外一個(gè)線程必需的鎖，互相等待時(shí)被阻塞就有可能出現(xiàn)死鎖。
11.什么是線程餓死，什么是活鎖？
線程餓死和活鎖雖然不想是死鎖一樣的常見(jiàn)問(wèn)題，但是對(duì)于并發(fā)編程的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)就像一次邂逅一樣。
當(dāng)所有線程阻塞，或者由于需要的資源無(wú)效而不能處理，不存在非阻塞線程使資源可用。JavaAPI 中線程活鎖可能發(fā)生在以下情形：
- 當(dāng)所有線程在程序中執(zhí)行 Object.wait (0)，參數(shù)為 0 的 wait 方法。程序?qū)l(fā)生活鎖直到在相應(yīng)的對(duì)象上有線程調(diào)用 Object.notify ()或者 Object.notifyAll ()。
- 當(dāng)所有線程卡在無(wú)限循環(huán)中。
這里的問(wèn)題并不詳盡，我相信還有很多重要的問(wèn)題并未提及，您認(rèn)為還有哪些問(wèn)題應(yīng)該包括在上面呢？歡迎在評(píng)論中分享任何形式的問(wèn)題與建議。