Java基础知识五

1.什么是线程？

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

2.线程和进程有什么区别？

线程是进程的子集，一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。

不同的进程使用不同的内存空间，而所有的线程共享一片相同的内存空间

3.线程的五大状态？线程的生命周期

创建状态（New）：用三种方式创建线程，还没有调用start。

就绪状态（Runnable）：在创建了线程之后，调用Thread类的start()方法来启动一个线程，即表示线程进入就绪状态。

运行状态（Running）：当线程获得CPU时间，线程才从就绪状态进入到运行状态

阻塞状态（Blocked）：运行中的线程进入阻塞状态，如调用sleep()方法让线程睡眠，调用wait()方法让线程等待等。

终止状态（Dead）：当线程的run()方法完成时，或者主线程的main()方法完成时，我们就认为它终止了。

4.如何在Java中实现线程

继承java.lang.Thread 类

实现Runnable接口

实现Callable<>接口

通过线程池创建线程

5.用Runnable还是Thread？

大家都知道我们可以通过继承Thread类或者调用Runnable接口来实现线程，问题是，那个方法更好呢？什么情况下使 用它？这个问题很容易回答，如果你知道Java不支持类的多重继承，但允许你调用多个接口。所以如果你要继承其他类，当然是调用Runnable接口好了。

6.Thread 类中的start() 和 run() 方法有什么区别？

start()方法被用来启动新创建的线程，而且start()内部调用了run()方法，这和直接调用run()方法的效果不一样。当你调用run()方法的时候，只会是在原来的线程中调用，没有新的线程启 动，start()方法才会启动新线程

7.Java中Runnable和Callable有什么不同？

Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。Runnable从JDK1.0开始就有了，Callable是在 JDK1.5增加的。它们的主要区别是Callable的 call() 方法可以返回值（Future对象）和抛出异常，而Runnable的run()方法没有这些功能。Callable可以返回装载有计算结果的Future对象。

Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

8.什么是线程池？ 为什么要使用它？

创建线程要花费昂贵的资源和时间，如果任务来了才创建线程那么响应时间会变长，而且一个进程能创建的线程数有限。为了避免这些问题，在程序启动的时 候就创建若干线程来响应处理，它们被称为线程池，里面的线程叫工作线程。从JDK1.5开始，Java API提供了Executor框架让你可以创建不同的线程池。比如单线程池，每次处理一个任务；数目固定的线程池或者是缓存线程池

线程池的参数配置

第一个参数为corePoolSize 核心线程数

第二个参数为maximumPoolSize 最大线程数

第三个参数为keepAliveTime 线程的保存时间

第四个参数为queue：用来定义等待任务队列的属性

9.Java中notify 和 notifyAll有什么区别？

notify()方法不能唤醒某个具体的线程，所以只有一个线程在等 待的时候它才有用武之地。而notifyAll()唤醒所有线程并允许他们争夺锁确保了至少有一个线程能继续运行。

当有线程调用了对象的 notifyAll()方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify()方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。

10.如何避免死锁？

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题，因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务，死锁的发生必须满足以下四个条件：

互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。

11.什么是线程安全？

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量 的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

12.多线程是什么？

在介绍多线程的时候，我们首先要知道什么是线程，而要了解线程还要了解进程。

1.进程：一个正在执行中的程序，每个进程执行都有一个执行顺序

2.线程：进程中的一个独立控制单元，线程在控制进程的执行。一个进程中至少有一个线程。

3.多线程：一个进程中不只有一个线程。

13.我们为什么要用多线程呢？

为了更好地利用CPU的资源，如果只有一个线程，我们有多个任务的时候必须等着上一个任务完成才能进行。多线程则不用等待可在主线程执行的同时执行其他任务。（可同时执行多个线程效率高）

进程之间不可以共享数据，但是 线程可以。（可共享数据）

系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源，创建线程代价少。

Java语言内置了多线程功能支持，简化了Java多线程编程。

14.什么是悲观锁

总是假设最坏的情况，每次拿数据的时候都会认为别人会修改，所以在每次拿数据的时候都会上锁，这样别人想要拿这个数据的时候就会因为加锁了而阻塞，直到他拿到锁。

悲观锁核心思想：共享资源每次只给一个线程使用，其他进程阻塞，用完后再把资源转让给其他的进程。

关系型数据库很多都用到了悲观锁机制，Java中synchronized 和 ReetrontLock 是悲观锁

15.什么是乐观锁

总是假设最好的情况，每次拿数据的时候都会认为别人不会修改，所以不会上锁。但是在更新的时候回先判断一下

别人有没有更新这个数据，可以使用 版本号控制机制和CAS算法实现，乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。

16.两种锁的使用场景

乐观锁适用于少写多读的情况，多读冲突少可以省去锁的开销提高吞吐量，多写的情况使用悲观锁比较安全

17.乐观锁的版本号机制（Redis中使用）

一般在数据表中加上一个数据版本号的字段version，表示数据被修改的次数，当数据被修改的时候version+1，当数据更新的时候，读取数据的同时也会读取版本号，更新数据时，若当前读到的version和数据库中存储的version一致的时候说明，在更新期间没有别的线程操作此数据，此时允许更新。如果version不一致，说明更新期间数据被其他线程修改了，此时不允许更新。

18sleep和wait的区别

1.sleep不会释放对象锁。Wait会释放锁

2.sleep会自动唤醒。wait需要其它线程唤醒。

3.sleep是Thread中的方法。wait是Object中的方法。

4.sleep可以在任何地方使用，而wait只能在同步方法或者同步块中使用。

19.公平锁

定义：

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获得锁，线程直接进入队列中排队，队列中的第一个线程才能获得锁

优点

等待锁的线程不会饿死。

缺点

整体吞吐效率比非公平锁要低，等待队列中除第一个以外的线程都会阻塞，CPU唤醒阻塞线程的开销比非公平锁要大。

公平锁排队的理解：如图，新来了一个D，D要进行排队，排到队列的最后面，最后来的最后获得锁

20.非公平锁

概念

非公平锁是多个线程加锁时直接尝试获得锁，获取不到才会进入等待队列的队尾等待。但如果此时锁刚好可用，那么这个线程可以无需阻塞直接获取到锁，所以非公平锁有可能出现后申请锁的线程先获得锁的场景。

优点

可以减少唤醒线程的开销，整体吞吐效率高，因为线程有几率不阻塞直接获得锁。

缺点

处于等待队列中的线程可能会饿死，或者等很久才会获得锁。

21.锁的分类

锁一般的分类有：同步锁、互斥锁、悲观锁、乐观锁、公平锁、非公平锁。

java中，一把锁可能同时占有多个标准，符合多种分类

偏向锁/轻量级锁/重量级锁：这三种锁特指synchronized锁的状态

偏向锁

它的思想是如果自始至终，对于这把锁都不存在竞争，那么其实就没必要上锁，只要打个标记就行了。有点类似于乐观锁的机制，乐观锁就是默认不竞争，没必要上锁。但是他不是乐观锁。

偏向锁概念：

一个对象在被初始化后，如果还没有任何线程来获取它的锁时，它就是可偏向的，当有第一个线程来访问它尝试获取锁的时候，它就记录下来这个线程，如果后面尝试获取锁的线程正是这个偏向锁的拥有者，就可以直接获取锁，开销很小。

轻量级锁(CAS)

JVM 的开发者发现在很多情况下，synchronized 中的代码块是被多个线程交替执行的，也就是说，并不存在实际的竞争，或者是只有短时间的锁竞争，用 CAS 就可以解决

偏向锁升级到轻量级锁

这种情况下，重量级锁是没必要的。轻量级锁指当锁原来是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，说明存在竞争，那么偏向锁就会升级为轻量级锁，线程会通过自旋的方式尝试获取锁，不会阻塞。

重量级锁(阻塞)

会对拿不到锁的线程进行阻塞

这种锁利用操作系统的同步机制实现，所以开销比较大。当多个线程直接有实际竞争，并且锁竞争时间比较长的时候，

此时偏向锁和轻量级锁都不能满足需求，锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请却拿不到锁的线程进入阻塞状态