JAVA学习笔记-Java并发编程

学习目标了解Java基础知识掌握 Java 并发编程常见问题和面试场景基础1.并行跟并发有什么区别并行是多核 CPU 上的多任务处理多个任务在同一时间真正地同时执行。并发是单核 CPU 上的多任务处理多个任务在同一时间段内交替执行通过时间片轮转实现交替执行用于解决 IO 密集型任务的瓶颈。1.1你是如何理解线程安全的原子性 一个操作要么完全执行要么完全不执行不会出现中间状态可见性 当一个线程修改了共享变量其他线程能够立即看到变化。有序性 要确保线程不会因为死锁、饥饿、活锁等问题导致无法继续执行。2.说说进程和线程的区别进程说简单点就是我们在电脑上启动的一个个应用。它是操作系统分配资源的最小单位。线程是进程中的独立执行单元。多个线程可以共享同一个进程的资源如内存每个线程都有自己独立的栈和寄存器。线程间是如何进行通信的原则上可以通过消息传递和共享内存两种方法来实现。Java 采用的是共享内存的并发模型。这个模型被称为 Java 内存模型简写为 JMM它决定了一个线程对共享变量的写入何时对另外一个线程可见。当然了本地内存是 JMM 的一个抽象概念并不真实存在。用一句话来概括就是共享变量存储在主内存中每个线程的私有本地内存存储的是这个共享变量的副本。线程 A 与线程 B 之间如要通信需要要经历 2 个步骤线程 A 把本地内存 A 中的共享变量副本刷新到主内存中。线程 B 到主内存中读取线程 A 刷新过的共享变量再同步到自己的共享变量副本中。3.说说线程有几种创建方式继承Thread Runnable Callable第一种需要重写父类 Thread 的run()方法并且调用start()方法启动线程。class ThreadTask extends Thread { public void run() { System.out.println(看完二哥的 Java 进阶之路上岸了!); } public static void main(String[] args) { ThreadTask task new ThreadTask(); task.start(); } }第二种需要重写 Runnable 接口的run()方法并将实现类的对象作为参数传递给 Thread 对象的构造方法最后调用start()方法启动线程。class RunnableTask implements Runnable { public void run() { System.out.println(看完二哥的 Java 进阶之路上岸了!); } public static void main(String[] args) { RunnableTask task new RunnableTask(); Thread thread new Thread(task); thread.start(); } }第三种需要重写 Callable 接口的call()方法然后创建 FutureTask 对象参数为 Callable 实现类的对象紧接着创建 Thread 对象参数为 FutureTask 对象最后调用start()方法启动线程。class CallableTask implements CallableString { public String call() { return 看完二哥的 Java 进阶之路上岸了!; } public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { CallableTask task new CallableTask(); FutureTaskString futureTask new FutureTask(task); Thread thread new Thread(futureTask); thread.start(); System.out.println(futureTask.get()); } }一个 8G 内存的系统最多能创建多少个线程?8000个左右创建线程的时候至少需要分配一个虚拟机栈在 64 位操作系统中默认大小为 1M因此一个线程大约需要 1M 的内存。启动一个 Java 程序你能说说里面有哪些线程吗首先是 main 线程这是程序执行的入口。然后是垃圾回收线程它是一个后台线程负责回收不再使用的对象class ThreadLister { public static void main(String[] args) { // 获取所有线程的堆栈跟踪 MapThread, StackTraceElement[] threads Thread.getAllStackTraces(); for (Thread thread : threads.keySet()) { System.out.println(Thread: thread.getName() (ID thread.getId() )); } } }4.调用 start 方法时会执行 run 方法那怎么不直接调用 run方法调用start()会创建一个新的线程并异步执行run()方法中的代码。直接调用run()方法只是一个普通的同步方法调用所有代码都在当前线程中执行不会创建新线程。没有新的线程创建也就达不到多线程并发的目的。也就是说调用start()方法会通知 JVM去调用底层的线程调度机制来启动新线程。调用start()后线程进入就绪状态等待操作系统调度一旦调度执行线程会执行其run()方法中的代码。5.线程有哪些常用的调度方法比如说 start 方法用于启动线程并让操作系统调度执行sleep 方法用于让当前线程休眠一段时间wait 方法会让当前线程等待notify 会唤醒一个等待的线程。说说wait方法和notify方法当线程 A 调用共享对象的 wait() 方法时线程 A 会被阻塞挂起直到线程 B 调用了共享对象的 notify() 方法或者 notifyAll() 方法其他线程调用线程 A 的 interrupt() 方法导致线程 A 抛出 InterruptedException 异常。线程 A 调用共享对象的wait(timeout)方法后没有在指定的 timeout 时间内被其它线程唤醒那么这个方法会因为超时而返回。当线程 A 调用共享对象的notify()方法后会唤醒一个在这个共享对象上调用 wait 系列方法被挂起的线程。共享对象上可能会有多个线程在等待具体唤醒哪个线程是随机的。如果调用的是 notifyAll 方法会唤醒所有在这个共享变量上调用 wait 系列方法而被挂起的线程。说说 sleep 方法当线程 A 调用了 Thread 的 sleep 方法后线程 A 会暂时让出指定时间的执行权。指定的睡眠时间到了后该方法会正常返回接着参与 CPU 调度获取到 CPU 资源后可以继续执行。6.线程有几种状态new 代表线程被创建但未启动runnable 代表线程处于就绪或正在运行状态由操作系统调度blocked 代表线程被阻塞等待获取锁waiting 代表线程等待其他线程的通知或中断timed_waiting 代表线程会等待一段时间超时后自动恢复terminated 代表线程执行完毕生命周期结束。如何强制终止线程第一步调用线程的interrupt()方法请求终止线程。第二步在线程的run()方法中检查中断状态如果线程被中断就退出线程。7.什么是线程上下文切换线程上下文切换是指 CPU 从一个线程切换到另一个线程执行时的过程。在线程切换的过程中CPU 需要保存当前线程的执行状态并加载下一个线程的上下文。之所以要这样是因为 CPU 在同一时刻只能执行一个线程为了实现多线程并发执行需要不断地在多个线程之间切换。线程可以被多核调度吗多核处理器提供了并行执行多个线程的能力。每个核心可以独立执行一个或多个线程操作系统的任务调度器会根据策略和算法如优先级调度、轮转调度等决定哪个线程何时在哪个核心上运行。