關(guān)于線程的筆試面試題

來源：思誠科技更新時間：2018-5-23

1.什么是線程？

概念：是程序執(zhí)行流的最小單元。

組成：一個標(biāo)準(zhǔn)的線程由線程ID，當(dāng)前指令指針(PC），寄存器集合和堆棧組成

狀態(tài)：由于線程之間的相互制約，致使線程在運行中呈現(xiàn)出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態(tài)

周期：新建就緒運行阻塞死亡

2.多線程有什么用？

可以提高效率：涉及到CPU和io等待

如果一個線程在執(zhí)行的時候遇到了阻塞（io等待），那么這個時候CPU會很閑，如果你設(shè)置了多線程的話，CPU可以在很閑的這個時間去處理其它線程，提高CPU的利用率。當(dāng)然，CPU在不同的線程之間進(jìn)行切換也是需要時間的，但是時間比較短，一般可以忽略

舉例子：某銀行處理數(shù)據(jù)同步的問題，每天凌晨銀行那邊會有幾十萬條數(shù)據(jù)發(fā)送過來進(jìn)行處理，幾百萬條數(shù)據(jù)接收后直接去處理了，每次運行大多都要耗費2.5個小時，時間實在太久，如果哪天有幾億數(shù)據(jù)是不是要跑幾十個小時了？那么就可以用多線程，切割這個數(shù)據(jù)，利用不同的線程來處理，最后把時間縮短到了半小時左右

創(chuàng)建：Java中創(chuàng)建線程主要有三種方式：

①繼承Thread類創(chuàng)建線程類，并重寫該類的run方法，該run()方法的方法體就代表了線程要完成的任務(wù)。調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程。

②實現(xiàn)runnable接口，并重寫該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執(zhí)行體。調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程。

③實現(xiàn)Callable接口，并實現(xiàn)call()方法，該call()方法將作為線程執(zhí)行體，并且有返回值。創(chuàng)建一個Callable實現(xiàn)類的實例對象，再使用FutureTask類來包裝Callable對象，該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值；

創(chuàng)建線程的三種方式的對比：

采用實現(xiàn)Runnable、Callable接口的方式創(chuàng)見多線程時

優(yōu)勢是：

線程類只是實現(xiàn)了Runnable接口或Callable接口，還可以繼承其他類。

在這種方式下，多個線程可以共享同一個target對象，所以非常適合多個相同線程來處理同一份資源的情況，從而可以將CPU、代碼和數(shù)據(jù)分開，形成清晰的模型，較好地體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃枷搿?/SPAN>

劣勢是：

編程稍微復(fù)雜，如果要訪問當(dāng)前線程，則必須使用Thread.currentThread()方法。

使用繼承Thread類的方式創(chuàng)建多線程時

優(yōu)勢是：

編寫簡單，如果需要訪問當(dāng)前線程，則無需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可獲得當(dāng)前線程。

劣勢是：

線程類已經(jīng)繼承了Thread類，所以不能再繼承其他父類。

3.在java中wait和sleep方法的不同？

回答這個問題之前先了解線程的幾種主要狀態(tài)：

線程主要有以下幾種狀態(tài)：
就緒(Runnable):線程準(zhǔn)備運行，不一定立馬就能開始執(zhí)行。

運行中(Running)：進(jìn)程正在執(zhí)行線程的代碼。

等待中(Waiting):線程處于阻塞的狀態(tài)，等待外部的處理結(jié)束。

睡眠中(Sleeping)：線程被強制睡眠。

I/O阻塞(Blocked on I/O)：等待I/O操作完成。

同步阻塞(Blocked on Synchronization)：等待獲取鎖。

死亡(Dead)：線程完成了執(zhí)行。

sleep()方法是來自Thread類的方法，因此它不能改變對象的鎖。所以當(dāng)在一個Synchronized方法中調(diào)用sleep（）時，線程雖然休眠了，但是對象的鎖沒有被釋放，其他線程仍然無法訪問這個對象。

wait()方法則是來自Object類的方法，它可以改變對象的鎖，會在線程休眠的同時釋放掉鎖，其他線程可以訪問該對象。

4.為什么我們調(diào)用start()方法時會執(zhí)行run()方法，為什么我們不能直接調(diào)用run()方法？

當(dāng)調(diào)用start()方法時，系統(tǒng)才會開啟一個線程，通過Thead類中start()方法來啟動的線程處于就緒狀態(tài)（可運行狀態(tài)），此時并沒有運行，一旦得到CPU時間片，就自動開始執(zhí)行run()方法。

而run（）方法并沒有開啟一個線程，只是線程里的一個函數(shù)，可以把run（）方法看成是一個普通的方法，是繼承了Thread類之后我們自己重寫的方法。

區(qū)別就是：start() 創(chuàng)建新進(jìn)程，run() 沒有

5.線程與進(jìn)程的區(qū)別？

首先了解進(jìn)程執(zhí)行的背景：CPU的速度非常的塊，如果有許多進(jìn)程等待處理，對于CPU來說就是每個進(jìn)程輪流這來，當(dāng)進(jìn)程得到CPU的時候，相關(guān)的資源必須也已經(jīng)就位，比如顯卡、GPS什么的必須已經(jīng)就位，然后CPU開始執(zhí)行。這里除了CPU以外所有的就構(gòu)成了這個程序的執(zhí)行環(huán)境，也就是我們所定義的程序上下文。當(dāng)這個程序執(zhí)行完了，或者分配給他的CPU執(zhí)行時間用完了，那它就要被切換出去，等待下一次CPU的臨幸。在被切換出去的最后一步工作就是保存程序上下文，因為這個是下次他被CPU運行的運行環(huán)境，必須保存。

進(jìn)程就是包括上下文切換的程序執(zhí)行時間總和 = CPU加載上下文+CPU執(zhí)行+CPU保存上下文
在CPU執(zhí)行這個進(jìn)程的時候，不會是一個邏輯進(jìn)行到底的，就好比要實現(xiàn)程序甲，實際分成 a，b，c等多個塊組合而成。那么這里具體的執(zhí)行就可能變成：程序甲得到CPU =》CPU加載上下文，開始執(zhí)行程序甲的a小段，然后執(zhí)行程序甲的b小段，然后再執(zhí)行程序甲的c小段，最后CPU保存程序甲的上下文。執(zhí)行完畢。

這里a，b，c的執(zhí)行是共享了程序甲的上下文，CPU在執(zhí)行的時候沒有進(jìn)行上下文切換的。這里的a，b，c就是線程，也就是說線程是共享了進(jìn)程的上下文環(huán)境。

區(qū)別：

1) 一個程序至少有一個進(jìn)程,一個進(jìn)程至少有一個線程.

2) 線程的劃分尺度小于進(jìn)程，可以看成是進(jìn)程的一部分。

3) 另外，進(jìn)程在執(zhí)行過程中擁有獨立的內(nèi)存單元，而多個線程共享內(nèi)存，從而極大地提高了程序的運行效率。

4) 線程在執(zhí)行過程中與進(jìn)程還是有區(qū)別的。每個獨立的進(jìn)程有一個程序運行的入口、順序執(zhí)行序列和程序的出口。但是線程不能夠獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制。

5) 從邏輯角度來看，多線程的意義在于一個應(yīng)用程序中，有多個執(zhí)行部分可以同時執(zhí)行。但操作系統(tǒng)并沒有將多個線程看做多個獨立的應(yīng)用，來實現(xiàn)進(jìn)程的調(diào)度和管理以及資源分配。

6.在Java中什么是線程調(diào)度？

一般來說，計算機通常只有一個CPU,在任意時刻只能執(zhí)行一條機器指令,每個線程只有獲得CPU的使用權(quán)才能執(zhí)行指令.所謂多線程的并發(fā)運行,其實是指從宏觀上看,各個線程輪流獲得CPU的使用權(quán),分別執(zhí)行各自的任務(wù).在運行池中,會有多個處于就緒狀態(tài)的線程在等待CPU,JAVA虛擬機的一項任務(wù)就是負(fù)責(zé)線程的調(diào)度,線程調(diào)度是指按照特定機制為多個線程分配CPU的使用權(quán).

7.在線程中你怎么處理不可捕捉異常？

先說一下怎么出現(xiàn)的：異常在線程中是不能共享的，main函數(shù)也是一個線程名稱叫做主線程，它與線程池里面的線程是相互獨立的，就是說你發(fā)現(xiàn)一個線程報錯了，這個報錯信息是由子線程報出。但是這個線程跟主線程無關(guān)，并沒有拋出異常到主線程上去。所以主線程的捕獲無法捕獲其他子線程的異常，它根本不知道已經(jīng)報了異常。線程運行是互相獨立的，可以理解主線程也是一種普通的線程即可。如果線程之間異常互相干擾，那么1000個線程，一個線程掛了，其它線程跟著遭殃，這是不合理的。

怎么處理：如果一定要主線程去 catch 子線程的異常，可以使用

thread.setUncaughtExceptionHandler(new ExceptionHandler())；

8.如何在Java中實現(xiàn)線程？用Runnable還是Thread？

參見上面第2題，三種創(chuàng)建線程方式的優(yōu)缺點

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

區(qū)別就是：start() 創(chuàng)建新進(jìn)程，run() 沒有

10.什么是線程池？為什么要使用它？

線程池是指在初始化一個多線程應(yīng)用程序過程中創(chuàng)建一個線程集合，然后在需要執(zhí)行新的任務(wù)時重用這些線程而不是新建一個線程。線程池中線程的數(shù)量通常完全取決于可用內(nèi)存數(shù)量和應(yīng)用程序的需求。也可以自己設(shè)置線程數(shù)量。線程池中的每個線程都有被分配一個任務(wù)，一旦任務(wù)已經(jīng)完成了，線程回到池子中并等待下一次分配任務(wù)。

線程池的結(jié)構(gòu)：

1、線程池管理器（ThreadPoolManager）:用于創(chuàng)建并管理線程池
2、工作線程（WorkThread）: 線程池中線程
3、任務(wù)接口（Task）:每個任務(wù)必須實現(xiàn)的接口，以供工作線程調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行。
4、任務(wù)隊列:用于存放沒有處理的任務(wù)。提供一種緩沖機制