1、在 Java 中守护线程和本地线程区别?

java 中的线程分为两种:守护线程和用户线程。
任何线程都可以设置为守护线程和用户线程,通过方法 Thread.setDaemon(bool on);true 则把该线程设置为守护线程,反之为用户线程。Thread.setDaemon() 必须在 Thread.start() 之前调用,否则运行时会抛出异常。

两者的区别:
唯一的区别是判断虚拟机(JVM)何时离开,Daemon 是为其它线程提供服务,如果全部的 User Thread 已经撤离,Daemon 没有客服务的线程,JVM 撤离。也可以理解为守护线程是 JVM 自动创建的线程(但不一定),用户线程是程序创建的线程;比如 JVM 的垃圾回收线程是一个守护线程,当所有的线程已经撤离,不再产生垃圾,守护线程自然就没事可干了,当垃圾回收线程是 Java 虚拟机上仅剩的线程时,Java 虚拟机会自动离开。

扩展:Thread Dump 打印出来的线程信息, 含有 daemon 字样的线程即为守护线程,可能会有:服务守护进程、编译守护进程、windows下的监听 Ctrl+break 的守护进程,Finalizer守护进程、引用处理守护进程、GC守护进程。

2、线程与进程的区别?

进程是操作系统分配资源的最小单元,线程是操作系统调度的最小单元。
一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。

3、什么是多线程中的上下文切换?

多线程会共同使用一组计算机上的CPU,而线程数大于给程序分配的CPU数量时,为了让各个线程都有执行的机会,就需要轮转使用CPU。不同的线程切换使用CPU发生的切换数据等就是上下文切换。

在上下文切换过程中,CPU 会停止处理当前运行的程序,并保存当前程序运行的具体位置以便之后继续运行。从这个角度来看,上下文切换有点像我们同时阅读几本书,在来回切换书本的同时我们需要记住每本书当前读到的页码。在程序中,上下文切换过程中的“页码”信息是保存在进程控制块(PCB)中的。PCB 还经常被称作“切换帧”(switchframe)。“页码”信息会一直保存到 CPU 的内存中,直到他们被再次使用。
上下文切换是存储和恢复 CPU 状态的过程,它使得线程执行能够从中断点恢复执行。上下文切换是多任务操作系统和多线程环境的基本特征。

4、死锁与活锁的区别,死锁与饥饿的区别?

死锁:是指两个或两个以上的进程(或线程)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,他们都将无法推进下去。

产生死锁的必要条件:互斥条件:所谓互斥就是进程在某一时间内独占资源。
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:进程已获得资源,在未使用完之前,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。

活锁:任务或者执行者没有被阻塞,由于某些条件没有满足,导致一直重复尝试,失败,尝试,失败。

活锁和死锁的区别在于,处于活锁的实体是在不断的改变状态,所谓的“活”,而处于死锁的实体表现为等待;活锁有可能自行解开,死锁则不能。

饥饿:一个或者多个线程因为种种原因无法获得所需要的资源,导致一直无法执行的状态。

Java 中导致饥饿的原因:高优先级线程吞噬所有的低优先级线程的 CPU时间。
线程被永久堵塞在一个等待进行同步块的状态,因为其他线程总能在它之前持续地对该同步块进行访问。
线程在等待一个本身也处于永久等待完成的对象(比如调用这个对象的 wait方法),因为其他线程总是被持续地唤醒。

5、Java 中用到的线程调度算法是什么?

采用时间片轮转的方式。可以设置线程的优先级,会映射到下层的系统上面的优先级上,如非特别需要,尽量不要用,防止线程饥饿。

计算机通常只有一个 CPU,在任意时刻只能执行一条机器指令,每个线程只有获得 CPU 的使用权才能执行指令。所谓多线程的并发运行,其实是指从宏观上看,各个线程轮流获得 CPU 的使用权,分别执行各自的任务。在运行池中,会有多个处于就绪状态的线程在等待 CPU,Java 虚拟机的一项任务就是负责线程的调度,线程调度是指按照特定机制为多个线程分配 CPU 的使用权。

有两种调度模型:分时调度模型 和 抢占式调度模型。

分时调度模型是指让所有的线程轮流获得 cpu 的使用权,并且平均分配每个线程占用 cpu 的时间片。

Java虚拟机采用抢占式调度模型,是指优先让可运行池中优先级高的线程占用 CPU,如果可运行池中的线程优先级相同,那么就随机选择一个线程,使其占用 CPU。处于运行状态的线程会一直运行,直至他不得不放弃 CPU。

6、什么是线程组,为什么在 Java 中不推荐使用?

ThreadGroup类,可以把线程归属到某一个线程组中,线程组中可以有线程对象,也可以有线程组,组中还可以有线程,这样的组织结构有点类似于树的形式。
为什么不推荐使用?因为你使用有很多的安全隐患吧,没有具体追究,如果需要使用,推荐使用线程池。

线程组和线程池是两个不同的概念,他们的作用完全不同,前者是为了方便线程的管理,后者是为了管理线程的生命周期,复用线程,减少创建销毁线程的开销。

7、为什么使用 Executor 框架比使用应用创建和管理线程好?

为什么使用 Executor 线程池框架
每次执行任务创建线程 new Thread() 比较消耗性能,创建一个线程是比较耗时、耗资源的。
调用 new Tread() 创建的线程缺乏管理,被称之为野线程,而且可以无限制地创建,线程之间的相互竞争会导致过多占用系统资源而导致系统瘫痪,还有线程之间的频繁交替也会消耗很多系统资源。
直接使用 new Thread() 启动的线程不利于扩展,比如定时执行、定期执行、定时定期执行、线程中断等都不便实现。

使用 Executor 线程池框架的优点
能复用已存在并空闲的线程从而减少线程对象的创建从而减少了消亡线程的开销。
可有效控制最大并发线程数,提高系统资源使用率,同时避免过多资源竞争。
框架中已经有定时、定期、单线程、并发数控制等功能。

综上所述使用线程池框架Executor能更好的管理线程、提高系统资源使用率。

8、在 Java 中 Executor 和 Executors 的区别?

Executors 工具类的不同方法按照我们的需求创建了不同的线程池,来满足业务的需要。
Executor 接口对象能执行我们的线程任务。
ExecutorService 接口继承了 Executor 接口并进行了扩展,提供了更多的方法,我们能获得任务执行的状态并且可以获取任务的返回值。
使用 ThreadPoolExecutor 可以创建自定义线程池。
Future 表示异步计算的结果,它提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并可以使用 get()方法 获取计算的结果。

9、什么是 Executors 框架?

Executor 框架是一个根据一组执行策略调用,调度,执行和控制的异步任务的框架。
无限制的创建线程会引起应用程序内存的溢出。所以创建一个线程池是个更好的解决方法,因为可以限制线程的数量并且可以回收再利用这些线程。利用 Executors 框架可以非常方便的创建一个线程池。

10、什么是原子操作?在 Java Concurrency API 中有哪些原子类?

原子操作意为”不可被中断的一个或一系列操作“。
处理器使用基于 对缓存加锁 或 总线加锁 的方式来实现 多处理器之间的原子操作。
在 Java 中可以通过 锁 和 循环CAS 的方式来实现原子操作。CAS操作 —— Compare & Set,或是 Compare & Swap,现在几乎所有的 CPU指令 都支持 CAS 的原子操作。
原子操作是指一个不受其他操作影响的操作任务单元。原子操作是在多线程环境下避免数据不一致必须的手段。
int++ 并不是一个原子操作,所以当一个线程读取它的值并加1时,另外一个线程有可能会读到之前的值,这就会引发错误。
为了解决这个问题,必须保证增加操作是原子的,在 JDK1.5之前我们可以使用同步技术来做到这一点。到 JDK1.5, java.util.concurrent.atomic 包提供了 int 和 long 类型的原子包装类,它们可以自动的保证对于他们的操作是原子的并且不需要使用同步。
java.util.concurrent 这个包里面提供了一组原子类。其基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时执行这些类的实例包含的方法时,具有排他性,即当某个线程进入方法,执行其中的指令时,不会被其他线程打断,而别的线程就像自旋锁一样,一直等到该方法执行完成,才由 JVM 从等待队列中选择另一个线程进入,这只是一种逻辑上的理解。

原子类:AtomicBoolean,AtomicInteger,AtomicLong,AtomicReference
原子数组:AtomicIntegerArray,AtomicLongArray,AtomicReferenArray
原子属性更新器:AtomicLongFieldUpdater,AtomicIntegerFieldUpdater,AtomicReferenceFieldUpdater
解决 ABA 问题的原子类:AtomicMarkableReference(通过引入一个 boolean 来反映中间有没有变过),AtomicStampedReference(通过引入一个 int 累加来反应中间有没有变过)。

10.1 ABA问题

11、Java Concurrency API 中的 Lock 接口是什么?对比同步他有什么优势?

Lock 接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。
他们允许更加灵活的结构,可以具有完全不同的性质,并且可以支持多个相关类的条件对象。

它的优势有:
可以使锁更公平
可以使线程在等待锁的时候响应中断
可以使线程尝试获取锁,并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间
可以在不同的范围,以不同的顺序获取和释放锁

整体上来说 Lock 是 synchronized 的扩展版, Lock 提供了无条件的、可轮询的(tryLock 方法)、定时的(tryLock 带参方法)、可中断的(lockInterruptibly)、可多条件队列的(newCondition 方法)锁操作。另外 Lock 的实现类基本都支持非公平锁(默认)和公平锁,synchronized 只支持非公平锁,当然,在大部分情况下,非公平锁是高效的选择。

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