面试高频题之并发篇(2)

  1. 线程的调度策略

线程调度器选择优先级最高的线程运行,但是,如果发生以下情况,就会终止线程的运行:

(1)线程体中调用了 yield 方法让出了对 cpu 的占用权利

(2)线程体中调用了 sleep 方法使线程进入睡眠状态

(3)线程由于 IO 操作受到阻塞

(4)另外一个更高优先级线程出现

(5)在支持时间片的系统中,该线程的时间片用完

  1. 请说出与线程同步以及线程调度相关的方法。

 

(1) wait():使一个线程处于等待(阻塞)状态,并且释放所持有的对象的锁;

(2)sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态,是一个静态方法,调用此方法要处理 InterruptedException 异常;

(3)notify():唤醒一个处于等待状态的线程,当然在调用此方法的时候,并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程,而是由 JVM 确定唤醒哪个线程,而且与优先级无关;

(4)notityAll():唤醒所有处于等待状态的线程,该方法并不是将对象的锁给所有线程,而是让它们竞争,只有获得锁的线程才能进入就绪状态;

  1. sleep() 和 wait() 有什么区别?

两者都可以暂停线程的执行

类的不同:sleep() 是 Thread线程类的静态方法,wait() 是 Object类的方法。

是否释放锁:sleep() 不释放锁;wait() 释放锁。

用途不同:Wait 通常被用于线程间交互/通信,sleep 通常被用于暂停执行。

用法不同:wait() 方法被调用后,线程不会自动苏醒,需要别的线程调用同一个对象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法执行完成后,线程会自动苏醒。或者可以使用wait(long timeout)超时后线程会自动苏醒。

  1. 为什么线程通信的方法 wait(), notify()和 notifyAll()被定义在Object 类里?

Java中,任何对象都可以作为锁,并且 wait(),notify()等方法用于等待对象的锁或者唤醒线程,在 Java 的线程中并没有可供任何对象使用的锁,所以任意对象调用方法一定定义在Object类中。

wait(), notify()和 notifyAll()这些方法在同步代码块中调用有的人会说,既然是线程放弃对象锁,那也可以把wait()定义在Thread类里面啊,新定义的线程继承于Thread类,也不需要重新定义wait()方法的实现。然而,这样做有一个非常大的问题,一个线程完全可以持有很多锁,你一个线程放弃锁的时候,到底要放弃哪个锁?当然了,这种设计并不是不能实现,只是管理起来更加复杂。

  1. 线程的 sleep()方法和 yield()方法有什么区别?

(1)sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级,因此会给低优先级的线程以运行的机会;yield()方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会;

(2线程执行 sleep()方法后转入阻塞(blocked)状态,而执行 yield()方法后转入就绪(ready)状态;

(3)sleep()方法声明抛出 InterruptedException,而 yield()方法没有声明任何异常;

(4)sleep()方法比 yield()方法(跟操作系统 CPU 调度相关)具有更好的可移植性,通常不建议使用yield()方法来控制并发线程的执行。

  1. 同步方法和同步块,哪个是更好的选择?

同步块是更好的选择,因为它不会锁住整个对象(当然你也可以让它锁住整个对象)。同步方法会锁住整个对象,哪怕这个类中有多个不相关联的同步块,这通常会导致他们停止执行并需要等待获得这个对象上的锁。同步块更要符合开放调用的原则,只在需要锁住的代码块锁住相应的对象,这样从侧面来说也可以避免死锁。

请知道一条原则:同步的范围越小越好。

  1. 什么是线程同步和线程互斥,有哪几种实现方式?

当一个线程对共享的数据进行操作时,应使之成为一个”原子操作“,即在没有完成相关操作之前,不允许其他线程打断它,否则,就会破坏数据的完整性,必然会得到错误的处理结果,这就是线程的同步。

在多线程应用中,考虑不同线程之间的数据同步和防止死锁。当两个或多个线程之间同时等待对方释放资源的时候就会形成线程之间的死锁。为了防止死锁的发生,需要通过同步来实现线程安全。

线程互斥是指对于共享的进程系统资源,在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多只允许一个线程去使用,其它要使用该资源的线程必须等待,直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步。

线程间的同步方法大体可分为两类:用户模式和内核模式。顾名思义,内核模式就是指利用系统内核对象的单一性来进行同步,使用时需要切换内核态与用户态,而用户模式就是不需要切换到内核态,只在用户态完成操作。用户模式下的方法有:原子操作(例如一个单一的全局变量),临界区。内核模式下的方法有:事件,信号量,互斥量。

实现线程同步的方法

同步代码方法:sychronized 关键字修饰的方法

同步代码块:sychronized 关键字修饰的代码块

使用特殊变量域volatile实现线程同步:volatile关键字为域变量的访

问提供了一种免锁机制

使用重入锁实现线程同步:

reentrantlock类是可冲入、互斥、实现了

lock接口的锁他与sychronized方法具有相同的基本行为和语义

  1. 在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

方法一:使用安全类,比如 java.util.concurrent 下的类,使用原子类

AtomicInteger

方法二:使用自动锁 synchronized。

方法三:使用手动锁 Lock。

9、Java中垃圾回收有什么目的?什么时候进行垃圾回收?

垃圾回收是在内存中存在没有引用的对象或超过作用域的对象时进行的。

垃圾回收的目的是识别并且丢弃应用不再使用的对象来释放和重用资源。

  1. 如果对象的引用被置为null,垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存?

不会,在下一个垃圾回调周期中,这个对象将是被可回收的。也就是说并不会立即被垃圾收集器立刻回收,而是在下一次垃圾回收时才会释放

其占用的内存。

  1. 为什么代码会重排序?

在执行程序时,为了提供性能,处理器和编译器常常会对指令进行重排序,但是不能随意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要满足以下两个条件:

在单线程环境下不能改变程序运行的结果;

存在数据依赖关系的不允许重排序

需要注意的是:重排序不会影响单线程环境的执行结果,但是会破坏多线程的执行语义。

  1. as-if-serial规则和happens-before规则的区别 

as-if-serial语义保证单线程内程序的执行结果不被改变,happens-

before关系保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变。as-if-serial语义给编写单线程程序的程序员创造了一个幻境:单线程

程序是按程序的顺序来执行的。happens-before关系给编写正确同步的多线程程序的程序员创造了一个幻境:正确同步的多线程程序是按

happens-before指定的顺序来执行的。

as-if-serial语义和happens-before这么做的目的,都是为了在不改

变程序执行结果的前提下,尽可能地提高程序执行的并行度。

  1. synchronized 的作用? 自己是怎么使用 synchronized 关键字,在项目中用到了吗?

在 Java 中,synchronized 关键字是用来控制线程同步的,就是在多线程的环境下,控制 synchronized 代码段不被多个线程同时执行。synchronized 可以修饰类、方法、变量。

synchronized关键字最主要的三种使用方式:

修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁,进入同步代码前要获得当前对象实

例的锁。

修饰静态方法: 也就是给当前类加锁,会作用于类的所有对象实例,因为静态

成员不属于任何一个实例对象,是类成员( static 表明这是该类的一个静态资源,不管new了多少个对象,只有一份)。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态synchronized 方法,而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法,是允许的,不会发生互斥现象,因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁,而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁

修饰代码块: 指定加锁对象,对给定对象加锁,进入同步代码库前要获得给定

对象的锁。

总结:

synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。尽量不要使用 synchronized(String a) 因为JVM中,字符串常量池具有缓存功能!

15、说一下 synchronized 底层实现原理?

synchronized是Java中的一个关键字,在使用的过程中并没有看到显示的加锁和解锁过程。因此有必要通过javap命令,查看相应的字节码文件。

面试高频题之并发篇(2)

 

通过JDK 反汇编指令 javap -c -v 可以看出在执行同步代码块之前之后都有一个monitor字样,其中前面的是monitorenter,后面的是离开monitorexit,不难想象一个线程也执行同步代码块,首先要获取锁,而获取锁的过程就是monitorenter ,在执行完代码块之后,要释放锁,释放锁就是执行monitorexit指令。

为什么会有两个monitorexit呢?

这个主要是防止在同步代码块中线程因异常退出,而锁没有得到释放,这必然会造成死锁(等待的线程永远获取不到锁)。因此最后一个monitorexit是保证在异常情况下,锁也可以得到释放,避免死锁。

仅有ACC_SYNCHRONIZED这么一个标志,该标记表明线程进入该方法时,需要monitorenter,退出该方法时需要monitorexit。

synchronized可重入的原理

重入锁是指一个线程获取到该锁之后,该线程可以继续获得该锁。底层原理维护一个计数器,当线程获取该锁时,计数器加一,再次获得该锁时继续加一,释放锁时,计数器减一,当计数器值为0时,表明该锁未被任何线程所持有,其它线程可以竞争获取锁。

15、多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么?

synchronized 锁升级原理:在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段,在第一次访问的时候 threadid 为空,jvm 让其持有偏向锁,并将 threadid 设置为其线程 id,再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致,如果一致则可以直接使用此对象,如果不一致,则升级偏向锁为轻量级锁,通过自旋循环一定次数来获取锁,执行一定次数之后,如果还没有正常获取到要使用的对象,此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁,此过程就构成了 synchronized 锁的升级。

锁的升级的目的:锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化synchronized 的实现方式,使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式,从而减低了锁带来的性能消耗。

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