JAVA多線程和並發基礎面試題
1. 進程和線程之間有什麽不同？
一個進程是一個獨立(self contained)的運行環境，它可以被看作一個程序或者一個應用。而線程是在進程中執行的一個任務。Java運行環境是一個包含了不同的類和程序的單一進程。線程可以被稱為輕量級進程。線程需要較少的資源來創建和駐留在進程中，並且可以共享進程中的資源。?
2. 多線程編程的好處是什麽？
在多線程程序中，多個線程被並發的執行以提高程序的效率，CPU不會因為某個線程需要等待資源而進入空閑狀態。多個線程共享堆內存(heap memory)，因此創建多個線程去執行一些任務會比創建多個進程更好。舉個例子，Servlets比CGI更好，是因為Servlets支持多線程而CGI不支持。
3. 用戶線程和守護線程有什麽區別？
當我們在Java程序中創建一個線程，它就被稱為用戶線程。一個守護線程是在後臺執行並且不會阻止JVM終止的線程。當沒有用戶線程在運行的時候，JVM關閉程序並且退出。一個守護線程創建的子線程依然是守護線程。
4. 我們如何創建一個線程？
有兩種創建線程的方法：一是實現Runnable接口，然後將它傳遞給Thread的構造函數，創建一個Thread對象；二是直接繼承Thread類。若想了解更多可以閱讀這篇關於如何在Java中創建線程的文章。
5. 有哪些不同的線程生命周期？
當我們在Java程序中新建一個線程時，它的狀態是New。當我們調用線程的start()方法時，狀態被改變為Runnable。線程調度器會為Runnable線程池中的線程分配CPU時間並且講它們的狀態改變為Running。其他的線程狀態還有Waiting，Blocked 和Dead。讀這篇文章可以了解更多關於線程生命周期的知識。
6. 可以直接調用Thread類的run()方法麽？
當然可以，但是如果我們調用了Thread的run()方法，它的行為就會和普通的方法一樣，為了在新的線程中執行我們的代碼，必須使用Thread.start()方法。
7. 如何讓正在運行的線程暫停一段時間？
我們可以使用Thread類的Sleep()方法讓線程暫停一段時間。需要註意的是，這並不會讓線程終止，一旦從休眠中喚醒線程，線程的狀態將會被改變為Runnable，並且根據線程調度，它將得到執行。
8. 你對線程優先級的理解是什麽？
每一個線程都是有優先級的，一般來說，高優先級的線程在運行時會具有優先權，但這依賴於線程調度的實現，這個實現是和操作系統相關的(OS dependent)。我們可以定義線程的優先級，但是這並不能保證高優先級的線程會在低優先級的線程前執行。線程優先級是一個int變量(從1-10)，1代表最低優先級，10代表最高優先級。
9. 什麽是線程調度器(Thread Scheduler)和時間分片(Time Slicing)？
線程調度器是一個操作系統服務，它負責為Runnable狀態的線程分配CPU時間。一旦我們創建一個線程並啟動它，它的執行便依賴於線程調度器的實現。時間分片是指將可用的CPU時間分配給可用的Runnable線程的過程。分配CPU時間可以基於線程優先級或者線程等待的時間。線程調度並不受到Java虛擬機控制，所以由應用程序來控制它是更好的選擇（也就是說不要讓你的程序依賴於線程的優先級）。
10. 在多線程中，什麽是上下文切換(context-switching)？
上下文切換是存儲和恢復CPU狀態的過程，它使得線程執行能夠從中斷點恢復執行。上下文切換是多任務操作系統和多線程環境的基本特征。
11. 你如何確保main()方法所在的線程是Java程序最後結束的線程？
我們可以使用Thread類的joint()方法來確保所有程序創建的線程在main()方法退出前結束。這裏有一篇文章關於Thread類的joint()方法。
12.線程之間是如何通信的？
當線程間是可以共享資源時，線程間通信是協調它們的重要的手段。Object類中wait()\notify()\notifyAll()方法可以用於線程間通信關於資源的鎖的狀態。點擊這裏有更多關於線程wait, notify和notifyAll.
13.為什麽線程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定義在Object類裏？
Java的每個對象中都有一個鎖(monitor，也可以成為監視器) 並且wait()，notify()等方法用於等待對象的鎖或者通知其他線程對象的監視器可用。在Java的線程中並沒有可供任何對象使用的鎖和同步器。這就是為什麽這些方法是Object類的一部分，這樣Java的每一個類都有用於線程間通信的基本方法
14. 為什麽wait(), notify()和notifyAll()必須在同步方法或者同步塊中被調用？
當一個線程需要調用對象的wait()方法的時候，這個線程必須擁有該對象的鎖，接著它就會釋放這個對象鎖並進入等待狀態直到其他線程調用這個對象上的notify()方法。同樣的，當一個線程需要調用對象的notify()方法時，它會釋放這個對象的鎖，以便其他在等待的線程就可以得到這個對象鎖。由於所有的這些方法都需要線程持有對象的鎖，這樣就只能通過同步來實現，所以他們只能在同步方法或者同步塊中被調用。
15. 為什麽Thread類的sleep()和yield()方法是靜態的？
Thread類的sleep()和yield()方法將在當前正在執行的線程上運行。所以在其他處於等待狀態的線程上調用這些方法是沒有意義的。這就是為什麽這些方法是靜態的。它們可以在當前正在執行的線程中工作，並避免程序員錯誤的認為可以在其他非運行線程調用這些方法。
16.如何確保線程安全？
在Java中可以有很多方法來保證線程安全——同步，使用原子類(atomic concurrent classes)，實現並發鎖，使用volatile關鍵字，使用不變類和線程安全類。在線程安全教程中，你可以學到更多。
17. volatile關鍵字在Java中有什麽作用？
當我們使用volatile關鍵字去修飾變量的時候，所以線程都會直接讀取該變量並且不緩存它。這就確保了線程讀取到的變量是同內存中是一致的。
18. 同步方法和同步塊，哪個是更好的選擇？
同步塊是更好的選擇，因為它不會鎖住整個對象（當然你也可以讓它鎖住整個對象）。同步方法會鎖住整個對象，哪怕這個類中有多個不相關聯的同步塊，這通常會導致他們停止執行並需要等待獲得這個對象上的鎖。
19.如何創建守護線程？
使用Thread類的setDaemon(true)方法可以將線程設置為守護線程，需要註意的是，需要在調用start()方法前調用這個方法，否則會拋出IllegalThreadStateException異常。
20. 什麽是ThreadLocal?
ThreadLocal用於創建線程的本地變量，我們知道一個對象的所有線程會共享它的全局變量，所以這些變量不是線程安全的，我們可以使用同步技術。但是當我們不想使用同步的時候，我們可以選擇ThreadLocal變量。
每個線程都會擁有他們自己的Thread變量，它們可以使用get()\set()方法去獲取他們的默認值或者在線程內部改變他們的值。ThreadLocal實例通常是希望它們同線程狀態關聯起來是private static屬性。在ThreadLocal例子這篇文章中你可以看到一個關於ThreadLocal的小程序。
21. 什麽是Thread Group？為什麽建議使用它？
ThreadGroup是一個類，它的目的是提供關於線程組的信息。
ThreadGroup API比較薄弱，它並沒有比Thread提供了更多的功能。它有兩個主要的功能：一是獲取線程組中處於活躍狀態線程的列表；二是設置為線程設置未捕獲異常處理器(ncaught exception handler)。但在Java 1.5中Thread類也添加了setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh) 方法，所以ThreadGroup是已經過時的，不建議繼續使用。
22. 什麽是Java線程轉儲(Thread Dump)，如何得到它？
線程轉儲是一個JVM活動線程的列表，它對於分析系統瓶頸和死鎖非常有用。有很多方法可以獲取線程轉儲——使用Profiler，Kill -3命令，jstack工具等等。我更喜歡jstack工具，因為它容易使用並且是JDK自帶的。由於它是一個基於終端的工具，所以我們可以編寫一些腳本去定時的產生線程轉儲以待分析。讀這篇文檔可以了解更多關於產生線程轉儲的知識。
23. 什麽是死鎖(Deadlock)？如何分析和避免死鎖？
死鎖是指兩個以上的線程永遠阻塞的情況，這種情況產生至少需要兩個以上的線程和兩個以上的資源。
分析死鎖，我們需要查看Java應用程序的線程轉儲。我們需要找出那些狀態為BLOCKED的線程和他們等待的資源。每個資源都有一個唯一的id，用這個id我們可以找出哪些線程已經擁有了它的對象鎖。
避免嵌套鎖，只在需要的地方使用鎖和避免無限期等待是避免死鎖的通常辦法，閱讀這篇文章去學習如何分析死鎖。
24. 什麽是Java Timer類？如何創建一個有特定時間間隔的任務？
java.util.Timer是一個工具類，可以用於安排一個線程在未來的某個特定時間執行。Timer類可以用安排一次性任務或者周期任務。
java.util.TimerTask是一個實現了Runnable接口的抽象類，我們需要去繼承這個類來創建我們自己的定時任務並使用Timer去安排它的執行。
這裏有關於java Timer的例子。
25. 什麽是線程池？如何創建一個Java線程池？
一個線程池管理了一組工作線程，同時它還包括了一個用於放置等待執行的任務的隊列。
java.util.concurrent.Executors提供了一個 java.util.concurrent.Executor接口的實現用於創建線程池。線程池例子展現了如何創建和使用線程池，或者閱讀ScheduledThreadPoolExecutor例子，了解如何創建一個周期任務。
Java並發面試問題
1. 什麽是原子操作？在Java Concurrency API中有哪些原子類(atomic classes)？
原子操作是指一個不受其他操作影響的操作任務單元。原子操作是在多線程環境下避免數據不一致必須的手段。
int++並不是一個原子操作，所以當一個線程讀取它的值並加1時，另外一個線程有可能會讀到之前的值，這就會引發錯誤。
為了解決這個問題，必須保證增加操作是原子的，在JDK1.5之前我們可以使用同步技術來做到這一點。到JDK1.5，java.util.concurrent.atomic包提供了int和long類型的裝類，它們可以自動的保證對於他們的操作是原子的並且不需要使用同步。可以閱讀這篇文章來了解Java的atomic類。
2. Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什麽？對比同步它有什麽優勢？
Lock接口比同步方法和同步塊提供了更具擴展性的鎖操作。他們允許更靈活的結構，可以具有完全不同的性質，並且可以支持多個相關類的條件對象。
它的優勢有：
? 可以使鎖更公平
? 可以使線程在等待鎖的時候響應中斷
? 可以讓線程嘗試獲取鎖，並在無法獲取鎖的時候立即返回或者等待一段時間
? 可以在不同的範圍，以不同的順序獲取和釋放鎖
閱讀更多關於鎖的例子
3. 什麽是Executors框架？
Executor框架同java.util.concurrent.Executor 接口在java 5中被引入。Executor框架是一個根據一組執行策略調用，調度，執行和控制的異步任務的框架。
無限制的創建線程會引起應用程序內存溢出。所以創建一個線程池是個更好的的解決方案，因為可以限制線程的數量並且可以回收再利用這些線程。利用Executors框架可以非常方便的創建一個線程池，閱讀這篇文章可以了解如何使用Executor框架創建一個線程池。
4. 什麽是阻塞隊列？如何使用阻塞隊列來實現生產者-消費者模型？
java.util.concurrent.BlockingQueue的特性是：當隊列是空的時，從隊列中獲取或刪除元素的操作將會被阻塞，或者當隊列是滿時，往隊列裏添加元素的操作會被阻塞。
阻塞隊列不接受空值，當你嘗試向隊列中添加空值的時候，它會拋出NullPointerException。
阻塞隊列的實現都是線程安全的，所有的查詢方法都是原子的並且使用了內部鎖或者其他形式的並發控制。
BlockingQueue 接口是java collections框架的一部分，它主要用於實現生產者-消費者問題。
閱讀這篇文章了解如何使用阻塞隊列實現生產者-消費者問題。
5. 什麽是Callable和Future?
Java 5在concurrency包中引入了java.util.concurrent.Callable 接口，它和Runnable接口很相似，但它可以返回一個對象或者拋出一個異常。
Callable接口使用泛型去定義它的返回類型。Executors類提供了一些有用的方法去在線程池中執行Callable內的任務。由於Callable任務是並行的，我們必須等待它返回的結果。java.util.concurrent.Future對象為我們解決了這個問題。在線程池提交Callable任務後返回了一個Future對象，使用它我們可以知道Callable任務的狀態和得到Callable返回的執行結果。Future提供了get()方法讓我們可以等待Callable結束並獲取它的執行結果。
閱讀這篇文章了解更多關於Callable，Future的例子。
6. 什麽是FutureTask?
FutureTask是Future的一個基礎實現，我們可以將它同Executors使用處理異步任務。通常我們不需要使用FutureTask類，單當我們打算重寫Future接口的一些方法並保持原來基礎的實現是，它就變得非常有用。我們可以僅僅繼承於它並重寫我們需要的方法。閱讀Java FutureTask例子，學習如何使用它。
7.什麽是並發容器的實現？
Java集合類都是快速失敗的，這就意味著當集合被改變且一個線程在使用叠代器遍歷集合的時候，叠代器的next()方法將拋出ConcurrentModificationException異常。
並發容器支持並發的遍歷和並發的更新。
主要的類有ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList 和CopyOnWriteArraySet，閱讀這篇文章了解如何避免ConcurrentModificationException。
8. Executors類是什麽？
Executors為Executor，ExecutorService，ScheduledExecutorService，ThreadFactory和Callable類提供了一些工具方法。
Executors可以用於方便的創建線程池。
很多核心Java面試題來源於多線程(Multi-Threading)和集合框架(Collections Framework)，理解核心線程概念時，嫻熟的實際經驗是必需的。這篇文章收集了 Java 線程方面一些典型的問題，這些問題經常被高級工程師所問到。
0.Java 中多線程同步是什麽？
在多線程程序下，同步能控制對共享資源的訪問。如果沒有同步，當一個 Java 線程在修改一個共享變量時，另外一個線程正在使用或者更新同一個變量，這樣容易導致程序出現錯誤的結果。
1.解釋實現多線程的幾種方法?
一 Java 線程可以實現 Runnable 接口或者繼承 Thread 類來實現，當你打算多重繼承時，優先選擇實現 Runnable。
2.Thread.start ()與 Thread.run ()有什麽區別？
Thread.start ()方法(native)啟動線程，使之進入就緒狀態，當 cpu 分配時間該線程時，由 JVM 調度執行 run ()方法。
3.為什麽需要 run ()和 start ()方法，我們可以只用 run ()方法來完成任務嗎？
我們需要 run ()&start ()這兩個方法是因為 JVM 創建一個單獨的線程不同於普通方法的調用，所以這項工作由線程的 start 方法來完成，start 由本地方法實現，需要顯示地被調用，使用這倆個方法的另外一個好處是任何一個對象都可以作為線程運行，只要實現了 Runnable 接口，這就避免因繼承了 Thread 類而造成的 Java 的多繼承問題。
4.什麽是 ThreadLocal 類，怎麽使用它？
ThreadLocal 是一個線程級別的局部變量，並非“本地線程”。ThreadLocal 為每個使用該變量的線程提供了一個獨立的變量副本，每個線程修改副本時不影響其它線程對象的副本(譯者註)。
下面是線程局部變量(ThreadLocal variables)的關鍵點：
一個線程局部變量(ThreadLocal variables)為每個線程方便地提供了一個單獨的變量。
ThreadLocal 實例通常作為靜態的私有的(private static)字段出現在一個類中，這個類用來關聯一個線程。
當多個線程訪問 ThreadLocal 實例時，每個線程維護 ThreadLocal 提供的獨立的變量副本。
常用的使用可在 DAO 模式中見到，當 DAO 類作為一個單例類時，數據庫鏈接(connection)被每一個線程獨立的維護，互不影響。(基於線程的單例)
ThreadLocal 難於理解，下面這些引用連接有助於你更好的理解它。
《Good article on ThreadLocal on IBM DeveloperWorks 》、《理解 ThreadLocal》、《Managing data : Good example》、《Refer Java API Docs》
5.什麽時候拋出 InvalidMonitorStateException 異常，為什麽？
調用 wait ()/notify ()/notifyAll ()中的任何一個方法時，如果當前線程沒有獲得該對象的鎖，那麽就會拋出 IllegalMonitorStateException 的異常(也就是說程序在沒有執行對象的任何同步塊或者同步方法時，仍然嘗試調用 wait ()/notify ()/notifyAll ()時)。由於該異常是 RuntimeExcpetion 的子類，所以該異常不一定要捕獲(盡管你可以捕獲只要你願意).作為 RuntimeException，此類異常不會在 wait (),notify (),notifyAll ()的方法簽名提及。
6.Sleep ()、suspend ()和 wait ()之間有什麽區別？
Thread.sleep ()使當前線程在指定的時間處於“非運行”（Not Runnable）狀態。線程一直持有對象的監視器。比如一個線程當前在一個同步塊或同步方法中，其它線程不能進入該塊或方法中。如果另一線程調用了 interrupt ()方法，它將喚醒那個“睡眠的”線程。
註意：sleep ()是一個靜態方法。這意味著只對當前線程有效，一個常見的錯誤是調用t.sleep ()，（這裏的t是一個不同於當前線程的線程）。即便是執行t.sleep ()，也是當前線程進入睡眠，而不是t線程。t.suspend ()是過時的方法，使用 suspend ()導致線程進入停滯狀態，該線程會一直持有對象的監視器，suspend ()容易引起死鎖問題。
object.wait ()使當前線程出於“不可運行”狀態，和 sleep ()不同的是 wait 是 object 的方法而不是 thread。調用 object.wait ()時，線程先要獲取這個對象的對象鎖，當前線程必須在鎖對象保持同步，把當前線程添加到等待隊列中，隨後另一線程可以同步同一個對象鎖來調用 object.notify ()，這樣將喚醒原來等待中的線程，然後釋放該鎖。基本上 wait ()/notify ()與 sleep ()/interrupt ()類似，只是前者需要獲取對象鎖。
7.在靜態方法上使用同步時會發生什麽事？
同步靜態方法時會獲取該類的“Class”對象，所以當一個線程進入同步的靜態方法中時，線程監視器獲取類本身的對象鎖，其它線程不能進入這個類的任何靜態同步方法。它不像實例方法，因為多個線程可以同時訪問不同實例同步實例方法。
8.當一個同步方法已經執行，線程能夠調用對象上的非同步實例方法嗎？
可以，一個非同步方法總是可以被調用而不會有任何問題。實際上，Java 沒有為非同步方法做任何檢查，鎖對象僅僅在同步方法或者同步代碼塊中檢查。如果一個方法沒有聲明為同步，即使你在使用共享數據 Java 照樣會調用，而不會做檢查是否安全，所以在這種情況下要特別小心。一個方法是否聲明為同步取決於臨界區訪問(critial section access)，如果方法不訪問臨界區(共享資源或者數據結構)就沒必要聲明為同步的。
下面有一個示例說明：Common 類有兩個方法 synchronizedMethod1()和 method1()，MyThread 類在獨立的線程中調用這兩個方法。
9.在一個對象上兩個線程可以調用兩個不同的同步實例方法嗎？
不能，因為一個對象已經同步了實例方法，線程獲取了對象的對象鎖。所以只有執行完該方法釋放對象鎖後才能執行其它同步方法。看下面代碼示例非常清晰：Common 類有 synchronizedMethod1()和 synchronizedMethod2()方法，MyThread 調用這兩個方法。
10.什麽是死鎖
死鎖就是兩個或兩個以上的線程被無限的阻塞，線程之間相互等待所需資源。這種情況可能發生在當兩個線程嘗試獲取其它資源的鎖，而每個線程又陷入無限等待其它資源鎖的釋放，除非一個用戶進程被終止。就 JavaAPI 而言，線程死鎖可能發生在一下情況。
? 當兩個線程相互調用 Thread.join ()
? 當兩個線程使用嵌套的同步塊，一個線程占用了另外一個線程必需的鎖，互相等待時被阻塞就有可能出現死鎖。
11.什麽是線程餓死，什麽是活鎖？
線程餓死和活鎖雖然不想是死鎖一樣的常見問題，但是對於並發編程的設計者來說就像一次邂逅一樣。
當所有線程阻塞，或者由於需要的資源無效而不能處理，不存在非阻塞線程使資源可用。JavaAPI 中線程活鎖可能發生在以下情形：
? 當所有線程在程序中執行 Object.wait (0)，參數為 0 的 wait 方法。程序將發生活鎖直到在相應的對象上有線程調用 Object.notify ()或者 Object.notifyAll ()。
? 當所有線程卡在無限循環中。
JAVA多線程和並發基礎面試題