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java 面試題 (一)——— 集合 、執行緒

由於本人最近在換工作,所以可能在整理面試題,下面就是最近面試情況,最常會問到的面試題,有執行緒、集合、IO/NIO、異常,反射、JVM等等,所以也在網上找了大量的資料,那麼現在就先放一點找到的資料,下面就是一些集合、執行緒有關的 面試題 ,稍後也會把一些常見的、重點的面試題整理出來,請大家耐心等候。。。

集合類特性(幾個常用類的區別)
ArrayList: 元素單個,效率高,多用於查詢  Vector: 元素單個,執行緒安全,多用於查詢  LinkedList: 元素單個,多用於插入和刪除  HashMap: 元素成對,元素可為空  HashTable: 元素成對,執行緒安全,元素不可為空
WeakHashMap: 是一種改進的HashMap,它對key實行“弱引用”,如果一個key不再被外部所引用,那麼該key可以被GC回收
Iterator 是什麼
一些集合類提供了內容遍歷的功能,通過java.util.Iterator介面。這些介面允許遍歷物件的集合。依次操作每個元素物件。當使用Iterators時,在獲得Iterator的時候包含一個集合快照。通常在遍歷一個Iterator的時候不建議修改集合本省。
 
Iterator與ListIterator有什麼區別
1. Iterator可用來遍歷Set和List集合,但是ListIterator只能用來遍歷List。 ? 
2. Iterator只能正向遍歷集合,適用於獲取移除元素。ListIerator繼承Iterator,可以雙向列表的遍歷,同樣支援元素的修改。比如:增加元素,替換元素,獲取前一個和後一個元素的索引,等等。
Collection 和 Collections的區別
Collection是集合類的上級介面,繼承與他的介面主要有Set 和List.
Collections是針對集合類的一個幫助類,他提供一系列靜態方法實現對各種集合的搜尋、排序、執行緒安全化等操作
List、Map、Set三個介面,存取元素時,各有什麼特點
List  以特定次序來持有元素,可有重複元素;
Set  無法擁有重複元素,內部排序(無序);
Map 儲存key-value值,value可多值。
 
Java集合面試題:[1]集合面試題、Java集合
HashMap和Hashtable的區別
都屬於Map介面的類,實現了將惟一鍵對映到特定的值上。   
一.歷史原因:
Hashtable是基於陳舊的Dictionary類的,HashMap是Java 1.2引進的Map介面的一個實現  
二.同步性:
Hashtable是執行緒安全的,也就是說是同步的,而HashMap是執行緒序不安全的,不是同步的  
三.值:
 HashMap 類沒有分類或者排序。它允許一個 null 鍵和多個 null 值。 
 Hashtable 類似於 HashMap,但是不允許 null 鍵和 null 值。
四.效率:
Hashtable 比 HashMap 慢,因為它是同步的。
怎樣使HashMap同步
HashMap可以通過Map m = Collections.synchronizedMap(hashMap)來達到同步的效果。
ArrayList和Vector的區別
ArrayList與Vector主要從二方面來說.  
一.同步性:
   Vector是執行緒安全的,也就是說是同步的,而ArrayList是執行緒序不安全的,不是同步的。
二.操作:
    由於Vector支援多執行緒操作,所以在效能上就比不上ArrayList了。
三.資料增長:
       ArrayList和Vector都有一個初始的容量大小,當儲存進去它們裡面的元素個數超出容量的時候,就需要增加ArrayList和Vector的儲存空間,每次增加儲存空間的時候不是隻增加一個儲存單元,是增加多個儲存單元。
       Vector預設增加原來的一倍,ArrayList預設增加原來的0.5倍。
       Vector可以由我們自己來設定增長的大小,ArrayList沒有提供相關的方法。
LinkedList與ArrayList有什麼區別
兩者都實現的是List介面,不同之處在於:
(1)、ArrayList是基於動態陣列實現的,LinkedList是基於連結串列的資料結構。
(2)、get訪問List內部任意元素時,ArrayList的效能要比LinkedList效能好。LinkedList中的get方法是要按照順序從列表的一端開始檢查,直到另一端
(3)、對於新增和刪除操作LinkedList要強於ArrayList,因為ArrayList要移動資料
附加:
       LinkedList實現了List介面,允許null元素。此外LinkedList提供額外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆疊(stack),佇列(queue)或雙向佇列(deque)。
       注意LinkedList沒有同步方法。如果多個執行緒同時訪問一個List,則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List:
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));
陣列(Array)和列表集合(ArrayList)有什麼區別
下面列出了Array和ArrayList的不同點: 
        Array可以包含基本型別和物件型別,ArrayList只能包含物件型別。
        Array大小是固定的,ArrayList的大小是動態變化的。 
        ArrayList提供了更多的方法和特性,比如:addAll(),removeAll(),iterator()  等等。
       對於基本型別資料,集合使用自動裝箱來減少編碼工作量。但是,當處理固定大小的基本資料型別的時候,這種方式相對比較慢。
Enumeration介面和Iterator介面的區別有哪些
       Enumeration速度是Iterator的2倍,同時佔用更少的記憶體。但是,Iterator遠遠比Enumeration安全,因為其他執行緒不能夠修改正在被iterator遍歷的集合裡面的物件。同時,Iterator允許呼叫者刪除底層集合裡面的元素,這對Enumeration來說是不可能的。
HashSet和TreeSet有什麼區別 
 
HashSet有以下特點:
A. 無序(不能保證元素的排列順序,順序有可能發生變化)B. 不同步C. 允許空值(集合元素可以是null,可以放入多個null,但會自動覆蓋)
當向HashSet結合中存入一個元素時,HashSet會呼叫該物件的hashCode()方法來得到該物件的hashCode值,然後根據 hashCode值來決定該物件在HashSet中儲存位置。簡單的說,HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個物件通過equals方法比較相等,並且兩個物件的hashCode()方法返回值相 等注意,如果要把一個物件放入HashSet中,重寫該物件對應類的equals方法,也應該重寫其hashCode()方法。其規則是如果兩個物件通過equals方法比較返回true時,其hashCode也應該相同。另外,物件中用作equals比較標準的屬性,都應該用來計算 hashCode的值。
 
TreeSet有以下特點:
A. 有序
      1. TreeSet是由一個樹形的結構來實現的(資料結構是二叉樹),它裡面元            素是有序的
      2.TreeSet是SortedSet介面的唯一實現類,TreeSet可以確保集合元素處於           排序狀 態,支援兩種排序方式,自然排序和定製排序。其中自然排序為             預設的排序方式;定製排序,TreeSet中的物件元素需要實Comparable             介面
    TreeSet類中跟HashSet類一樣也沒有get()方法來獲取列表中的元素,所以      也只能通過迭代器方法來獲取
    二叉樹:
          
B. 不允許空值
 
      1. HashSet是通過HashMap實現的,TreeSet是通過TreeMap實現的,只不過            Set用的只是Map的key
      2. Map的key和Set都有一個共同的特性就是集合的唯一性.TreeMap更是              多 了一個有序性.
      3. TreeSet類中跟HashSet類一樣也沒有get()方法來獲取列表中的元素,所            以也只能通過迭代器方法來獲取
      4. HashSet是基於hash演算法實現的,效能優於TreeSet,通常使用                        HashSet。在我們需要對其中元素排序的時候才使用TreeSet。
Java集合面試題:[1]集合面試題、Java集合
HashMap,LinkedMap,TreeMap的區別
HashMap,LinkedHashMap,TreeMap都屬於Map。
LinkedHashMap是HashMap的子類。
Map 主要用於儲存鍵(key)值(value)對,根據鍵得到值,因此鍵不允許鍵重複,但允許值重複
 
1.HashMap的內部結構是一個數組,線性順序儲存,二次結構使用線性的單鏈表。使用key的hashCode做二次hash之後,再擷取小於陣列長度的值為索引值。key可以為null,存在索引為0的位置上。由於使用了陣列,所以有一個負載因子loadFactor的概念(臨界閾值threshold)和resize。resize比較耗時,衝突時鏈式遍歷查詢也比較耗時,所以選定一個合適的初始容易比較重要。存取效能都較高。迭代遍歷時一維使用陣列,二維使用連結串列。
          HashMap            是一個最常用的Map,它根據鍵的HashCode 值儲存資料,根據鍵可以直              接獲取它的值,具有很快的訪問速度。HashMap最多隻允許一條記錄的            鍵為Null;允許多條記錄的值為 Null;HashMap不支援執行緒的同步,即任             一 時刻可以有多個執行緒同時寫HashMap;可能會導致資料的不一致。如             果需要同步,可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap           具有同步的能力。

2.LinkedHashMap是HashMap的子類。內部結構是一個數組,線性順序儲存,二次結構使用線性的單鏈表,但同時內部維護了一個雙向迴圈連結串列,可以保持順序。access-order=false預設為使用新增儲存順序,access-order=true則指定使用讀取和訪問順序。removeEldestEntry=false(當指定為true時,就是實現LRU演算法的快取容器,當然要指定淘汰時的使用頻率和容量上限,其實是一個最近最少使用-->最近使用access-order=true/最新儲存access-order=false)。存取效能較HashMap差-些,但相差不大。header.after為尾方向,header.before為首方向。迭代遍歷時entrySet().iterator()跟HashMap一樣(有點困惑,為什麼不按線性順序進行迭代,只能重寫entrySet(),keySet()和values()方法)。適用於有快取設計需求的情況(需繼承)。 3.TreeMap的內部結構是一棵紅黑樹(又叫排序數,是二叉樹的一種),使用鏈式儲存,可以指定比較器Comparator,key需實現Comparable介面。key不能為null。存結點效能稍差,因為需要調整樹結構;取結點用的是連結串列遍歷,但是屬於有序比較,效能中等。迭代遍歷時用的樹的中序遍歷,是一個有序序列。適用於有排序需求的情況。

下面是Java執行緒相關的熱門面試題,你可以用它來好好準備面試。


1) 什麼是執行緒?
執行緒是作業系統能夠進行運算排程的最小單位,它被包含在程序之中,是程序中的實際運作單位。程式設計師可以通過它進行多處理器程式設計,你可以使用多執行緒對運算密集型任務提速。比如,如果一個執行緒完成一個任務要100毫秒,那麼用十個執行緒完成改任務只需10毫秒。Java在語言層面對多執行緒提供了卓越的支援,它也是一個很好的賣點。欲瞭解更多詳細資訊請點選這裡。


2) 執行緒和程序有什麼區別?
執行緒是程序的子集,一個程序可以有很多執行緒,每條執行緒並行執行不同的任務。不同的程序使用不同的記憶體空間,而所有的執行緒共享一片相同的記憶體空間。別把它和棧記憶體搞混,每個執行緒都擁有單獨的棧記憶體用來儲存本地資料。更多詳細資訊請點選這裡。


3) 如何在Java中實現執行緒?
在語言層面有兩種方式。java.lang.Thread 類的例項就是一個執行緒但是它需要呼叫java.lang.Runnable介面來執行,由於執行緒類本身就是呼叫的Runnable介面所以你可以繼承java.lang.Thread 類或者直接呼叫Runnable介面來重寫run()方法實現執行緒。更多詳細資訊請點選這裡.


4) 用Runnable還是Thread?
這個問題是上題的後續,大家都知道我們可以通過繼承Thread類或者呼叫Runnable介面來實現執行緒,問題是,那個方法更好呢?什麼情況下使用它?這個問題很容易回答,如果你知道Java不支援類的多重繼承,但允許你呼叫多個介面。所以如果你要繼承其他類,當然是呼叫Runnable介面好了。更多詳細資訊請點選這裡。


6) Thread 類中的start() 和 run() 方法有什麼區別?
這個問題經常被問到,但還是能從此區分出面試者對Java執行緒模型的理解程度。start()方法被用來啟動新建立的執行緒,而且start()內部呼叫了run()方法,這和直接呼叫run()方法的效果不一樣。當你呼叫run()方法的時候,只會是在原來的執行緒中呼叫,沒有新的執行緒啟動,start()方法才會啟動新執行緒。更多討論請點選這裡


7) Java中Runnable和Callable有什麼不同?
Runnable和Callable都代表那些要在不同的執行緒中執行的任務。Runnable從JDK1.0開始就有了,Callable是在JDK1.5增加的。它們的主要區別是Callable的 call() 方法可以返回值和丟擲異常,而Runnable的run()方法沒有這些功能。Callable可以返回裝載有計算結果的Future物件。我的部落格有更詳細的說明。


8) Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什麼不同?
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用來讓一組執行緒等待其它執行緒。與 CyclicBarrier 不同的是,CountdownLatch 不能重新使用。點此檢視更多資訊和示例程式碼。


9) Java記憶體模型是什麼?
Java記憶體模型規定和指引Java程式在不同的記憶體架構、CPU和作業系統間有確定性地行為。它在多執行緒的情況下尤其重要。Java記憶體模型對一個執行緒所做的變動能被其它執行緒可見提供了保證,它們之間是先行發生關係。這個關係定義了一些規則讓程式設計師在併發程式設計時思路更清晰。比如,先行發生關係確保了:


執行緒內的程式碼能夠按先後順序執行,這被稱為程式次序規則。
對於同一個鎖,一個解鎖操作一定要發生在時間上後發生的另一個鎖定操作之前,也叫做管程鎖定規則。
前一個對volatile的寫操作在後一個volatile的讀操作之前,也叫volatile變數規則。
一個執行緒內的任何操作必需在這個執行緒的start()呼叫之後,也叫作執行緒啟動規則。
一個執行緒的所有操作都會線上程終止之前,執行緒終止規則。
一個物件的終結操作必需在這個物件構造完成之後,也叫物件終結規則。
可傳遞性
我強烈建議大家閱讀《Java併發程式設計實踐》第十六章來加深對Java記憶體模型的理解。


10) Java中的volatile 變數是什麼?
volatile是一個特殊的修飾符,只有成員變數才能使用它。在Java併發程式缺少同步類的情況下,多執行緒對成員變數的操作對其它執行緒是透明的。volatile變數可以保證下一個讀取操作會在前一個寫操作之後發生,就是上一題的volatile變數規則。點選這裡檢視更多volatile的相關內容。


11) 什麼是執行緒安全?Vector是一個執行緒安全類嗎? (詳見這裡)
如果你的程式碼所在的程序中有多個執行緒在同時執行,而這些執行緒可能會同時執行這段程式碼。如果每次執行結果和單執行緒執行的結果是一樣的,而且其他的變數的值也和預期的是一樣的,就是執行緒安全的。一個執行緒安全的計數器類的同一個例項物件在被多個執行緒使用的情況下也不會出現計算失誤。很顯然你可以將集合類分成兩組,執行緒安全和非執行緒安全的。Vector 是用同步方法來實現執行緒安全的, 而和它相似的ArrayList不是執行緒安全的。


12) Java中什麼是競態條件? 舉個例子說明。
競態條件會導致程式在併發情況下出現一些bugs。多執行緒對一些資源的競爭的時候就會產生競態條件,如果首先要執行的程式競爭失敗排到後面執行了,那麼整個程式就會出現一些不確定的bugs。這種bugs很難發現而且會重複出現,因為執行緒間的隨機競爭。一個例子就是無序處理,詳見答案。


13) Java中如何停止一個執行緒?
Java提供了很豐富的API但沒有為停止執行緒提供API。JDK 1.0本來有一些像stop(), suspend() 和 resume()的控制方法但是由於潛在的死鎖威脅因此在後續的JDK版本中他們被棄用了,之後Java API的設計者就沒有提供一個相容且執行緒安全的方法來停止一個執行緒。當run() 或者 call() 方法執行完的時候執行緒會自動結束,如果要手動結束一個執行緒,你可以用volatile 布林變數來退出run()方法的迴圈或者是取消任務來中斷執行緒。點選這裡檢視示例程式碼。


14) 一個執行緒執行時發生異常會怎樣?
這是我在一次面試中遇到的一個很刁鑽的Java面試題, 簡單的說,如果異常沒有被捕獲該執行緒將會停止執行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用於處理未捕獲異常造成執行緒突然中斷情況的一個內嵌介面。當一個未捕獲異常將造成執行緒中斷的時候JVM會使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()來查詢執行緒的UncaughtExceptionHandler並將執行緒和異常作為引數傳遞給handler的uncaughtException()方法進行處理。


15) 如何在兩個執行緒間共享資料?
你可以通過共享物件來實現這個目的,或者是使用像阻塞佇列這樣併發的資料結構。這篇教程《Java執行緒間通訊》(涉及到在兩個執行緒間共享物件)用wait和notify方法實現了生產者消費者模型。


16) Java中notify 和 notifyAll有什麼區別?
這又是一個刁鑽的問題,因為多執行緒可以等待單監控鎖,Java API 的設計人員提供了一些方法當等待條件改變的時候通知它們,但是這些方法沒有完全實現。notify()方法不能喚醒某個具體的執行緒,所以只有一個執行緒在等待的時候它才有用武之地。而notifyAll()喚醒所有執行緒並允許他們爭奪鎖確保了至少有一個執行緒能繼續執行。我的部落格有更詳細的資料和示例程式碼。


17) 為什麼wait, notify 和 notifyAll這些方法不在thread類裡面?
這是個設計相關的問題,它考察的是面試者對現有系統和一些普遍存在但看起來不合理的事物的看法。回答這些問題的時候,你要說明為什麼把這些方法放在Object類裡是有意義的,還有不把它放在Thread類裡的原因。一個很明顯的原因是JAVA提供的鎖是物件級的而不是執行緒級的,每個物件都有鎖,通過執行緒獲得。如果執行緒需要等待某些鎖那麼呼叫物件中的wait()方法就有意義了。如果wait()方法定義在Thread類中,執行緒正在等待的是哪個鎖就不明顯了。簡單的說,由於wait,notify和notifyAll都是鎖級別的操作,所以把他們定義在Object類中因為鎖屬於物件。你也可以檢視這篇文章瞭解更多。


18) 什麼是ThreadLocal變數?
ThreadLocal是Java裡一種特殊的變數。每個執行緒都有一個ThreadLocal就是每個執行緒都擁有了自己獨立的一個變數,競爭條件被徹底消除了。它是為建立代價高昂的物件獲取執行緒安全的好方法,比如你可以用ThreadLocal讓SimpleDateFormat變成執行緒安全的,因為那個類建立代價高昂且每次呼叫都需要建立不同的例項所以不值得在區域性範圍使用它,如果為每個執行緒提供一個自己獨有的變數拷貝,將大大提高效率。首先,通過複用減少了代價高昂的物件的建立個數。其次,你在沒有使用高代價的同步或者不變性的情況下獲得了執行緒安全。執行緒區域性變數的另一個不錯的例子是ThreadLocalRandom類,它在多執行緒環境中減少了建立代價高昂的Random物件的個數。檢視答案瞭解更多。


19) 什麼是FutureTask?
在Java併發程式中FutureTask表示一個可以取消的非同步運算。它有啟動和取消運算、查詢運算是否完成和取回運算結果等方法。只有當運算完成的時候結果才能取回,如果運算尚未完成get方法將會阻塞。一個FutureTask物件可以對呼叫了Callable和Runnable的物件進行包裝,由於FutureTask也是呼叫了Runnable介面所以它可以提交給Executor來執行。


20) Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的區別?
interrupted() 和 isInterrupted()的主要區別是前者會將中斷狀態清除而後者不會。Java多執行緒的中斷機制是用內部標識來實現的,呼叫Thread.interrupt()來中斷一個執行緒就會設定中斷標識為true。當中斷執行緒呼叫靜態方法Thread.interrupted()來檢查中斷狀態時,中斷狀態會被清零。而非靜態方法isInterrupted()用來查詢其它執行緒的中斷狀態且不會改變中斷狀態標識。簡單的說就是任何丟擲InterruptedException異常的方法都會將中斷狀態清零。無論如何,一個執行緒的中斷狀態有有可能被其它執行緒呼叫中斷來改變。


21) 為什麼wait和notify方法要在同步塊中呼叫?
主要是因為Java API強制要求這樣做,如果你不這麼做,你的程式碼會丟擲IllegalMonitorStateException異常。還有一個原因是為了避免wait和notify之間產生競態條件。


22) 為什麼你應該在迴圈中檢查等待條件?
處於等待狀態的執行緒可能會收到錯誤警報和偽喚醒,如果不在迴圈中檢查等待條件,程式就會在沒有滿足結束條件的情況下退出。因此,當一個等待執行緒醒來時,不能認為它原來的等待狀態仍然是有效的,在notify()方法呼叫之後和等待執行緒醒來之前這段時間它可能會改變。這就是在迴圈中使用wait()方法效果更好的原因,你可以在Eclipse中建立模板呼叫wait和notify試一試。如果你想了解更多關於這個問題的內容,我推薦你閱讀《Effective Java》這本書中的執行緒和同步章節。


23) Java中的同步集合與併發集合有什麼區別?
同步集合與併發集合都為多執行緒和併發提供了合適的執行緒安全的集合,不過併發集合的可擴充套件性更高。在Java1.5之前程式設計師們只有同步集合來用且在多執行緒併發的時候會導致爭用,阻礙了系統的擴充套件性。Java5介紹了併發集合像ConcurrentHashMap,不僅提供執行緒安全還用鎖分離和內部分割槽等現代技術提高了可擴充套件性。更多內容詳見答案。


24) Java中堆和棧有什麼不同?
為什麼把這個問題歸類在多執行緒和併發面試題裡?因為棧是一塊和執行緒緊密相關的記憶體區域。每個執行緒都有自己的棧記憶體,用於儲存本地變數,方法引數和棧呼叫,一個執行緒中儲存的變數對其它執行緒是不可見的。而堆是所有執行緒共享的一片公用記憶體區域。物件都在堆裡建立,為了提升效率執行緒會從堆中弄一個快取到自己的棧,如果多個執行緒使用該變數就可能引發問題,這時volatile 變數就可以發揮作用了,它要求執行緒從主存中讀取變數的值。
更多內容詳見答案。


25) 什麼是執行緒池? 為什麼要使用它?
建立執行緒要花費昂貴的資源和時間,如果任務來了才建立執行緒那麼響應時間會變長,而且一個程序能建立的執行緒數有限。為了避免這些問題,在程式啟動的時候就建立若干執行緒來響應處理,它們被稱為執行緒池,裡面的執行緒叫工作執行緒。從JDK1.5開始,Java API提供了Executor框架讓你可以建立不同的執行緒池。比如單執行緒池,每次處理一個任務;數目固定的執行緒池或者是快取執行緒池(一個適合很多生存期短的任務的程式的可擴充套件執行緒池)。更多內容詳見這篇文章。


26) 如何寫程式碼來解決生產者消費者問題?
在現實中你解決的許多執行緒問題都屬於生產者消費者模型,就是一個執行緒生產任務供其它執行緒進行消費,你必須知道怎麼進行執行緒間通訊來解決這個問題。比較低階的辦法是用wait和notify來解決這個問題,比較讚的辦法是用Semaphore 或者 BlockingQueue來實現生產者消費者模型,這篇教程有實現它。


27) 如何避免死鎖?


Java多執行緒中的死鎖
死鎖是指兩個或兩個以上的程序在執行過程中,因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象,若無外力作用,它們都將無法推進下去。這是一個嚴重的問題,因為死鎖會讓你的程式掛起無法完成任務,死鎖的發生必須滿足以下四個條件:


互斥條件:一個資源每次只能被一個程序使用。
請求與保持條件:一個程序因請求資源而阻塞時,對已獲得的資源保持不放。
不剝奪條件:程序已獲得的資源,在末使用完之前,不能強行剝奪。
迴圈等待條件:若干程序之間形成一種頭尾相接的迴圈等待資源關係。
避免死鎖最簡單的方法就是阻止迴圈等待條件,將系統中所有的資源設定標誌位、排序,規定所有的程序申請資源必須以一定的順序(升序或降序)做操作來避免死鎖。這篇教程有程式碼示例和避免死鎖的討論細節。


28) Java中活鎖和死鎖有什麼區別?
這是上題的擴充套件,活鎖和死鎖類似,不同之處在於處於活鎖的執行緒或程序的狀態是不斷改變的,活鎖可以認為是一種特殊的飢餓。一個現實的活鎖例子是兩個人在狹小的走廊碰到,兩個人都試著避讓對方好讓彼此通過,但是因為避讓的方向都一樣導致最後誰都不能通過走廊。簡單的說就是,活鎖和死鎖的主要區別是前者程序的狀態可以改變但是卻不能繼續執行。


29) 怎麼檢測一個執行緒是否擁有鎖?
我一直不知道我們竟然可以檢測一個執行緒是否擁有鎖,直到我參加了一次電話面試。在java.lang.Thread中有一個方法叫holdsLock(),它返回true如果當且僅當當前執行緒擁有某個具體物件的鎖。你可以檢視這篇文章瞭解更多。


30) 你如何在Java中獲取執行緒堆疊?
對於不同的作業系統,有多種方法來獲得Java程序的執行緒堆疊。當你獲取執行緒堆疊時,JVM會把所有執行緒的狀態存到日誌檔案或者輸出到控制檯。在Windows你可以使用Ctrl + Break組合鍵來獲取執行緒堆疊,Linux下用kill -3命令。你也可以用jstack這個工具來獲取,它對執行緒id進行操作,你可以用jps這個工具找到id。


31) JVM中哪個引數是用來控制執行緒的棧堆疊小的
這個問題很簡單, -Xss引數用來控制執行緒的堆疊大小。你可以檢視JVM配置列表來了解這個引數的更多資訊。


32) Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什麼不同?
Java在過去很長一段時間只能通過synchronized關鍵字來實現互斥,它有一些缺點。比如你不能擴充套件鎖之外的方法或者塊邊界,嘗試獲取鎖時不能中途取消等。Java 5 通過Lock介面提供了更復雜的控制來解決這些問題。 ReentrantLock 類實現了 Lock,它擁有與 synchronized 相同的併發性和記憶體語義且它還具有可擴充套件性。你可以檢視這篇文章瞭解更多


33) 有三個執行緒T1,T2,T3,怎麼確保它們按順序執行?
在多執行緒中有多種方法讓執行緒按特定順序執行,你可以用執行緒類的join()方法在一個執行緒中啟動另一個執行緒,另外一個執行緒完成該執行緒繼續執行。為了確保三個執行緒的順序你應該先啟動最後一個(T3呼叫T2,T2呼叫T1),這樣T1就會先完成而T3最後完成。你可以檢視這篇文章瞭解更多。


34) Thread類中的yield方法有什麼作用?
Yield方法可以暫停當前正在執行的執行緒物件,讓其它有相同優先順序的執行緒執行。它是一個靜態方法而且只保證當前執行緒放棄CPU佔用而不能保證使其它執行緒一定能佔用CPU,執行yield()的執行緒有可能在進入到暫停狀態後馬上又被執行。點選這裡檢視更多yield方法的相關內容。


35) Java中ConcurrentHashMap的併發度是什麼?
ConcurrentHashMap把實際map劃分成若干部分來實現它的可擴充套件性和執行緒安全。這種劃分是使用併發度獲得的,它是ConcurrentHashMap類建構函式的一個可選引數,預設值為16,這樣在多執行緒情況下就能避免爭用。欲瞭解更多併發度和內部大小調整請閱讀我的文章How ConcurrentHashMap works in Java。


36) Java中Semaphore是什麼?
Java中的Semaphore是一種新的同步類,它是一個計數訊號。從概念上講,從概念上講,訊號量維護了一個許可集合。如有必要,在許可可用前會阻塞每一個 acquire(),然後再獲取該許可。每個 release()新增一個許可,從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。但是,不使用實際的許可物件,Semaphore只對可用許可的號碼進行計數,並採取相應的行動。訊號量常常用於多執行緒的程式碼中,比如資料庫連線池。更多詳細資訊請點選這裡。


37)如果你提交任務時,執行緒池佇列已滿。會時發會生什麼?
這個問題問得很狡猾,許多程式設計師會認為該任務會阻塞直到執行緒池佇列有空位。事實上如果一個任務不能被排程執行那麼ThreadPoolExecutor’s submit()方法將會丟擲一個RejectedExecutionException異常。


38) Java執行緒池中submit() 和 execute()方法有什麼區別?
兩個方法都可以向執行緒池提交任務,execute()方法的返回型別是void,它定義在Executor介面中, 而submit()方法可以返回持有計算結果的Future物件,它定義在ExecutorService介面中,它擴充套件了Executor介面,其它執行緒池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。更多詳細資訊請點選這裡。


39) 什麼是阻塞式方法?
阻塞式方法是指程式會一直等待該方法完成期間不做其他事情,ServerSocket的accept()方法就是一直等待客戶端連線。這裡的阻塞是指呼叫結果返回之前,當前執行緒會被掛起,直到得到結果之後才會返回。此外,還有非同步和非阻塞式方法在任務完成前就返回。更多詳細資訊請點選這裡。


40) Swing是執行緒安全的嗎? 為什麼?
你可以很肯定的給出回答,Swing不是執行緒安全的,但是你應該解釋這麼回答的原因即便面試官沒有問你為什麼。當我們說swing不是執行緒安全的常常提到它的元件,這些元件不能在多執行緒中進行修改,所有對GUI元件的更新都要在AWT執行緒中完成,而Swing提供了同步和非同步兩種回撥方法來進行更新。點選這裡檢視更多swing和執行緒安全的相關內容。


41) Java中invokeAndWait 和 invokeLater有什麼區別?
這兩個方法是Swing API 提供給Java開發者用來從當前執行緒而不是事件派發執行緒更新GUI元件用的。InvokeAndWait()同步更新GUI元件,比如一個進度條,一旦進度更新了,進度條也要做出相應改變。如果進度被多個執行緒跟蹤,那麼就呼叫invokeAndWait()方法請求事件派發執行緒對元件進行相應更新。而invokeLater()方法是非同步呼叫更新元件的。更多詳細資訊請點選這裡。


42) Swing API中那些方法是執行緒安全的?
這個問題又提到了swing和執行緒安全,雖然元件不是執行緒安全的但是有一些方法是可以被多執行緒安全呼叫的,比如repaint(), revalidate()。 JTextComponent的setText()方法和JTextArea的insert() 和 append() 方法也是執行緒安全的。


43) 如何在Java中建立Immutable物件?
這個問題看起來和多執行緒沒什麼關係, 但不變性有助於簡化已經很複雜的併發程式。Immutable物件可以在沒有同步的情況下共享,降低了對該物件進行併發訪問時的同步化開銷。可是Java沒有@Immutable這個註解符,要建立不可變類,要實現下面幾個步驟:通過構造方法初始化所有成員、對變數不要提供setter方法、將所有的成員宣告為私有的,這樣就不允許直接訪問這些成員、在getter方法中,不要直接返回物件本身,而是克隆物件,並返回物件的拷貝。我的文章how to make an object Immutable in Java有詳細的教程,看完你可以充滿自信。


44) Java中的ReadWriteLock是什麼?
一般而言,讀寫鎖是用來提升併發程式效能的鎖分離技術的成果。Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一個介面,一個ReadWriteLock維護一對關聯的鎖,一個用於只讀操作一個用於寫。在沒有寫執行緒的情況下一個讀鎖可能會同時被多個讀執行緒持有。寫鎖是獨佔的,你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock來實現這個規則,它最多支援65535個寫鎖和65535個讀鎖。


45) 多執行緒中的忙迴圈是什麼?
忙迴圈就是程式設計師用迴圈讓一個執行緒等待,不像傳統方法wait(), sleep() 或 yield() 它們都放棄了CPU控制,而忙迴圈不會放棄CPU,它就是在執行一個空迴圈。這麼做的目的是為了保留CPU快取,在多核系統中,一個等待執行緒醒來的時候可能會在另一個核心執行,這樣會重建快取。為了避免重建快取和減少等待重建的時間就可以使用它了。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。


46)volatile 變數和 atomic 變數有什麼不同?
這是個有趣的問題。首先,volatile 變數和 atomic 變數看起來很像,但功能卻不一樣。Volatile變數可以確保先行關係,即寫操作會發生在後續的讀操作之前, 但它並不能保證原子性。例如用volatile修飾count變數那麼 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger類提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性如getAndIncrement()方法會原子性的進行增量操作把當前值加一,其它資料型別和引用變數也可以進行相似操作。


47) 如果同步塊內的執行緒丟擲異常會發生什麼?
這個問題坑了很多Java程式設計師,若你能想到鎖是否釋放這條線索來回答還有點希望答對。無論你的同步塊是正常還是異常退出的,裡面的執行緒都會釋放鎖,所以對比鎖介面我更喜歡同步塊,因為它不用我花費精力去釋放鎖,該功能可以在finally block裡釋放鎖實現。


48) 單例模式的雙檢鎖是什麼?
這個問題在Java面試中經常被問到,但是面試官對回答此問題的滿意度僅為50%。一半的人寫不出雙檢鎖還有一半的人說不出它的隱患和Java1.5是如何對它修正的。它其實是一個用來建立執行緒安全的單例的老方法,當單例例項第一次被建立時它試圖用單個鎖進行效能優化,但是由於太過於複雜在JDK1.4中它是失敗的,我個人也不喜歡它。無論如何,即便你也不喜歡它但是還是要了解一下,因為它經常被問到。你可以檢視how double checked locking on Singleton works這篇文章獲得更多資訊。


49) 如何在Java中建立執行緒安全的Singleton?
這是上面那個問題的後續,如果你不喜歡雙檢鎖而面試官問了建立Singleton類的替代方法,你可以利用JVM的類載入和靜態變數初始化特徵來建立Singleton例項,或者是利用列舉型別來建立Singleton,我很喜歡用這種方法。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。


50) 寫出3條你遵循的多執行緒最佳實踐
這種問題我最喜歡了,我相信你在寫併發程式碼來提升效能的時候也會遵循某些最佳實踐。以下三條最佳實踐我覺得大多數Java程式設計師都應該遵循:


給你的執行緒起個有意義的名字。
這樣可以方便找bug或追蹤。OrderProcessor, QuoteProcessor or TradeProcessor 這種名字比 Thread-1. Thread-2 and Thread-3 好多了,給執行緒起一個和它要完成的任務相關的名字,所有的主要框架甚至JDK都遵循這個最佳實踐。
避免鎖定和縮小同步的範圍
鎖花費的代價高昂且上下文切換更耗費時間空間,試試最低限度的使用同步和鎖,縮小臨界區。因此相對於同步方法我更喜歡同步塊,它給我擁有對鎖的絕對控制權。
多用同步類少用wait 和 notify
首先,CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger 這些同步類簡化了編碼操作,而用wait和notify很難實現對複雜控制流的控制。其次,這些類是由最好的企業編寫和維護在後續的JDK中它們還會不斷優化和完善,使用這些更高等級的同步工具你的程式可以不費吹灰之力獲得優化。
多用併發集合少用同步集合
這是另外一個容易遵循且受益巨大的最佳實踐,併發集合比同步集合的可擴充套件性更好,所以在併發程式設計時使用併發集合效果更好。如果下一次你需要用到map,你應該首先想到用ConcurrentHashMap。我的文章Java併發集合有更詳細的說明。
51) 如何強制啟動一個執行緒?
這個問題就像是如何強制進行Java垃圾回收,目前還沒有覺得方法,雖然你可以使用System.gc()來進行垃圾回收,但是不保證能成功。在Java裡面沒有辦法強制啟動一個執行緒,它是被執行緒排程器控制著且Java沒有公佈相關的API。


52) Java中的fork join框架是什麼?
fork join框架是JDK7中出現的一款高效的工具,Java開發人員可以通過它充分利用現代伺服器上的多處理器。它是專門為了那些可以遞迴劃分成許多子模組設計的,目的是將所有可用的處理能力用來提升程式的效能。fork join框架一個巨大的優勢是它使用了工作竊取演算法,可以完成更多工的工作執行緒可以從其它執行緒中竊取任務來執行。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。


53) Java多執行緒中呼叫wait() 和 sleep()方法有什麼不同?
Java程式中wait 和 sleep都會造成某種形式的暫停,它們可以滿足不同的需要。wait()方法用於執行緒間通訊,如果等待條件為真且其它執行緒被喚醒時它會釋放鎖,而sleep()方法僅僅釋放CPU資源或者讓當前執行緒停止執行一段時間,但不會釋放鎖。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。


以上就是50道熱門Java多執行緒和併發面試題啦。這篇文章不僅可以用來準備面試,還能檢查你對多執行緒、併發、設計模式和競態條件、死鎖和執行緒安全等執行緒問題的理解。我打算把這篇文章的問題弄成所有Java多執行緒問題的大合集,但是沒有你的幫助恐怖是不能完成的,你也可以跟我分享其它任何問題,包括那些你被問到卻還沒有找到答案的問題。這篇文章對初學者或者是經驗豐富的Java開發人員都很有用,過兩三年甚至五六年你再讀它也會受益匪淺。它可以擴充套件初學者尤其有用因為這個可以擴充套件他們的知識面,我會不斷更新這些題,大家可以在文章後面的評論中提問,分享和回答問題一起把這篇面試題完善。