Java面试问题——线程全面详解总结
一、多线程是什么?为什么要用多线程?
介绍多线程之前要介绍线程,介绍线程则离不开进程。
首先进程 :是一个正在执行中的程序,每一个进程执行都有一个执行顺序,该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元;
线程:就是进程中的一个独立控制单元,线程在控制着进程的执行。一个进程中至少有一个进程。
多线程:一个进程中不只有一个线程。
为什么要用多线程:
- 为了更好的利用cpu的资源,如果只有一个线程,则第二个任务必须等到第一个任务结束后才能进行,如果使用多线程则在主线程执行任务的同时可以执行其他任务,而不需要等待;
- 进程之间不能共享数据,线程可以;
- 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源,创建线程代价比较小;
- Java语言内置了多线程功能支持,简化了java多线程编程。
二、线程的生命周期:
新建 :从新建一个线程对象到程序start() 这个线程之间的状态,都是新建状态;
就绪 :线程对象调用start()方法后,就处于就绪状态,等到JVM里的线程调度器的调度;
运行 :就绪状态下的线程在获取CPU资源后就可以执行run(),此时的线程便处于运行状态,运行状态的线程可变为就绪、阻塞及死亡三种状态。
等待/阻塞/睡眠 :在一个线程执行了sleep(睡眠)、suspend(挂起)等方法后会失去所占有的资源,从而进入阻塞状态,在睡眠结束后可重新进入就绪状态。
终止 :run()方法完成后或发生其他终止条件时就会切换到终止状态。
三、创建线程的方法(还有其他方法):
1、继承Thread类:
步骤: 、定义类继承Thread;
- 复写Thread类中的run方法;
目的:将自定义代码存储在run方法,让线程运行
- 调用线程的start方法:
该方法有两步:启动线程,调用run方法。
2、实现Runnable接口:接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为run 的无参方法。
实现步骤: 、定义类实现Runnable接口
- 覆盖Runnable接口中的run方法
将线程要运行的代码放在该run方法中。 - 通过Thread类建立线程对象。
- 将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。所以要让线程执行指定对象的run方法就要先明确run方法所属对象 - 调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。
3、通过Callable和Future创建线程:
实现步骤:
- 创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,改方法将作为线程执行体,且具有返回值。
- 创建Callable实现类的实例,使用FutrueTask类进行包装Callable对象,FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值
- 使用FutureTask对象作为Thread对象启动新线程。
- 调用FutureTask对象的get()方法获取子线程执行结束后的返回值。
四、继承Thread类和实现Runnable接口、实现Callable接口的区别。
继承Thread:线程代码存放在Thread子类run方法中。
- 优势:编写简单,可直接用this.getname()获取当前线程,不必使用Thread.currentThread()方法。
- 劣势:已经继承了Thread类,无法再继承其他类。
实现Runnable:线程代码存放在接口的子类的run方法中。
- 优势:避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象,非常适合多线程处理同一份资源的情形。
- 劣势:比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread()方法、无返回值。
实现Callable:
- 优势:有返回值、避免了单继承的局限性、多个线程可以共享一个target对象,非常适合多线程处理同一份资源的情形。
- 劣势:比较复杂、访问线程必须使用Thread.currentThread()方法建议使用实现接口的方式创建多线程。
五、线程状态管理
1、线程睡眠---sleep:
线程睡眠的原因:线程执行的太快,或需要强制执行到下一个线程。
线程睡眠的方法(两个):sleep(long millis)在指定的毫秒数内让正在执行的线程休眠。
sleep(long millis,int nanos)在指定的毫秒数加指定的纳秒数内让正在执行的线程休眠。
线程睡眠的代码演示:
public class SynTest { public static void main(String[] args) { new Thread(new CountDown(),"倒计时").start(); } } class CountDown implements Runnable{ int time = 10; public void run() { while (true) { if(time>=0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + time--); try { Thread.sleep(1000); //睡眠时间为1秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }
每隔一秒则会打印一次,打印结果为:
倒计时:10 倒计时:9 倒计时:8 倒计时:7 倒计时:6 倒计时:5 倒计时:4 倒计时:3 倒计时:2 倒计时:1 倒计时:0
扩展:
Java线程调度是Java多线程的核心,只有良好的调度,才能充分发挥系统的性能,提高程序的执行效率。但是不管程序员怎么编写调度,只能最大限度的影响线程执行的次序,而不能做到精准控制。因为使用sleep方法之后,线程是进入阻塞状态的,只有当睡眠的时间结束,才会重新进入到就绪状态,而就绪状态进入到运行状态,是由系统控制的,我们不可能精准的去干涉它,所以如果调用Thread.sleep(1000)使得线程睡眠1秒,可能结果会大于1秒。
总结
同步的前提:
- 必须要有两个或者两个以上的线程。
- 必须是多个线程使用同一个锁。
- 必须保证同步中只能有一个线程在运行。
- 只能同步方法,不能同步变量和类。
- 不必同步类中所有方法,类可以拥有同步和非同步的方法。
- 如果一个线程在对象上获得一个锁,就没有任何其他线程可以进入(该对象的)类中的任何一个同步方法。
- 线程睡眠时,它所持的任何锁都不会释放。
- 好处:解决了多线程的安全问题。
- 弊端:多个线程需要判断,消耗资源,降低效率。
如何找问题?
- 明确哪些代码是多线程运行代码。
- 明确共享数据。
- 明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
写在最后
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- ...
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