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多线程学习(一)

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这是2020年“水”的第23篇文章

面试中,多线程并发问题基本上是必问的,所以,不背上个线程相关的问题,都不好意思出去面试了。

一提到多线程,相信大部分小伙伴首先想到的一定是 Synchronize、Lock,再就是volatile、concurrent并发包,厉害点的小伙伴呢,还能再跟面试官吹吹Synchronize、volatile的区别跟原理,以及并发包常用的数据结构,例如之前提到的 ConcurrentHashMap

好了,废话不多说,本篇就以面试为出发点,看看多线程到底要准备哪些傻吊知识点。

1、多线程的创建方式

  1. 继承Thread类
  2. 实现Runnable接口
  3. 实现Callable接口

一共3种创建方式,不要问哪个好,问就是接口形式的好,因为实现接口的方式比继承类的方式更灵活,也能减少程序之间的耦合度,面向接口编程也是设计模式6大原则的核心,但是,是选择实现Runnable,还是Callable,就要根据自己情况选择了。

延伸补充:Runnable跟Callable区别?

如果上边的问题回答了Runnable、Callable,那么就要准备好关于两者的区别?什么?没用过Callable?背就完事了。

Runnable没有返回值,需要做的事情就是去执行run()方法,执行完就完了。
Callable有返回值,该返回值是Callable接口中的call()方法,是一个泛型,和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

简单看一下代码:

Callable callable = new Callable() {
  @Override
  public String call() throws Exception {
      Thread.sleep(5000);
      return "我是call方法返回值";
  }
};
Future future = executor.submit(callable);
System.out.println("获取返回值: "+future.get());

看完上方代码,如果问到Callable接口会有哪些应用场景应该会答了吧?

2、wait() 和 notify() 的理解和使用?

有时候面试官会先延伸一下它的出处,比如,你能说一下Object类都有哪些方法吗?

只要你提到了 wait() 跟 notify() || notifyAll() 那么基本就会问相关的内容了。

wait和notify是用来让线程进入等待状态以及使线程唤醒的两个操作。

理解:

wait、notify 属于 Object 基础类,所以每个对象都有 wait、notify 的功能,也就是每个对象都有锁的权利;但是在使用此类方法的时候,一定要对竞争资源进行加锁操作,获得这个锁对象的控制权,比如放在 Synchronize(obj) 代码块中,如果不加锁的话,则会报 IllegalMonitorStateException 异常。

使用:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (obj) {
                try {
                    System.out.println("1-before wait");
                    obj.wait();
                    System.out.println("1-after wait");
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(String.format("1-catch :%s. interrupt状态: %s",e.toString(),Thread.currentThread().isInterrupted()));
                    Thread.currentThread().interrupt();
                    System.out.println("设置标志位后interrupt状态: "+ Thread.currentThread().isInterrupted());

                }
            }
        });

        thread1.start();
        try {
            Thread.currentThread().sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程初始interrupt状态:"+thread1.isInterrupted());
        thread1.interrupt();

    }
}

如果你不太清楚上方代码中的 interrupt()、interrupted() 和isInterrupted() 那么可以参考这篇文章:https://blog.csdn.net/qq_39682377/article/details/81449451

废话总结:

wait和notify来自于Object基础类;
wait和notify是用来让线程进入等待状态以及使线程唤醒的两个操作。
wait或notify方法,使用时必须保证当前运行的线程取得了该对象的控制权。
如果在没有控制权的线程里执行wait或notify方法,会报IllegalMonitorStateException异常。

3、sleep() 和 wailt() 的区别

如果在上一个wailt、notify中没有回答出wailt的细节的话,那么这个问题就会常问;

首先两者来源不同,sleep来自Thread类,而wait来自Object类。

sleep方法和wait方法都可以用来放弃CPU一定的时间,不同点在于如果线程持有某个对象的监视器,sleep方法不会放弃这个对象的监视器,而wait方法会放弃这个对象的监视器,怎么讲?

sleep方法不会释放锁,调用sleep后不会出让系统资源,典型无赖行为「占着茅坑不拉*」;而wait则是进入线程等待池等待,会出让系统资源,其他线程可以占用CPU,就是我现在不用了,你们先用吧。

通常wait是不会加时间限制的,因为如果wait线程的运行资源不够,即使出来也没用,要等待其他线程调用notify/notifyAll唤醒等待池中的所有线程,才会进入就绪队列等待系统分配资源。

而sleep(秒)可以用指定时间使它自动唤醒过来,如果时间不到只能调用interrupt()强行打断。比如上端代码中我用到了 thread1.interrupt(); 方法,作用就是强行打断。

使用范围不同:wait只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用,而sleep可以在任何地方使用。所以你看到的只要出现wait必出现Synchronize,而sleep可以到处使用。

废话总结:

所属类不同:sleep() 来自Thread;wailt() 来自 Object
是否释放锁:sleep() 不会释放锁;wailt() 会释放锁
用法不同:sleet时间到了会自动恢复;wailt() 可以使用notigy()/notigyAll()直接唤醒
使用范围不同:sleep() 在任何地方可用;wait() 需要结合 Synchronize使用
作用不同:sleep() 通常被用于暂停执行;wait() 通常被用于线程间交互/通信

4、如何保证多线程安全?

  1. 使用安全类,比如 java.util.concurrent 并发包下的类;
  2. 使用锁,比如自动Synchronize,手动锁 Lock

如上两点只是尽量做到线程安全,或者说目前被建议以及常用的,但做到绝对的线程安全通常需要付出许多额外代价,Java中标注自己是线程安全的类,实际上绝大多数都不是线程安全的,不过绝对线程安全的类,Java中也有,比方说CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

废话总结:

如果你的代码,在多线程下执行和在单线程下执行,永远都能得到一样的结果,那么你的代码就是线程安全的。

5、Synchronize跟Lock区别

提到Synchronize就不得不扯上Lock,冤家路窄,面试总是会问。

Synchronize:java中提供的一个并发控制的关键字,自动锁、重量级。主要用在同步方法和同步代码块中,也就是说,synchronized既可以修饰方法也可以修饰代码块。被synchronized修饰的代码块及方法,在同一时间,只能被单个线程访问。应用场景:商品下单,商品库存的修改。

Lock:是一个类,确切说是一个接口类,其实现类可以实现同步访问。Lock为轻量级、手动锁,能够实现synchronized所实现的功能,但Lock相对更加灵活,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量。

转自网上的区别表格:

类别synchronizedLock
存在层次Java的关键字,在jvm层面上是一个类
锁的释放1、以获取锁的线程执行完同步代码,释放锁 2、线程执行发生异常,jvm会让线程释放锁在finally中必须释放锁,不然容易造成线程死锁
锁的获取假设A线程获得锁,B线程等待。如果A线程阻塞,B线程会一直等待分情况而定,Lock有多个锁获取的方式,具体下面会说道,大致就是可以尝试获得锁,线程可以不用一直等待
锁状态无法判断可以判断
锁类型可重入 不可中断 非公平可重入 可判断 可公平(两者皆可)
性能少量同步大量同步

个人补充:

如果单单写两者,完全可以写一篇文章,由于本篇是出于面试准备的,所以面试官问到时,简单说一下两者的作用,以及各自的应用场景即可『经验初级』,当然,如果你有特地看过源码的话,自然是建议你引导面试官问你原理,你懂得~ 不过话说回来,synchronized 原理还是有必要了解的~

废话总结:

1、Synchronized为java关键字,由JVM控制;Lock为接口类,由JDK实现;
2、Synchronized重量级、自动锁,Lock轻量级、手动锁;
3、发生异常时,Synchronized会自动释放锁,Lock需要手动在finally释放锁,不释放很容易造成死锁;
4、Lock更加灵活,能够响应中断,让等待状态的线程停止等待,synchronized不行;
5、通过Lock可以知道线程是否成功获得了锁,synchronized不行;

最后

本篇为多线程面试准备的第一篇,标签为左侧分栏的:面试相关

目前只准备了5个小问题,会结合自己近期的准备持续更新下一篇。

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