网站推广效果的评价,开发app软件的公司有哪些,iapp登录wordpress,平面设计培训班有用吗1. 什么是线程和进程?
1.1 何为进程? 进程是程序的一次执行过程#xff0c;是系统运行程序的基本单位#xff0c;因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建#xff0c;运行到消亡的过程。 在 Java 中#xff0c;当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个…1. 什么是线程和进程?
1.1 何为进程? 进程是程序的一次执行过程是系统运行程序的基本单位因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建运行到消亡的过程。 在 Java 中当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个 JVM 的进程而 main 函数所在的线程就是这个进程中的一个线程也称主线程。 如下图所示在 windows 中通过查看任务管理器的方式我们就可以清楚看到 window 当前运行的进程.exe 文件的运行。
1.2 何为线程? 线程与进程相似但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享进程的堆和方法区资源但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈所以系统在产生一个线程或是在各个线程之间作切换工作时负担要比进程小得多也正因为如此线程也被称为轻量级进程。
Java 程序天生就是多线程程序我们可以通过 JMX 来看一下一个普通的 Java 程序有哪些线程代码如下。
public class MultiThread {public static void main(String[] args) {// 获取 Java 线程管理 MXBeanThreadMXBean threadMXBean ManagementFactory.getThreadMXBean();// 不需要获取同步的 monitor 和 synchronizer 信息仅获取线程和线程堆栈信息ThreadInfo[] threadInfos threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);// 遍历线程信息仅打印线程 ID 和线程名称信息for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {System.out.println([ threadInfo.getThreadId() ] threadInfo.getThreadName());}}
}
上述程序输出如下输出内容可能不同不用太纠结下面每个线程的作用只用知道 main 线程执行 main 方法即可
[5] Attach Listener //添加事件
[4] Signal Dispatcher // 分发处理给 JVM 信号的线程
[3] Finalizer //调用对象 finalize 方法的线程
[2] Reference Handler //清除 reference 线程
[1] main //main 线程,程序入口
从上面的输出内容可以看出一个 Java 程序的运行是 main 线程和多个其他线程同时运行。
2. 请简要描述线程与进程的关系,区别及优缺点
2.1 图解进程和线程的关系 下图是 Java 内存区域通过下图我们从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系。 从上图可以看出一个进程中可以有多个线程多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。 总结 线程是进程划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的而各线程则不一定因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。线程执行开销小但不利于资源的管理和保护而进程正相反。
2.2 程序计数器为什么是私有的?
程序计数器主要有下面两个作用 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令从而实现代码的流程控制如顺序执行、选择、循环、异常处理。 在多线程的情况下程序计数器用于记录当前线程执行的位置从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。
需要注意的是如果执行的是 native 方法那么程序计数器记录的是 undefined 地址只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址。
所以程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。
3. 说说并发与并行的区别? 并发 同一时间段多个任务都在执行 (单位时间内不一定同时执行) 并行 单位时间内多个任务同时执行。
4. 为什么要使用多线程呢?
先从总体上来说 从计算机底层来说 线程可以比作是轻量级的进程是程序执行的最小单位,线程间的切换和调度的成本远远小于进程。另外多核 CPU 时代意味着多个线程可以同时运行这减少了线程上下文切换的开销。 从当代互联网发展趋势来说 现在的系统动不动就要求百万级甚至千万级的并发量而多线程并发编程正是开发高并发系统的基础利用好多线程机制可以大大提高系统整体的并发能力以及性能。
再深入到计算机底层来探讨 单核时代 在单核时代多线程主要是为了提高 CPU 和 IO 设备的综合利用率。举个例子当只有一个线程的时候会导致 CPU 计算时IO 设备空闲进行 IO 操作时CPU 空闲。我们可以简单地说这两者的利用率目前都是 50%左右。但是当有两个线程的时候就不一样了当一个线程执行 CPU 计算时另外一个线程可以进行 IO 操作这样两个的利用率就可以在理想情况下达到 100%了。 多核时代: 多核时代多线程主要是为了提高 CPU 利用率。举个例子假如我们要计算一个复杂的任务我们只用一个线程的话CPU 只会一个 CPU 核心被利用到而创建多个线程就可以让多个 CPU 核心被利用到这样就提高了 CPU 的利用率。
5. 使用多线程可能带来什么问题?
并发编程的目的就是为了能提高程序的执行效率提高程序运行速度但是并发编程并不总是能提高程序运行速度的而且并发编程可能会遇到很多问题比如内存泄漏、死锁、线程不安全等等。
6. 说说线程的生命周期和状态? 线程在生命周期中并不是固定处于某一个状态而是随着代码的执行在不同状态之间切换。Java 线程状态变迁如下图所示 由上图可以看出线程创建之后它将处于 NEW新建 状态调用 start() 方法后开始运行线程这时候处于 READY可运行 状态。可运行状态的线程获得了 CPU 时间片timeslice后就处于 RUNNING运行 状态。 当线程执行 wait()方法之后线程进入 WAITING等待 状态。进入等待状态的线程需要依靠其他线程的通知才能够返回到运行状态而 TIME_WAITING(超时等待) 状态相当于在等待状态的基础上增加了超时限制比如通过 sleeplong millis方法或 waitlong millis方法可以将 Java 线程置于 TIMED WAITING 状态。当超时时间到达后 Java 线程将会返回到 RUNNABLE 状态。当线程调用同步方法时在没有获取到锁的情况下线程将会进入到 BLOCKED阻塞 状态。线程在执行 Runnable 的run()方法之后将会进入到 TERMINATED终止 状态。
7. 什么是上下文切换? 多线程编程中一般线程的个数都大于 CPU 核心的个数而一个 CPU 核心在任意时刻只能被一个线程使用为了让这些线程都能得到有效执行CPU 采取的策略是为每个线程分配时间片并轮转的形式。当一个线程的时间片用完的时候就会重新处于就绪状态让给其他线程使用这个过程就属于一次上下文切换。 概括来说就是当前任务在执行完 CPU 时间片切换到另一个任务之前会先保存自己的状态以便下次再切换回这个任务时可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。 上下文切换通常是计算密集型的。也就是说它需要相当可观的处理器时间在每秒几十上百次的切换中每次切换都需要纳秒量级的时间。所以上下文切换对系统来说意味着消耗大量的 CPU 时间事实上可能是操作系统中时间消耗最大的操作。 Linux 相比与其他操作系统包括其他类 Unix 系统有很多的优点其中有一项就是其上下文切换和模式切换的时间消耗非常少。
8. 什么是线程死锁?如何避免死锁?
8.1 认识线程死锁 线程死锁描述的是这样一种情况多个线程同时被阻塞它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞因此程序不可能正常终止。 如下图所示线程 A 持有资源 2线程 B 持有资源 1他们同时都想申请对方的资源所以这两个线程就会互相等待而进入死锁状态。 下面通过一个例子来说明线程死锁
public class DeadLockDemo {private static Object resource1 new Object();//资源 1private static Object resource2 new Object();//资源 2public static void main(String[] args) {new Thread(() - {synchronized (resource1) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource2);synchronized (resource2) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);}}}, 线程 1).start();new Thread(() - {synchronized (resource2) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource1);synchronized (resource1) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);}}}, 线程 2).start();}
}
输出
Thread[线程 1,5,main]get resource1
Thread[线程 2,5,main]get resource2
Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 2,5,main]waiting get resource1
线程 A 通过 synchronized (resource1) 获得 resource1 的监视器锁然后通过Thread.sleep(1000);让线程 A 休眠 1s 为的是让线程 B 得到执行然后获取到 resource2 的监视器锁。线程 A 和线程 B 休眠结束了都开始企图请求获取对方的资源然后这两个线程就会陷入互相等待的状态这也就产生了死锁。上面的例子符合产生死锁的四个必要条件。
产生死锁必须具备以下四个条件 互斥条件该资源任意一个时刻只由一个线程占用。 请求与保持条件一个进程因请求资源而阻塞时对已获得的资源保持不放。 不剥夺条件:线程已获得的资源在未使用完之前不能被其他线程强行剥夺只有自己使用完毕后才释放资源。 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
8.2 如何避免线程死锁?
我上面说了产生死锁的四个必要条件为了避免死锁我们只要破坏产生死锁的四个条件中的其中一个就可以了。现在我们来挨个分析一下 破坏互斥条件 这个条件我们没有办法破坏因为我们用锁本来就是想让他们互斥的临界资源需要互斥访问。 破坏请求与保持条件 一次性申请所有的资源。 破坏不剥夺条件 占用部分资源的线程进一步申请其他资源时如果申请不到可以主动释放它占有的资源。 破坏循环等待条件 靠按序申请资源来预防。按某一顺序申请资源释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。
我们对线程 2 的代码修改成下面这样就不会产生死锁了。 new Thread(() - {synchronized (resource1) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource1);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread() waiting get resource2);synchronized (resource2) {System.out.println(Thread.currentThread() get resource2);}}}, 线程 2).start();
输出
Thread[线程 1,5,main]get resource1
Thread[线程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 1,5,main]get resource2
Thread[线程 2,5,main]get resource1
Thread[线程 2,5,main]waiting get resource2
Thread[线程 2,5,main]get resource2Process finished with exit code 0
我们分析一下上面的代码为什么避免了死锁的发生?
线程 1 首先获得到 resource1 的监视器锁,这时候线程 2 就获取不到了。然后线程 1 再去获取 resource2 的监视器锁可以获取到。然后线程 1 释放了对 resource1、resource2 的监视器锁的占用线程 2 获取到就可以执行了。这样就破坏了破坏循环等待条件因此避免了死锁。
9. 说说 sleep() 方法和 wait() 方法区别和共同点? 两者最主要的区别在于sleep() 方法没有释放锁而 wait() 方法释放了锁 。 两者都可以暂停线程的执行。 wait() 通常被用于线程间交互/通信sleep()通常被用于暂停执行。 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。
10. 为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法为什么我们不能直接调用 run() 方法 new 一个 Thread线程进入了新建状态。调用 start()方法会启动一个线程并使线程进入了就绪状态当分配到时间片后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作然后自动执行 run() 方法的内容这是真正的多线程工作。 但是直接执行 run() 方法会把 run() 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行并不会在某个线程中执行它所以这并不是多线程工作。 总结 调用 start() 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态直接执行 run() 方法的话不会以多线程的方式执行。
