不管你是新程序員還是老手，你一定在面試中遇到過有關線程的問題。Java語言一個重要的特點就是內置了對並發的支持，讓Java大受企業和程序員的歡迎。大多數待遇豐厚的Java開發職位都要求開發者精通多線程技術並且有豐富的Java程序開發、調試、優化經驗，所以線程相關的問題在面試中經常會被提到。
在典型的Java面試中， 面試官會從線程的基本概念問起, 如：為什麼你需要使用線程， 如何創建線程，用什麼方式創建線程比較好（比如：繼承thread類還是調用Runnable接口），然後逐漸問到並發問題像在Java並發編程的過程中遇到了什麼挑戰，Java內存模型，JDK1.5引入了哪些更高階的並發工具，並發編程常用的設計模式，經典多線程問題如生產者消費者，哲學家就餐，讀寫器或者簡單的有界緩沖區問題。僅僅知道線程的基本概念是遠遠不夠的， 你必須知道如何處理死鎖，競態條件，內存沖突和線程安全等並發問題。掌握了這些技巧，你就可以輕松應對多線程和並發面試了。
許多Java程序員在面試前才會去看面試題，這很正常。因為收集面試題和練習很花時間，所以我從許多面試者那裡收集了Java多線程和並發相關的50個熱門問題。我只收集了比較新的面試題且沒有提供全部答案。想必聰明的你對這些問題早就心中有數了， 如果遇到不懂的問題，你可以用Google找到答案。若你實在找不到答案，可以在文章的評論中向我求助。你也可以在這找到一些答案Java線程問答Top 12。
下面是Java線程相關的熱門面試題，你可以用它來好好准備面試。
線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位，它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。程序員可以通過它進行多處理器編程，你可以使用多線程對運算密集型任務提速。比如，如果一個線程完成一個任務要100毫秒，那麼用十個線程完成改任務只需10毫秒。Java在語言層面對多線程提供了卓越的支持，它也是一個很好的賣點。欲了解更多詳細信息請點擊這裡。
線程是進程的子集，一個進程可以有很多線程，每條線程並行執行不同的任務。不同的進程使用不同的內存空間，而所有的線程共享一片相同的內存空間。別把它和棧內存搞混，每個線程都擁有單獨的棧內存用來存儲本地數據。更多詳細信息請點擊這裡。
在語言層面有兩種方式。java.lang.Thread 類的實例就是一個線程但是它需要調用java.lang.Runnable接口來執行，由於線程類本身就是調用的Runnable接口所以你可以繼承java.lang.Thread 類或者直接調用Runnable接口來重寫run()方法實現線程。更多詳細信息請點擊這裡.
這個問題是上題的後續，大家都知道我們可以通過繼承Thread類或者調用Runnable接口來實現線程，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不支持類的多重繼承，但允許你調用多個接口。所以如果你要繼承其他類，當然是調用Runnable接口好了。更多詳細信息請點擊這裡。
這個問題經常被問到，但還是能從此區分出面試者對Java線程模型的理解程度。start()方法被用來啟動新創建的線程，而且start()內部調用了run()方法，這和直接調用run()方法的效果不一樣。當你調用run()方法的時候，只會是在原來的線程中調用，沒有新的線程啟動，start()方法才會啟動新線程。更多討論請點擊這裡
Runnable和Callable都代表那些要在不同的線程中執行的任務。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() 方法可以返回值和拋出異常，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對象。我的博客有更詳細的說明。
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用來讓一組線程等待其它線程。與 CyclicBarrier 不同的是，CountdownLatch 不能重新使用。點此查看更多信息和示例代碼。
Java內存模型規定和指引Java程序在不同的內存架構、CPU和操作系統間有確定性地行為。它在多線程的情況下尤其重要。Java內存模型對一個線程所做的變動能被其它線程可見提供了保證，它們之間是先行發生關系。這個關系定義了一些規則讓程序員在並發編程時思路更清晰。比如，先行發生關系確保了：
volatile的寫操作在後一個volatile的讀操作之前，也叫volatile變量規則。我強烈建議大家閱讀《Java並發編程實踐》第十六章來加深對Java內存模型的理解。
volatile是一個特殊的修飾符，只有成員變量才能使用它。在Java並發程序缺少同步類的情況下，多線程對成員變量的操作對其它線程是透明的。volatile變量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變量規則。點擊這裡查看更多volatile的相關內容。
如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。一個線程安全的計數器類的同一個實例對象在被多個線程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，線程安全和非線程安全的。Vector 是用同步方法來實現線程安全的, 而和它相似的ArrayList不是線程安全的。
競態條件會導致程序在並發情況下出現一些bugs。多線程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序競爭失敗排到後面執行了，那麼整個程序就會出現一些不確定的bugs。這種bugs很難發現而且會重復出現，因為線程間的隨機競爭。一個例子就是無序處理，詳見答案。
Java提供了很豐富的API但沒有為停止線程提供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兼容且線程安全的方法來停止一個線程。當run() 或者 call() 方法執行完的時候線程會自動結束,如果要手動結束一個線程，你可以用volatile 布爾變量來退出run()方法的循環或者是取消任務來中斷線程。點擊這裡查看示例代碼。
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線程將會停止執行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用於處理未捕獲異常造成線程突然中斷情況的一個內嵌接口。當一個未捕獲異常將造成線程中斷的時候JVM會使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()來查詢線程的UncaughtExceptionHandler並將線程和異常作為參數傳遞給handler的uncaughtException()方法進行處理。
你可以通過共享對象來實現這個目的，或者是使用像阻塞隊列這樣並發的數據結構。這篇教程《Java線程間通信》(涉及到在兩個線程間共享對象)用wait和notify方法實現了生產者消費者模型。
這又是一個刁鑽的問題，因為多線程可以等待單監控鎖，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線程，所以只有一個線程在等待的時候它才有用武之地。而notifyAll()喚醒所有線程並允許他們爭奪鎖確保了至少有一個線程能繼續運行。我的博客有更詳細的資料和示例代碼。
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提供的鎖是對象級的而不是線程級的，每個對象都有鎖，通過線程獲得。如果線程需要等待某些鎖那麼調用對象中的wait()方法就有意義了。如果wait()方法定義在Thread類中，線程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類中因為鎖屬於對象。你也可以查看這篇文章了解更多。
ThreadLocal是Java裡一種特殊的變量。每個線程都有一個ThreadLocal就是每個線程都擁有了自己獨立的一個變量，競爭條件被徹底消除了。它是為創建代價高昂的對象獲取線程安全的好方法，比如你可以用ThreadLocal讓SimpleDateFormat變成線程安全的，因為那個類創建代價高昂且每次調用都需要創建不同的實例所以不值得在局部范圍使用它，如果為每個線程提供一個自己獨有的變量拷貝，將大大提高效率。首先，通過復用減少了代價高昂的對象的創建個數。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線程安全。線程局部變量的另一個不錯的例子是ThreadLocalRandom類，它在多線程環境中減少了創建代價高昂的Random對象的個數。查看答案了解更多。
在Java並發程序中FutureTask表示一個可以取消的異步運算。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對象可以對調用了Callable和Runnable的對象進行包裝，由於FutureTask也是調用了Runnable接口所以它可以提交給Executor來執行。
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多線程的中斷機制是用內部標識來實現的，調用Thread.interrupt()來中斷一個線程就會設置中斷標識為true。當中斷線程調用靜態方法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()用來查詢其它線程的中斷狀態且不會改變中斷狀態標識。簡單的說就是任何拋出InterruptedException異常的方法都會將中斷狀態清零。無論如何，一個線程的中斷狀態有有可能被其它線程調用中斷來改變。
主要是因為Java API強制要求這樣做，如果你不這麼做，你的代碼會拋出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。
處於等待狀態的線程可能會收到錯誤警報和偽喚醒，如果不在循環中檢查等待條件，程序就會在沒有滿足結束條件的情況下退出。因此，當一個等待線程醒來時，不能認為它原來的等待狀態仍然是有效的，在notify()方法調用之後和等待線程醒來之前這段時間它可能會改變。這就是在循環中使用wait()方法效果更好的原因，你可以在Eclipse中創建模板調用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》這本書中的線程和同步章節。
同步集合與並發集合都為多線程和並發提供了合適的線程安全的集合，不過並發集合的可擴展性更高。在Java1.5之前程序員們只有同步集合來用且在多線程並發的時候會導致爭用，阻礙了系統的擴展性。Java5介紹了並發集合像ConcurrentHashMap，不僅提供線程安全還用鎖分離和內部分區等現代技術提高了可擴展性。更多內容詳見答案。
為什麼把這個問題歸類在多線程和並發面試題裡？因為棧是一塊和線程緊密相關的內存區域。每個線程都有自己的棧內存，用於存儲本地變量，方法參數和棧調用，一個線程中存儲的變量對其它線程是不可見的。而堆是所有線程共享的一片公用內存區域。對象都在堆裡創建，為了提升效率線程會從堆中弄一個緩存到自己的棧，如果多個線程使用該變量就可能引發問題，這時volatile 變量就可以發揮作用了，它要求線程從主存中讀取變量的值。
更多內容詳見答案。
創建線程要花費昂貴的資源和時間，如果任務來了才創建線程那麼響應時間會變長，而且一個進程能創建的線程數有限。為了避免這些問題，在程序啟動的時候就創建若干線程來響應處理，它們被稱為線程池，裡面的線程叫工作線程。從JDK1.5開始，Java API提供了Executor框架讓你可以創建不同的線程池。比如單線程池，每次處理一個任務；數目固定的線程池或者是緩存線程池（一個適合很多生存期短的任務的程序的可擴展線程池）。更多內容詳見這篇文章。
在現實中你解決的許多線程問題都屬於生產者消費者模型，就是一個線程生產任務供其它線程進行消費，你必須知道怎麼進行線程間通信來解決這個問題。比較低級的辦法是用wait和notify來解決這個問題，比較贊的辦法是用Semaphore 或者 BlockingQueue來實現生產者消費者模型，這篇教程有實現它。
Java多線程中的死鎖
死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，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序掛起無法完成任務，死鎖的發生必須滿足以下四個條件：
避免死鎖最簡單的方法就是阻止循環等待條件，將系統中所有的資源設置標志位、排序，規定所有的進程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。這篇教程有代碼示例和避免死鎖的討論細節。
這是上題的擴展，活鎖和死鎖類似，不同之處在於處於活鎖的線程或進程的狀態是不斷改變的，活鎖可以認為是一種特殊的饑餓。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進程的狀態可以改變但是卻不能繼續執行。
我一直不知道我們竟然可以檢測一個線程是否擁有鎖，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如果當且僅當當前線程擁有某個具體對象的鎖。你可以查看這篇文章了解更多。
對於不同的操作系統，有多種方法來獲得Java進程的線程堆棧。當你獲取線程堆棧時，JVM會把所有線程的狀態存到日志文件或者輸出到控制台。在Windows你可以使用Ctrl + Break組合鍵來獲取線程堆棧，Linux下用kill -3命令。你也可以用jstack這個工具來獲取，它對線程id進行操作，你可以用jps這個工具找到id。
這個問題很簡單， -Xss參數用來控制線程的堆棧大小。你可以查看JVM配置列表來了解這個參數的更多信息。
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。比如你不能擴展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接口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 相同的並發性和內存語義且它還具有可擴展性。你可以查看這篇文章了解更多
在多線程中有多種方法讓線程按特定順序執行，你可以用線程類的join()方法在一個線程中啟動另一個線程，另外一個線程完成該線程繼續執行。為了確保三個線程的順序你應該先啟動最後一個(T3調用T2，T2調用T1)，這樣T1就會先完成而T3最後完成。你可以查看這篇文章了解更多。
Yield方法可以暫停當前正在執行的線程對象，讓其它有相同優先級的線程執行。它是一個靜態方法而且只保證當前線程放棄CPU占用而不能保證使其它線程一定能占用CPU，執行yield()的線程有可能在進入到暫停狀態後馬上又被執行。點擊這裡查看更多yield方法的相關內容。
ConcurrentHashMap把實際map劃分成若干部分來實現它的可擴展性和線程安全。這種劃分是使用並發度獲得的，它是ConcurrentHashMap類構造函數的一個可選參數，默認值為16，這樣在多線程情況下就能避免爭用。欲了解更多並發度和內部大小調整請閱讀我的文章How ConcurrentHashMap works in Java。
Java中的Semaphore是一種新的同步類，它是一個計數信號。從概念上講，從概念上講，信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()添加一個許可，從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。但是，不使用實際的許可對象，Semaphore只對可用許可的號碼進行計數，並采取相應的行動。信號量常常用於多線程的代碼中，比如數據庫連接池。更多詳細信息請點擊這裡。
這個問題問得很狡猾，許多程序員會認為該任務會阻塞直到線程池隊列有空位。事實上如果一個任務不能被調度執行那麼ThreadPoolExecutor’s submit()方法將會拋出一個RejectedExecutionException異常。
兩個方法都可以向線程池提交任務，execute()方法的返回類型是void，它定義在Executor接口中, 而submit()方法可以返回持有計算結果的Future對象，它定義在ExecutorService接口中，它擴展了Executor接口，其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。更多詳細信息請點擊這裡。
阻塞式方法是指程序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接。這裡的阻塞是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起，直到得到結果之後才會返回。此外，還有異步和非阻塞式方法在任務完成前就返回。更多詳細信息請點擊這裡。
你可以很肯定的給出回答，Swing不是線程安全的，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不是線程安全的常常提到它的組件，這些組件不能在多線程中進行修改，所有對GUI組件的更新都要在AWT線程中完成，而Swing提供了同步和異步兩種回調方法來進行更新。點擊這裡查看更多swing和線程安全的相關內容。
這兩個方法是Swing API 提供給Java開發者用來從當前線程而不是事件派發線程更新GUI組件用的。InvokeAndWait()同步更新GUI組件，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。如果進度被多個線程跟蹤，那麼就調用invokeAndWait()方法請求事件派發線程對組件進行相應更新。而invokeLater()方法是異步調用更新組件的。更多詳細信息請點擊這裡。
這個問題又提到了swing和線程安全，雖然組件不是線程安全的但是有一些方法是可以被多線程安全調用的，比如repaint(), revalidate()。 JTextComponent的setText()方法和JTextArea的insert() 和 append() 方法也是線程安全的。
這個問題看起來和多線程沒什麼關系， 但不變性有助於簡化已經很復雜的並發程序。Immutable對象可以在沒有同步的情況下共享，降低了對該對象進行並發訪問時的同步化開銷。可是Java沒有@Immutable這個注解符，要創建不可變類，要實現下面幾個步驟：通過構造方法初始化所有成員、對變量不要提供setter方法、將所有的成員聲明為私有的，這樣就不允許直接訪問這些成員、在getter方法中，不要直接返回對象本身，而是克隆對象，並返回對象的拷貝。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。
一般而言，讀寫鎖是用來提升並發程序性能的鎖分離技術的成果。Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一個接口，一個ReadWriteLock維護一對關聯的鎖，一個用於只讀操作一個用於寫。在沒有寫線程的情況下一個讀鎖可能會同時被多個讀線程持有。寫鎖是獨占的，你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock來實現這個規則，它最多支持65535個寫鎖和65535個讀鎖。
忙循環就是程序員用循環讓一個線程等待，不像傳統方法wait(), sleep() 或 yield() 它們都放棄了CPU控制，而忙循環不會放棄CPU，它就是在運行一個空循環。這麼做的目的是為了保留CPU緩存，在多核系統中，一個等待線程醒來的時候可能會在另一個內核運行，這樣會重建緩存。為了避免重建緩存和減少等待重建的時間就可以使用它了。你可以查看這篇文章獲得更多信息。
這是個有趣的問題。首先，volatile 變量和 atomic 變量看起來很像，但功能卻不一樣。Volatile變量可以確保先行關系，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變量那麼 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，其它數據類型和引用變量也可以進行相似操作。
這個問題坑了很多Java程序員，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，裡面的線程都會釋放鎖，所以對比鎖接口我更喜歡同步塊，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。
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。它其實是一個用來創建線程安全的單例的老方法，當單例實例第一次被創建時它試圖用單個鎖進行性能優化，但是由於太過於復雜在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。你可以查看how double checked locking on Singleton works這篇文章獲得更多信息。
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創建Singleton類的替代方法，你可以利用JVM的類加載和靜態變量初始化特征來創建Singleton實例，或者是利用枚舉類型來創建Singleton，我很喜歡用這種方法。你可以查看這篇文章獲得更多信息。
這種問題我最喜歡了，我相信你在寫並發代碼來提升性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程序員都應該遵循：
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線程，它是被線程調度器控制著且Java沒有公布相關的API。
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服務器上的多處理器。它是專門為了那些可以遞歸劃分成許多子模塊設計的，目的是將所有可用的處理能力用來提升程序的性能。fork join框架一個巨大的優勢是它使用了工作竊取算法，可以完成更多任務的工作線程可以從其它線程中竊取任務來執行。你可以查看這篇文章獲得更多信息。
Java程序中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()方法用於線程間通信，如果等待條件為真且其它線程被喚醒時它會釋放鎖，而sleep()方法僅僅釋放CPU資源或者讓當前線程停止執行一段時間，但不會釋放鎖。你可以查看這篇文章獲得更多信息。
以上就是50道熱門Java多線程和並發面試題啦。我沒有分享所有題的答案但給未來的閱讀者提供了足夠的提示和線索來尋找答案。如果你真的找不到某題的答案，聯系我吧，我會加上去的。這篇文章不僅可以用來准備面試，還能檢查你對多線程、並發、設計模式和競態條件、死鎖和線程安全等線程問題的理解。我打算把這篇文章的問題弄成所有Java多線程問題的大合集，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。它可以擴展初學者尤其有用因為這個可以擴展他們的知識面，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。
原文鏈接： javarevisited 翻譯： ImportNew.com - 李 廣
譯文鏈接： http://www.importnew.com/12773.html
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