Java 基础面试题【三】线程 (1)

线程池的底层⼯作原理

线程池内部是通过队列+线程实现的，当我们利⽤线程池执⾏任务时：

• 如果此时线程池中的线程数量⼩于 corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。

• 如果此时线程池中的线程数量等于 corePoolSize，但是缓冲队列 workQueue 未满，那么任务被放⼊缓冲队列。

• 如果此时线程池中的线程数量⼤于等于 corePoolSize，缓冲队列 workQueue 满，并且线程池中的数量⼩于 maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。

• 如果此时线程池中的线程数量⼤于 corePoolSize，缓冲队列 workQueue 满，并且线程池中的数量等于 maximumPoolSize，那么通过 handler 所指定的策略来处理此任务。

• 当线程池中的线程数量⼤于 corePoolSize 时，如果某线程空闲时间超过 keepAliveTime，线程将被终⽌。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数

线程的生命周期？线程有几种状态

线程通常有五种状态，创建，就绪，运行、阻塞和死亡状态。

• 新建状态（New）：新创建了一个线程对象。

• 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start 方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取 CPU 的使用权。

• 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了 CPU，执行程序代码。

• 阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃 CPU 使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

• 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了 run 方法，该线程结束生命周期。

阻塞的情况又分为三种：

1. 等待阻塞：运行的线程执行 wait 方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM 会把该线程放入“等待池”中。进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用 notify 或 notifyAll 方法才能被唤醒，wait 是 object 类的方法

2. 同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入“锁池”中。

3. 其他阻塞：运行的线程执行 sleep 或 join 方法，或者发出了 I/O 请求时，JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep 状态超时、join 等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入就绪状态。sleep 是 Thread 类的方法

sleep()、wait()、join()、yield()的区别

说到这里需要不得不提两个概念那就是锁池和 等待池

• 锁池所有需要竞争同步锁的线程都会放在锁池当中，比如当前对象的锁已经被其中一个线程得到，则其他线程需要在这个锁池进行等待，当前面的线程释放同步锁后锁池中的线程去竞争同步锁，当某个线程得到后会进入就绪队列进行等待 cpu 资源分配。

• 等待池当我们调用wait（）方法后，线程会放到等待池当中，等待池的线程是不会去竞争同步锁。只有调用了notify（）或notifyAll()后等待池的线程才会开始去竞争锁，notify（）是随机从等待池选出一个线程放到锁池，而 notifyAll()是将等待池的所有线程放到锁池当中

接着聊一下这几个方法的区别：

• **sleep()**是 Thread 类的静态本地方法，**wait()**则是 Object 类的本地方法。

• sleep()方法不会释放 lock，但是**wait()**会释放，而且会加入到等待队列中。

sleep 就是把 cpu 的执行资格和执行权释放出去，不再运行此线程，当定时时间结束再取回 cpu 资源，参与 cpu 的调度，获取到 cpu 资源后就可以继续运行了。而如果 sleep 时该线程有锁，那么 sleep 不会释放这个锁，而是把锁带着进入了冻结状态，也就是说其他需要这个锁的线程根本不可能获取到这个锁。也就是说无法执行程序。如果在睡眠期间其他线程调用了这个线程的 interrupt 方法，那么这个线程也会抛出 interruptexception 异常返回，这点和 wait 是一样的。

• sleep()方法不依赖于同步器 synchronized，但是 wait()需要依赖 synchronized 关键字。

• **sleep()不需要被唤醒（休眠之后推出阻塞），但是 wait()**需要（不指定时间需要被别人中断）。

• **sleep()**一般用于当前线程休眠，或者轮循暂停操作，**wait()**则多用于多线程之间的通信。

• **sleep()会让出 CPU 执行时间且强制上下文切换，而 wait()**则不一定，**wait()**后可能还是有机会重新竞争到锁继续执行的。

• **yield（）**执行后线程直接进入就绪状态，马上释放了 cpu 的执行权，但是依然保留了 cpu 的执行资格，所以有可能 cpu 下次进行线程调度还会让这个线程获取到执行权继续执行

• join（）执行后线程进入阻塞状态，例如在线程 B 中调用线程 A 的 join（），那线程 B 会进入到阻塞队列，直到线程 A 结束或中断线程

对线程安全的理解

真正意义来讲并不是不是线程安全、应该是内存安全， 堆是共享内存，可以被所有线程访问通俗的来讲当多个线程访问一个对象时，如果不用进行额外的同步控制或其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，我们就说这个对象是线程安全的

提到线程安全就不得不说 Java 的内存模型。

• 众所周知堆是进程和线程共有的空间， 分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。

需要注意的是在 Java 中，堆是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块，是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。堆所存在的内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。

• 栈是每个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此，栈是线程安全的。操作系统在切换线程的时候会自动切换栈。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。

目前主流操作系统都是多任务的，即多个进程同时运行。为了保证安全，每个进程只能访问分配给自己的内存空间，而不能访问别的进程的，这是由操作系统保障的。在每个进程的内存空间中都会有一块特殊的公共区域，通常称为堆（内存）。进程内的所有线程都可以访问到该区域，这就是造成问题的潜在原因。

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