java知识汇总 2 下

多线程相关

21.Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什么?对比同步它有什么优势?

Lock 与 synchronized 相同的功能是都能对多线程对静态资源的修改做同步(互斥)控制:

但Lock有优势的地方在于:

操作方面(锁控制):Lock 是可以手动控制加锁与释放锁操作的。而synchronized自动释放锁。

性能方面:使用到 Lock 接口 的实现类 ReadWriteLock 子类 ReentrantReadWriteLock 的 对象rwl,在多线程同时对静态资源进行修改时,可以使用 rwl.readLock().lock() 或者 rwl.writeLock().lock() 对静态资源做并发修改控制。读写锁可以实现读写互斥,但是读读不互斥,这个是synchroized实现不了的,synchroized对读读也互斥。

线程通信方面:Lock对应的实现类对象lock 通过 lock.newCondition() 可以实例化Condition对象condition,condition 通过 condition.await() 实现synchronized + t.wait() 的效果,t代表线程,通过condition.signal()或者 condition.signalAll()实现线程唤醒,且lock 可以为读写线程创建两种不同操作(read or write)类型的Condition对象,使得线程间通信要比传统的wait(),notifiy()进行线程通信的效率要高很多。使得加锁,释放锁的操作更具选择性,精准性。

贴地址:https://blog.csdn.net/fg2006/article/details/6397894

22.Hashtable的size()方法中明明只有一条语句”return count”,为什么还要做同步?​

(1)同一时间只能有一条线程执行固定类的同步方法,但是对于类的非同步方法,可以多条线程同时访问。所以,这样就有问题了,可能线程A在执行Hashtable的put方法添加数据,线程B则可以正常调用size()方法读取Hashtable中当前元素的个数,那读取到的值可能不是最新的,可能线程A添加了完了数据,但是没有对size++,线程B就已经读取size了,那么对于线程B来说读取到的size一定是不准确的。而给size()方法加了同步之后,意味着线程B调用size()方法只有在线程A调用put方法完毕之后才可以调用,这样就保证了线程安全性
(2)CPU执行代码,执行的不是Java代码,这点很关键,一定得记住。Java代码最终是被翻译成汇编代码执行的,汇编代码才是真正可以和硬件电路交互的代码。即使你看到Java代码只有一行,甚至你看到Java代码编译之后生成的字节码也只有一行,也不意味着对于底层来说这句语句的操作只有一个。一句”return count”假设被翻译成了三句汇编语句执行,完全可能执行完第一句,线程就切换了。

23.concurrentHashMap的并发度是什么?

并发度可以理解为程序运行时能够同时更新ConccurentHashMap且不产生锁竞争的最大线程数,实际上就是ConcurrentHashMap中的分段锁个数,即Segment[]的数组长度。ConcurrentHashMap默认的并发度为16,但用户也可以在构造函数中设置并发度。当用户设置并发度时,ConcurrentHashMap会使用大于等于该值的最小2幂指数作为实际并发度(假如用户设置并发度为17,实际并发度则为32)。运行时通过将key的高n位(n = 32 – segmentShift)和并发度减1(segmentMask)做位与运算定位到所在的Segment。segmentShift与segmentMask都是在构造过程中根据concurrency level被相应的计算出来。

如果并发度设置的过小,会带来严重的锁竞争问题;如果并发度设置的过大,原本位于同一个Segment内的访问会扩散到不同的Segment中,CPU cache命中率会下降,从而引起程序性能下降。(文档的说法是根据你并发的线程数量决定,太多会导性能降低)

贴地址:http://www.iteye.com/topic/344876
http://www.importnew.com/22007.html

24.ReentrantReadWriteLock读写锁的使用?

对象的方法中一旦加入synchronized修饰,则任何时刻只能有一个线程访问synchronized修饰的方法。假设有个数据对象拥有写方法与读方法,多线程环境中要想保证数据的安全,需对该对象的读写方法都要加入 synchronized同步块。这样任何线程在写入时,其它线程无法读取与改变数据;如果有线程在读取时,其他线程也无法读取或写入。这种方式在写入操作远大于读操作时,问题不大,而当读取远远大于写入时,会造成性能瓶颈,因为此种情况下读取操作是可以同时进行的,而加锁操作限制了数据的并发读取。

ReadWriteLock解决了这个问题,当写操作时,其他线程无法读取或写入数据,而当读操作时,其它线程无法写入数据,但却可以读取数据 。

读写锁:分为读锁和写锁,多个读锁不互斥,读锁与写锁互斥,这是由jvm自己控制的,你只要上好相应的锁即可。如果你的代码只读数据,可以很多人同时读,但不能同时写,那就上读锁;如果你的代码修改数据,只能有一个人在写,且不能同时读取,那就上写锁。总之,读的时候上读锁,写的时候上写锁!

  ReentrantReadWriteLock会使用两把锁来解决问题,一个读锁,一个写锁
线程进入读锁的前提条件:

没有其他线程的写锁,
没有写请求或者有写请求,但调用线程和持有锁的线程是同一个

线程进入写锁的前提条件:

没有其他线程的读锁
没有其他线程的写锁

到ReentrantReadWriteLock,首先要做的是与ReentrantLock划清界限。它和后者都是单独的实现,彼此之间没有继承或实现的关系。然后就是总结这个锁机制的特性了:

 (a).重入方面其内部的WriteLock可以获取ReadLock,但是反过来ReadLock想要获得WriteLock则永远都不要想。 
 (b).WriteLock可以降级为ReadLock,顺序是:先获得WriteLock再获得ReadLock,然后释放WriteLock,这时候线程将保持Readlock的持有。反过来ReadLock想要升级为WriteLock则不可能,为什么?参看(a),呵呵. 
 (c).ReadLock可以被多个线程持有并且在作用时排斥任何的WriteLock,而WriteLock则是完全的互斥。这一特性最为重要,因为对于高读取频率而相对较低写入的数据结构,使用此类锁同步机制则可以提高并发量。 
 (d).不管是ReadLock还是WriteLock都支持Interrupt,语义与ReentrantLock一致。 
 (e).WriteLock支持Condition并且与ReentrantLock语义一致,而ReadLock则不能使用Condition,否则抛出UnsupportedOperationException异常。 

贴地址:http://www.cnblogs.com/wait-pigblog/p/9350569.html

25.CountDownLatch与CyclicBarrier的用法及区别?

官方翻译:

CountDownLatch是一个同步的辅助类,允许一个或多个线程,等待其他一组线程完成操作,再继续执行。

CyclicBarrier是一个同步的辅助类,允许一组线程相互之间等待,达到一个共同点,再继续执行。

理解:
CountDownLatch : 一个线程(或者多个), 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。
CyclicBarrier : N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。
对于CountDownLatch来说,重点是那个“一个线程”, 是它在等待, 而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待,可以终止。而对于CyclicBarrier来说,重点是那N个线程,他们之间任何一个没有完成,所有的线程都必须等待。

CountDownLatch是一次性的,而 CyclicBarrier在调用reset之后还可以继续使用

贴地址:https://blog.csdn.net/a347911/article/details/53465445

26.LockSupport工具

  LockSupport提供park()和unpark()方法实现阻塞线程和解除线程阻塞,实现的阻塞和解除阻塞是基于”许可(permit)”作为关联,permit相当于一个信号量(0,1),默认是0. 线程之间不再需要一个Object或者其它变量来存储状态,不再需要关心对方的状态.

LockSupport比Object的wait/notify有两大优势:

①LockSupport不需要在同步代码块里 。所以线程间也不需要维护一个共享的同步对象了,实现了线程间的解耦。

②unpark函数可以先于park调用,所以不需要担心线程间的执行的先后顺序。

贴地址:https://www.cnblogs.com/qingquanzi/p/8228422.html

27.Condition接口原理与应用

任意一个Java对象,都拥有一组监视器方法(定义在java.lang.Object中),主要包括wait()、wait(long timeout)、notify()以及notifyAll()方法,这些方法与synchronized同步关键字配合,可以实现等待/通知模式。Condition接口也提供了类似Object的监视器方法,与Lock配合可以实现等待/通知模式,但是这两者在使用方式以及功能特性上还是有差别的。Object上的监视器只有一个等待队列,但是Condition上可以有多个等待队列,每个Lock.newCondition都可以产生一个Condition对象,每个Condition对象关联到一个新的等待队列上。并且Condition支持响应中断,但是Object上的监视器不支持。

贴地址:https://www.jianshu.com/p/c7af7f3fa135

28.Fork/Join框架的理解?

Fork/Join框架是Java7提供了的一个用于并行执行任务的框架,采用类似于分治算法,就是把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题,直到最后子问题可以简单的直接求解,原问题的解即子问题的解的合并。

贴地址:http://www.cnblogs.com/chenpi/p/5581198.html
https://www.jianshu.com/p/f32ee3e25c2d

29.wait和sleep方法的区别

两者的区别
这两个方法来自不同的类分别是Thread和Object
最主要是sleep方法没有释放锁,而wait方法释放了锁,使得其他线程可以使用同步控制块或者方法(锁代码块和方法锁)。

wait,notify和notifyAll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(使用范围)

sleep必须捕获异常,而wait,notify和notifyAll不需要捕获异常

sleep方法属于Thread类中方法,表示让一个线程进入睡眠状态,等待一定的时间之后,自动醒来进入到可运行状态,不会马上进入运行状态,因为线程调度机制恢复线程的运行也需要时间,一个线程对象调用了sleep方法之后,并不会释放他所持有的所有对象锁,所以也就不会影响其他进程对象的运行。但在sleep的过程中过程中有可能被其他对象调用它的interrupt(),产生InterruptedException异常,如果你的程序不捕获这个异常,线程就会异常终止,进入TERMINATED状态,如果你的程序捕获了这个异常,那么程序就会继续执行catch语句块(可能还有finally语句块)以及以后的代码。

注意sleep()方法是一个静态方法,也就是说他只对当前对象有效,通过t.sleep()让t对象进入sleep,这样的做法是错误的,它只会是使当前线程被sleep 而不是t线程

wait属于Object的成员方法,一旦一个对象调用了wait方法,必须要采用notify()和notifyAll()方法唤醒该进程;如果线程拥有某个或某些对象的同步锁,那么在调用了wait()后,这个线程就会释放它持有的所有同步资源,而不限于这个被调用了wait()方法的对象。wait()方法也同样会在wait的过程中有可能被其他对象调用interrupt()方法而产生

贴地址:https://blog.csdn.net/dreamweaver_zhou/article/details/79876805

30.线程的5种状态?

线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一:新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态及死亡状态。

1.新建状态

当用new操作符创建一个线程时。此时程序还没有开始运行线程中的代码。

2.就绪状态

一个新创建的线程并不自动开始运行,要执行线程,必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程,start()方法创建线程运行的系统资源,并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后,线程就处于就绪状态。

处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法,线程还必须同其他线程竞争CPU时间,只有获得CPU时间才可以运行线程。因为在单CPU的计算机系统中,不可能同时运行多个线程,一个时刻仅有一个线程处于运行状态。因此此时可能有多个线程处于就绪状态。对多个处于就绪状态的线程是由Java运行时系统的线程调度程序来调度的。

3.运行状态(running)

当线程获得CPU时间后,它才进入运行状态,真正开始执行run()方法。

4.阻塞状态(blocked)

线程运行过程中,可能由于各种原因进入阻塞状态:

①线程通过调用sleep方法进入睡眠状态;

②线程调用一个在I/O上被阻塞的操作,即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者;

③线程试图得到一个锁,而该锁正被其他线程持有;

④线程在等待某个触发条件;

所谓阻塞状态是正在运行的线程没有运行结束,暂时让出CPU,这时其他处于就绪状态的线程就可以获得CPU时间,进入运行状态。

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堵塞状态是前述四种状态中最有趣的,值得我们作进一步的探讨。线程被堵塞可能是由下述五方面的原因造成的:

(1) 调用sleep(毫秒数),使线程进入"睡眠"状态。在规定的时间内,这个线程是不会运行的。

(2) 用suspend()暂停了线程的执行。除非线程收到resume()消息,否则不会返回"可运行"状态。

(3) 用wait()暂停了线程的执行。除非线程收到nofify()或者notifyAll()消息,否则不会变成"可运行"(是的,这看起来同原因2非常相象,但有一个明显的区别是我们马上要揭示的)。

(4) 线程正在等候一些IO(输入输出)操作完成。

(5) 线程试图调用另一个对象的"同步"方法,但那个对象处于锁定状态,暂时无法使用。

5.死亡状态(dead)

有两个原因会导致线程死亡:

①run方法正常退出而自然死亡;

②一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死;

为了确定线程在当前是否存活着(就是要么是可运行的,要么是被阻塞了),需要使用isAlive方法,如果是可运行或被阻塞,这个方法返回true;如果线程仍旧是new状态且不是可运行的,或者线程死亡了,则返回false。

贴地址:https://blog.csdn.net/maijia0754/article/details/79004412

31.start()和run()区别?

Thread类中run()和start()方法的区别如下:
run()方法:在本线程内调用该Runnable对象的run()方法,可以重复多次调用;
start()方法:启动一个线程,调用该Runnable对象的run()方法,不能多次启动一个线程;

实现并启动线程有两种方法:
1、写一个类继承自Thread类,重写run方法。用start方法启动线程
2、写一个类实现Runnable接口,实现run方法。用new Thread(Runnable target).start()方法来启动

多线程原理:相当于玩游戏机,只有一个游戏机(cpu),可是有很多人要玩,于是,start是排队!等CPU选中你就是轮到你,你就run(),当CPU的运行的时间片执行完,这个线程就继续排队,等待下一次的run()。

调用start()后,线程会被放到等待队列,等待CPU调度,并不一定要马上开始执行,只是将这个线程置于可动行状态。然后通过JVM,线程Thread会调用run()方法,执行本线程的线程体。先调用start后调用run,这么麻烦,为了不直接调用run?就是为了实现多线程的优点,没这个start不行。

1.start()方法来启动线程,真正实现了多线程运行。这时无需等待run方法体代码执行完毕,可以直接继续执行下面的代码;通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程, 这时此线程是处于就绪状态, 并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行操作的, 这里方法run()称为线程体,它包含了要执行的这个线程的内容, Run方法运行结束, 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。
2.run()方法当作普通方法的方式调用。程序还是要顺序执行,要等待run方法体执行完毕后,才可继续执行下面的代码; 程序中只有主线程——这一个线程, 其程序执行路径还是只有一条, 这样就没有达到写线程的目的。

32.Runable 和Callable 的区别?

相同点:

两者都是接口
两者都可用来编写多线程程序;
两者都需要调用Thread.start()启动线程;

不同点:

两者最大的不同点是:实现Callable接口的任务线程能返回执行结果;而实现Runnable接口的任务线程不能返回结果;
Callable接口的call()方法允许抛出异常;而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化,不能继续上抛;

注:Callalbe接口支持返回执行结果,需要调用FutureTask.get()得到,此方法会阻塞主进程的继续往下执行,如果不调用不会阻塞。

贴地址:https://blog.csdn.net/mryang125/article/details/81878168

33.volatile 关键字的作用?

一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:

  1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的。

  2)禁止进行指令重排序。

巨详细:http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

34.java中如何获取线程dump文件?

当服务器挂起,崩溃或者性能底下时,就需要抓取服务器的线程堆栈(Thread Dump)用于后续的分析.

Thread dump提供了当前活动的线程的快照. 它提供了JVM中所有Java线程的栈跟踪信息

有很多方式可用于获取Thread Dump, 一些是操作系统特定的命令.

操作系统命令获取ThreadDump:

Windows:

  1. 转向服务器的标准输出窗口并按下Control + Break组合键, 之后需要将线程堆栈复制到文件中

UNIX/ Linux

首先查找到服务器的进程号(process id), 然后获取堆栈.

  1. ps –ef | grep java
  2. kill -3 <pid>

注意一定要谨慎, 一步不慎就可能让服务器进程被杀死!

JVM 自带的工具获取线程堆栈:

JDK自带命令行工具获取PID并做ThreadDump:

  1. jps

2.jstack <pid>

使用JVisualVM:

Threads 标签页 →ThreadDump按钮

WebLogic 自带的获取 thread dump的工具:

  1. webLogic.Admin 工具
  2. 打开命令提示符, 通过运行<DOMAIN_HOME>/bin/setDomain.env设置相关类路径
  3. 执行下面的命令

java weblogic.Admin -url t3://localhost:7001 -username weblogic -password weblogic1 THREAD_DUMP

注意: Thread Dump 会打印到标准输出, 如nohup日志或者进程窗口.

  1. 使用 Admin Console
  2. 登录 Admin Console , 点击对应的服务器
  3. 点击Server à Monitoring àThreads
  4. 点击: Dump Thread Stack 按钮
  5. 使用WLST (WebLogic Scripting Tool)

connect(‘weblogic’,'weblogic1’,’t3://localhost:7001’)

cd(‘Servers’)

cd(‘AdminServer’)

threadDump()

disconnect()

exit()

注意: 线程堆栈将会保存在运行wlst的当前目录下.

  1. 使用utils.ThreadDumper

用法:

C:beawlserver_10.3serverlib>java -cp weblogic.jar utils.ThreadDumper

Broadcast Thread dumps disabled: must specify weblogic.debug.dumpThreadAddr and

weblogic.debug.dumpThreadPort

Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Port out of range

:-1

at java.net.DatagramPacket.setPort(Unknown Source)

at java.net.DatagramPacket.<init>(Unknown Source)

at java.net.DatagramPacket.<init>(Unknown Source)

at utils.ThreadDumper.sendDumpMsg(ThreadDumper.java:124)

at utils.ThreadDumper.main(ThreadDumper.java:145)

  1. 如果服务器是作为Windows服务的方式运行, 请运行下列命令:

WL_HOMEbinbeasvc -dump -svcname:service-name

其它一些获取Thread Dump的工具有jrcmd, jrmc(JRockit VM自带) ,Samurai, JProfiler等, 还可通过JMX编程的方式获取, 如JDK自带示例代码:

$JAVA_HOMEdemomanagementFullThreadDump

贴地址:http://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_thread_jstack.html
https://yq.aliyun.com/ask/153810

35.线程和进程有什么区别?

线程是什么?进程是什么?二者有什么区别和联系?
(1)线程是CPU独立运行和独立调度的基本单位;
(2)进程是资源分配的基本单位;
两者的联系:进程和线程都是操作系统所运行的程序运行的基本单元。
区别:
(1)进程具有独立的空间地址,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响。
(2)线程只是一个进程的不同执行路径,线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉。

36.Java多线程实现的方式有几种

多线程的形式上实现方式本质上实现方式都是来实现线程任务,然后启动线程执行线程任务(这里的线程任务实际上就是run方法)。

常说的Java多线程实现的四种方式
1.继承Thread类,重写run方法
2.实现Runnable接口,重写run方法,实现Runnable接口的实现类的实例对象作为Thread构造函数的target
3.通过Callable和FutureTask创建线程
4.通过线程池创建线程

贴地址:https://blog.csdn.net/king_kgh/article/details/78213576

37.高并发,任务时间短的任务如何使用线程池

(1)高并发、任务执行时间短的业务,线程池线程数可以设置为CPU核数+1,减少线程上下文的切换
(2)并发不高、任务执行时间长的业务要区分开看:
a)假如是业务时间长集中在IO操作上,也就是IO密集型的任务,因为IO操作并不占用CPU,所以不要让所有的CPU闲下来,可以加大线程池中的线程数目,让CPU处理更多的业务
b)假如是业务时间长集中在计算操作上,也就是计算密集型任务,这个就没办法了,和(1)一样吧,线程池中的线程数设置得少一些,减少线程上下文的切换
(3)并发高、业务执行时间长,解决这种类型任务的关键不在于线程池而在于整体架构的设计,看看这些业务里面某些数据是否能做缓存是第一步,增加服务器是第二步,至于线程池的设置,设置参考(2)。最后,业务执行时间长的问题,也可能需要分析一下,看看能不能使用中间件对任务进行拆分和解耦。

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