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面试八股文--并发编程篇

news 来源：原创 2025/5/17 23:35:32

一、线程和进程

1、线程和进程的定义

进程：是资源分配的最小单位，是指计算机中正在运行的一个实例，如你打开了浏览器就是打开了一个进程。
线程：是程序运行的最小单位。一个进程中包含多个线程，他们可以共享进程的进程的资源比如内存空间、文件句柄等。

2、线程和进程的区别

进程是正在运行程序的实例，进程中包含了线程，每个线程执行不同的任务
不同的进程使用不同的内存空间，在当前进程下的所有线程可以共享内存空间
线程更轻量，切换成本一般比进程低

3、创建线程

（1）Q：创建线程的方式有哪些？

继承Thread类
实现runnable接口
实现callable接口
从线程池中创建（项目中使用方式）

（2）Q：runnable和callable的区别？

Runnable接口run方法没有返回值；而callable接口call方法有返回值
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，不能继续网上抛

（3）Q：run()和start()的区别？

start()用来启动线程，只能被调用一次
run()封装了要被线程执行的代码，可以被调用多次

4、线程的状态

（1）Q：线程包括哪些状态？

新建(NEW)、可运行(RUNNABLE)、阻塞(BLOCKED)、等待(WAITING)、时间等待(TIMED_WAITING)、终止(TERMINATED)

（2）线程之间的状态是如何变化的？

（3）Q：notify()和notifyAll()有什么区别？

notify()：随机唤醒一个wait的线程
notifyAll()：唤醒所有wait线程

（4）Q：wait()方法和sleep()方法有什么区别？

共同点：都是让当前的线程暂时放弃CPU使用权，进入阻塞状态

不同点：

方法归属不同：sleep是静态方法，而wait是Object成员方法，每个对象都有
醒来时机不同：sleep和wait(long)在等待对应毫秒后醒来，但wait()方法如果不唤醒会一直等待
锁特性不同（重点）：wait方法调用必须先获取wait对象锁，但sleep不用；wait方法执行后会释放锁，别的线程还能用，但sleep在沉睡期间是不会释放锁的，其他线程也被阻塞。

二、并行和并发

1、并行和并发有什么区别？

在多核CPU下

并发是指同一时间下应对多项事情的能力（微观上是串行的），如多个线程轮流使用1个或多个CPU
并行是指在同一时间下动手做多项事情的能力（也可以说同一时刻），如4核CPU同时执行4个线程

2、Synchronized关键字的底层原理

Synchronized采用互斥的方式让同一时刻最多只有一个线程能持有对象锁

Synchronized的底层是由monitor实现的，monitor是jvm级别的对象，线程获得锁需要使用对象锁关联monitor，下图展示了monitor的组成

3、死锁

死锁（Deadlock）描述的是这样一种情况：多个进程/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。由于进程/线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

（1）Q：死锁产生的必要条件？

互斥：资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程可以使用。如果另一进程申请该资源，那么必须等待直到该资源被释放为止。
占有并等待：一个进程至少应该占有一个资源，并等待另一资源，而该资源被其他进程所占有。
非抢占：资源不能被抢占。只能在持有资源的进程完成任务后，该资源才会被释放。
循环等待：有一组等待进程 {P0, P1,..., Pn}， P0 等待的资源被 P1 占有，P1 等待的资源被 P2 占有，……，Pn-1 等待的资源被 Pn 占有，Pn 等待的资源被 P0 占有。

（2）Q：如何解决死锁问题？

死锁的预防

破坏占有并等待：静态分配策略可以破坏死锁产生的第二个条件（占有并等待）。所谓静态分配策略，就是指一个进程必须在执行前就申请到它所需要的全部资源，并且知道它所要的资源都得到满足之后才开始执行。进程要么占有所有的资源然后开始执行，要么不占有资源，不会出现占有一些资源等待一些资源的情况。但这种方式严重降低了资源利用率

破坏循环等待：层次分配策略破坏了产生死锁的第四个条件(循环等待)。在层次分配策略下，所有的资源被分成了多个层次，一个进程得到某一次的一个资源后，它只能再申请较高一层的资源；当一个进程要释放某层的一个资源时，必须先释放所占用的较高层的资源，按这种策略，是不可能出现循环等待链的，因为那样的话，就出现了已经申请了较高层的资源，反而去申请了较低层的资源，不符合层次分配策略。

死锁的避免

银行家算法改善了 资源使用率低的问题 ，但是它要不断地检测每个进程对各类资源的占用和申请情况，以及做 安全性检查 ，需要花费较多的时间。

死锁的检测

当死锁发生的时候，去进行检测，确定发生死锁的进程和资源，然后解决问题。

如果进程-资源分配图中无环路，则此时系统没有发生死锁
如果进程-资源分配图中有环路，且每个资源类仅有一个资源，则系统中已经发生了死锁。
如果进程-资源分配图中有环路，且涉及到的资源类有多个资源，此时系统未必会发生死锁。如果能在进程-资源分配图中找出一个 既不阻塞又非独立的进程 ，该进程能够在有限的时间内归还占有的资源，也就是把边给消除掉了，重复此过程，直到能在有限的时间内 消除所有的边 ，则不会发生死锁，否则会发生死锁。(消除边的过程类似于 拓扑排序)

死锁的解除

当死锁检测程序检测到存在死锁发生时，应设法让其解除，让系统从死锁状态中恢复过来，常用的解除死锁的方法有以下四种：

立即结束所有进程的执行，重新启动操作系统：这种方法简单，但以前所在的工作全部作废，损失很大。
撤销涉及死锁的所有进程，解除死锁后继续运行：这种方法能彻底打破死锁的循环等待条件，但将付出很大代价，例如有些进程可能已经计算了很长时间，由于被撤销而使产生的部分结果也被消除了，再重新执行时还要再次进行计算。
逐个撤销涉及死锁的进程，回收其资源直至死锁解除。
抢占资源：从涉及死锁的一个或几个进程中抢占资源，把夺得的资源再分配给涉及死锁的进程直至死锁解除。