Java源码解析和面试题 - 押宝线程源码面试题

这系列相关博客,参考慕课专栏 面试官系统精讲Java源码及大厂真题
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文章 demo:https://github.com/luanqiu/java8_demo
同学们有需要可以对照着来看 )

Java源码解析和面试题 - 押宝线程源码面试题

引导语
关于线程方面的面试题,大部分都是概念题,我们需要大概的清楚这些概念,和面试官达成共识即可,本章我们一起来看下这些面试题,对前两章的学习进行巩固。

1 面试题

1.1 创建子线程时,子线程是得不到父线程的 ThreadLocal,有什么办法可以解决这个问题?
:这道题主要考察线程的属性和创建过程,可以这么回答。

可以使用 InheritableThreadLocal 来代替 ThreadLocal,ThreadLocal 和 InheritableThreadLocal 都是线程的属性,所以可以做到线程之间的数据隔离,在多线程环境下我们经常使用,但在有子线程被创建的情况下,父线程 ThreadLocal 是无法传递给子线程的,但 InheritableThreadLocal 可以,主要是因为在线程创建的过程中,会把InheritableThreadLocal 里面的所有值传递给子线程,具体代码如下:

// 当父线程的 inheritableThreadLocals 的值不为空时
// 会把 inheritableThreadLocals 里面的值全部传递给子线程
if (parent.inheritableThreadLocals != null)
    this.inheritableThreadLocals =
        ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

1.2 线程创建有几种实现方式?
:主要有三种,分成两大类,第一类是子线程没有返回值,第二类是子线程有返回值。

无返回值的线程有两种写法,第一种是继承 Thread,可以这么写:

class MyThread extends Thread{
  @Override
  public void run() {
    log.info(Thread.currentThread().getName());
  }
}
@Test
public void extendThreadInit(){
  new MyThread().start();
}

第二种是实现 Runnable 接口,并作为 Thread 构造器的入参,代码如下:

Thread thread = new Thread(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
    log.info("{} begin run",Thread.currentThread().getName());
  }
});
// 开一个子线程去执行
thread.start();

这两种都会开一个子线程去执行任务,并且是没有返回值的,如果需要子线程有返回值,需要使用 Callable 接口,但 Callable 接口是无法直接作为 Thread 构造器的入参的,必须结合 FutureTask 一起使用,可以这样写代码:

@Test
public void testThreadByCallable() throws ExecutionException, InterruptedException {
  FutureTask futureTask = new FutureTask(new Callable<String> () {
    @Override
    public String call() throws Exception {
      Thread.sleep(3000);
      String result = "我是子线程"+Thread.currentThread().getName();
      log.info("子线程正在运行:{}",Thread.currentThread().getName());
      return result;
    }
  });
  new Thread(futureTask).start();
  log.info("返回的结果是 {}",futureTask.get());
}

把 FutureTask 作为 Thread 的入参就可以了,FutureTask 组合了 Callable ,使我们可以使用 Callable,并且 FutureTask 实现了 Runnable 接口,使其可以作为 Thread 构造器的入参,还有 FutureTask 实现了 Future,使其对任务有一定的管理功能。

1.3 子线程 1 去等待子线程 2 执行完成之后才能执行,如何去实现?
:这里考察的就是 Thread.join 方法,我们可以这么做:

@Test
public void testJoin2() throws Exception {
  	Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
    	@Override
    	public void run() {
      		log.info("我是子线程 2,开始沉睡");
      		try {
        		Thread.sleep(2000L);
      		} catch (InterruptedException e) {
        		e.printStackTrace();
      		}
      		log.info("我是子线程 2,执行完成");
    	}
  	});
  
	Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  		@Override
  			public void run() {
      			log.info("我是子线程 1,开始运行");
      			try {
      				log.info("我是子线程 1,我在等待子线程 2");
      				// 这里是代码关键  
      				thread2.join();
      				log.info("我是子线程 1,子线程 2 执行完成,我继续执行");
      			} catch (InterruptedException e) {
        			e.printStackTrace();
      			}
      			log.info("我是子线程 1,执行完成");
    		}
  	});
  	thread1.start();
  	thread2.start();
  	Thread.sleep(100000);
}

子线程 1 需要等待子线程 2,只需要子线程 1 运行的时候,调用子线程 2 的 join 方法即可,这样线程 1 执行到 join 代码时,就会等待线程 2 执行完成之后,才会继续执行。

1.4 守护线程和非守护线程的区别?如果我想在项目启动的时候收集代码信息,请问是守护线程好,还是非守护线程好,为什么?
:两者的主要区别是,在 JVM 退出时,JVM 是不会管守护线程的,只会管非守护线程,如果非守护线程还有在运行的,JVM 就不会退出,如果没有非守护线程了,但还有守护线程的,JVM 直接退出。

如果需要在项目启动的时候收集代码信息,就需要看收集工作是否重要了,如果不太重要,又很耗时,就应该选择守护线程,这样不会妨碍 JVM 的退出,如果收集工作非常重要的话,那么就需要非守护进程,这样即使启动时发生未知异常,JVM 也会等到代码收集信息线程结束后才会退出,不会影响收集工作。

1.5 线程 start 和 run 之间的区别。
:调用 Thread.start 方法会开一个新的线程,run 方法不会。

1.6 Thread、Runnable、Callable 三者之间的区别。
:Thread 实现了 Runnable,本身就是 Runnable,但同时负责线程创建、线程状态变更等操作。

Runnable 是无返回值任务接口,Callable 是有返回值任务接口,如果任务需要跑起来,必须需要 Thread 的支持才行,Runnable 和 Callable 只是任务的定义,具体执行还需要靠 Thread。

1.7 线程池 submit 有两个方法,方法一可接受 Runnable,方法二可接受 Callable,但两个方法底层的逻辑却是同一套,这是如何适配的。
:问题考察点在于 Runnable 和 Callable 之间是如何转化的,可以这么回答。

Runnable 和 Callable 是通过 FutureTask 进行统一的,FutureTask 有个属性是 Callable,同时也实现了 Runnable 接口,两者的统一转化是在 FutureTask 的构造器里实现的,FutureTask 的最终目标是把 Runnable 和 Callable 都转化成 Callable,Runnable 转化成 Callable 是通过 RunnableAdapter 适配器进行实现的。

线程池的 submit 底层的逻辑只认 FutureTask,不认 Runnable 和 Callable 的差异,所以只要都转化成 FutureTask,底层实现都会是同一套。

具体 Runnable 转化成 Callable 的代码和逻辑可以参考上一章,有非常详细的描述。

1.8 Callable 能否丢给 Thread 去执行?
:可以的,可以新建 Callable,并作为 FutureTask 的构造器入参,然后把 FutureTask 丢给 Thread 去执行即可。

1.9 FutureTask 有什么作用(谈谈对 FutureTask 的理解)。
:作用如下:

  1. 组合了 Callable,实现了 Runnable,把 Callable 和 Runnnable 串联了起来。
  2. 统一了有参任务和无参任务两种定义方式,方便了使用。
  3. 实现了 Future 的所有方法,对任务有一定的管理功能,比如说拿到任务执行结果,取消任务,打断任务等等。

1.10 聊聊对 FutureTask 的 get、cancel 方法的理解
:get 方法主要作用是得到 Callable 异步任务执行的结果,无参 get 会一直等待任务执行完成之后才返回,有参 get 方法可以设定固定的时间,在设定的时间内,如果任务还没有执行成功,直接返回异常,在实际工作中,建议多多使用 get 有参方法,少用 get 无参方法,防止任务执行过慢时,多数线程都在等待,造成线程耗尽的问题。

cancel 方法主要用来取消任务,如果任务还没有执行,是可以取消的,如果任务已经在执行过程中了,你可以选择不取消,或者直接打断执行中的任务。

两个方法具体的执行步骤和原理见上一章节源码解析。

1.11 Thread.yield 方法在工作中有什么用?
:yield 方法表示当前线程放弃 cpu,重新参与到 cpu 的竞争中去,再次竞争时,自己有可能得到 cpu 资源,也有可能得不到,这样做的好处是防止当前线程一直霸占 cpu。

我们在工作中可能会写一些 while 自旋的代码,如果我们一直 while 自旋,不采取任何手段,我们会发现 cpu 一直被当前 while 循环占用,如果能预见 while 自旋时间很长,我们会设置一定的判断条件,让当前线程陷入阻塞,如果能预见 while 自旋时间很短,我们通常会使用 Thread.yield 方法,使当前自旋线程让步,不一直霸占 cpu,比如这样:

boolean stop = false;
while (!stop){
  // dosomething
  Thread.yield();
}

1.12 wait()和sleep()的相同点和区别?

相同点:两者都让线程进入到 TIMED_WAITING 状态,并且可以设置等待的时间。

不同点:

  1. wait 是 Object 类的方法,sleep 是 Thread 类的方法。
  2. sleep 不会释放锁,沉睡的时候,其它线程是无法获得锁的,但 wait 会释放锁。

1.13 写一个简单的死锁 demo

// 共享变量 1
private static final Object share1 = new Object();
// 共享变量 2
private static final Object share2 = new Object();
@Test
public void testDeadLock() throws InterruptedException {
  // 初始化线程 1,线程 1 需要在锁定 share1 共享资源的情况下再锁定 share2
  Thread thread1 = new Thread(() -> {
    synchronized (share1){
      try {
        Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      synchronized (share2){
        log.info("{} is run",Thread.currentThread().getName());
      }
    }
  });
 
  // 初始化线程 2,线程 2 需要在锁定 share2 共享资源的情况下再锁定 share1
  Thread thread2 = new Thread(() -> {
    synchronized (share2){
      try {
        Thread.sleep(2000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      synchronized (share1){
        log.info("{} is run",Thread.currentThread().getName());
      }
    }
  });
  // 当线程 1、2 启动后,都在等待对方锁定的资源,但都得不到,造成死锁
  thread1.start();
  thread2.start();
  Thread.sleep(1000000000);
}

2 总结

线程章节算是中等难度,我们需要清楚线程的概念,线程如何初始化,线程的状态变更等等问题,这些知识点都是线程池、锁的基础,学好线程后,再学习线程池和锁就会轻松很多。

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