第1章 并发原理和线程安全

1.1 面试官：谈谈你对线程和线程安全的理解

“谈谈你对线程和线程安全的理解”这个问题涉及的知识面较广，实际上，面试官是在通过这个问题考查求职者对线程及并发编程知识的掌握程度，具体考查点如下。

● 线程的创建：考查求职者对创建线程的不同方式以及它们之间的区别的了解程度，而创建线程的方式影响着程序的性能与复杂性。

● 线程生命周期：考查求职者是否了解线程的状态及状态的切换，这关系到对程序行为的控制和预测。

● 线程调度的策略：评估求职者对操作系统线程调度策略的理解程度，该策略直接关系到线程执行的有效性和效率。

● 并发编程：了解求职者是否知道为什么现代应用程序需要并发编程，以及是否能够识别并发带来的潜在问题。

● 并行与并发的区别：评估求职者对并行和并发概念的理解程度，以及他们在实际情况下对并行与并发的应用能力。

● 同步与阻塞的机制和关系：考查求职者是否能够正确实现线程间的同步，以及是否能够正确理解同步和阻塞的关系。

● 线程安全的实现：评估求职者在面对共享资源时，是否能够采取合适的措施来确保线程安全。

这些考查点对程序员来说具有重要意义，因为它们是构建高效、稳定、可扩展的多线程应用程序的基础。求职者应该做好充分的准备，确保自己能够清晰、准确地回答问题，展示自己的知识和技能。在回答相关问题时可以基于以下思路。

（1）Java创建和启动线程的方式有哪些？它们之间有什么区别？

在Java中，创建和启动线程的方式主要有4种，分别为继承Thread类，实现Runnable接口，使用Callable和Future接口，使用线程池。开发者需要根据具体场景选择具体的方式，简单任务通常只需要使用Runnable接口或Thread类，而复杂的并发程序可能会需要使用Callable、Future接口和线程池来提供更高级的并发管理功能。

（2）Java线程都有哪些状态？其状态是如何切换的？

Java 线程有6种状态，分别是新建（New）状态、可运行（Runnable）状态、阻塞（Blocked）状态、等待（Waiting）状态、超时等待（Timed Waiting）状态和终止（Terminated）状态。调用线程方法时会发生状态的切换，比如，新建线程在调用start()方法后会进入可运行状态；在调用wait()、join()或sleep()等方法后会进入等待状态；调用 notify()、notifyAll()或unpark()方法会返回到可运行状态等。

（3）Java线程使用到了哪些调度策略？

Java线程调度主要依赖于底层操作系统的线程调度机制和Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）的实现，常见的线程调度策略包括“时间片轮转调度”“优先级调度”“抢占式调度”等。

（4）为什么使用并发编程？需注意哪些问题？

并发编程使得程序能够同时执行多个任务，这可以显著提高应用程序的性能和响应速率，特别是在多个CPU的环境下。它对于实现高效的资源利用和处理大量数据或承担高用户负载的系统至关重要。但是，在使用并发编程时，需要特别注意线程安全问题，确保共享资源的正确管理，避免出现死锁和数据不一致等问题。正确地管理线程生命周期和状态切换，以及合理地使用同步机制，这些对于开发可靠的并发程序至关重要。

（5）并发编程和并行编程有什么区别？

并发和并行是两个不同的概念。并发是指系统能够同时处理多个任务的能力，同时处理多个任务并不意味着这些任务同时执行。并行是指多个CPU或计算机同时执行多个任务或工作负载的能力。

（6）什么是线程同步和阻塞？它们有什么关系？

线程同步是指当多个线程同时访问和修改同一个资源时，确保每次只有一个线程能够执行相关操作，以维护数据的一致性和完整性，通常可以使用锁或其他同步机制实现。而阻塞则是指当线程尝试获取一个已经被其他线程持有的锁时，它将暂停执行，即进入阻塞状态，直到锁被释放。线程同步和阻塞描述了多线程操作中的不同方面，同步关注的是如何安全地访问共享资源，而阻塞关注的是线程在等待某些操作完成时的状态。

（7）什么是线程安全？如何确保线程安全？

线程安全是指多线程执行时，同一资源能够安全地被多个线程同时访问而不引发任何问题，如数据污染或不一致。确保线程安全的方法很多，包括同步代码块、使用ReentrantLock、使用不可变对象，以及使用并发集合，如 ConcurrentHashMap等。

为了让大家对线程和线程安全内容有更深入的掌握和理解，灵活应对面试细节，接下来我们对上述解答要点逐个进行详解。