《面试1v1》java多线程

我是 javapub，一名 Markdown 程序员从👨💻，八股文种子选手。

<font color=blue>面试官</font>： 说说你对多线程的理解?

<font color=red>候选人：</font> 多线程就是同时运行多个线程,实现一件事的并行处理。比如开个程序,同时下载多个文件,同时处理多个客户端请求等等。
<font color=blue>面试官</font>：那什么是线程安全的?举个例子?

<font color=red>候选人：</font> 线程安全就是多个线程访问同一个对象或调用同一方法时,对象或方法内部的状态能保证正确。举个例子,String 是线程安全的,因为 String 内部的 char 数组是final的,不可变的。

public final class String {
    private final char value[];
}

<font color=blue>面试官</font>：ArrayList线程安全吗?

<font color=red>候选人：</font> ArrayList 不是线程安全的,因为:

transient Object[] elementData; // elementData 可以改变 

如果多个线程同时访问一个 ArrayList,其中一个线程正在扩容数组,这时另一个线程在读或添加元素,很可能引起空指针或者越界异常。
<font color=blue>面试官</font>：HashMap 呢?线程安全吗?

<font color=red>候选人：</font> HashMap 也不是线程安全的,跟 ArrayList 一样,HashMap 在多线程下也可能产生死循环、数据丢失等问题。因为:

transient Node<K,V>[] table;

并发情况下,比如两个线程同时 put 新键值对,都重新扩容了数组,都做旧数组到新数组的迁移工作,这就会产生数据丢失的问题。
<font color=blue>面试官</font>：那如何解决 HashMap 的线程安全问题?

<font color=red>候选人：</font> 有几种常见的解决HashMap线程不安全的方法:

1. Collections.synchronizedMap():返回一个线程安全的 HashMap,内部使用锁机制同步访问 HashMap。
2. ConcurrentHashMap:Java 7 发布的线程安全的 HashMap。内部使用锁分段技术实现线程安全,并发度很高。
3. Hashtable:Hashtable 是遗留的线程安全 HashMap,内部也使用同一把锁,并发度低。不推荐使用。
4. 外包装:可以使用 Lock 或者 synchronized 关键字对 HashMap 进行外包装,实现线程安全。

<font color=blue>面试官</font>：谢谢,内容很详细!总结一下,线程安全对我们来说很重要,在编写代码时要时刻考虑清楚。

<font color=red>候选人：</font> 是的,总结如下:

1. 多线程环境下,需谨慎使用非线程安全的类。如 ArrayList、HashMap。
2. 尽量选择Java提供的线程安全类,如String、ConcurrentHashMap。
3. 如果必须使用非线程安全的类,需要对其进行额外的同步措施,如加锁或者使用同步包装类。
4. 在编写代码时,要时刻考虑对象或方法的状态是否在多线程下也能保持一致和正确。这就是我们提到的“线程安全”。
   多谢面试官的提问,让我对Java多线程和线程安全有一个比较全面和系统的复习,这些内容对我以后的学习和工作会很有帮助。

<font color=blue>面试官</font>： 说说 wait() notify() notifyAll() 的区别?

<font color=red>候选人：</font> 这三个方法都是用来协调线程间通信的。区别如下:

• wait():让当前线程等待,直到其他线程调用 notify() 方法通知,或经过指定的时间后重新等待。
• notify():唤醒等待在此对象上的一个线程。如果有多个线程等待,则唤醒优先级最高的线程。
• notifyAll():唤醒等待在此对象上的所有线程。

<font color=blue>面试官</font>：举个例子解释下?

<font color=red>候选人：</font> 这里是一个经典的生产者消费者模型来解释这三个方法:

public class ProducerConsumer {
    private int product = 0;
    private boolean isProduced = false;

    public synchronized void produce() {
        // 等待,直到产品被消费
        while (isProduced) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 生产产品
        product++;
        isProduced = true;
        // 通知消费者消费产品
        notifyAll();
    }

    public synchronized void consume() {
        // 等待,直到有产品生产
        while (!isProduced) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }     
        }
        // 消费产品
        product--;
        isProduced = false;
        // 通知生产者生产产品
        notifyAll();
    }
}

这里 wait() 方法使生产线程和消费线程在产品未就绪时等待,notifyAll() 方法在产品就绪时唤醒等待线程。

<font color=blue>面试官</font>：sleep() 方法和 wait() 方法有什么区别?

<font color=red>候选人：</font> sleep() 和 wait() 的主要区别在于:

1. wait() 方法释放锁,sleep() 方法不释放锁。
2. wait() 方法通常被用于线程间通信,sleep() 方法用于暂停线程指定时间。
3. wait() 方法可以在没有指定时间的情况下一直等待,sleep() 方法必须指定等待时间。
4. wait() 方法被唤醒后必须重新获取锁,sleep() 方法睡醒后直接继续执行。
   所以简单来说:wait() 可以用于线程间的同步,sleep() 主要用于暂停线程指定时间。

<font color=blue>面试官</font>：完美!谢谢你,这些知识点解释的很透彻。

<font color=red>候选人：</font> 不客气,多谢面试官的提问,让我对 wait() notify() notifyAll() 以及它们与 sleep() 的区别有了更深的理解,这些都是非常重要的多线程知识点,我会继续加深理解并运用的!

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