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Java 并发基础常见面试题总结

1. 进程与线程的基础知识

1.1 进程

进程是程序的一次执行过程，是操作系统运行程序的基本单位。进程在创建、运行到终止的整个过程中，独占系统资源，如内存、CPU等。每个进程都有自己的虚拟地址空间、堆栈等资源。

在Java中，启动一个JVM时，主类的main方法会启动一个进程。这个进程中的线程称为主线程。我们可以通过任务管理器查看正在运行的进程列表。

1.2 线程

线程是比进程更小的执行单位。一个进程可以产生多个线程，这些线程共享进程的堆和方法区资源，但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。线程是轻量级进程，因其切换成本较低，被广泛用于并发编程。

Java程序天生支持多线程编程。通过JMX工具可以查看当前JVM中运行的线程信息。以下是获取所有线程信息的示例代码：

public class MultiThread {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
        ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
        for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
            System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + threadInfo.getThreadName());
        }
    }
}

运行结果可能包括main线程和其他系统线程，如信号分发线程、最终化线程等。

1.3 线程与进程的关系

从JVM角度看，一个进程可以包含多个线程。线程共享进程的堆和方法区资源，但有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。线程是进程划分成更小的执行单位的方式。

1.4 Java内存区域

JVM的内存区域包括：堆、方法区（元空间）、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。线程私有的是虚拟机栈和本地方法栈，共享的是堆和方法区。

2. 并发与并行的区别

• 并发：单位时间内，多个任务可以执行，但不一定同时。
• 并行：单位时间内，多个任务同时执行。

并发可以利用多核CPU的优势，提升系统性能。

3. 使用多线程的意义

• 资源利用率：尤其是在多核系统中，多线程可以更好地利用CPU资源。
• 响应时间：可以让长耗时任务在多个线程中并行执行，减少用户等待时间。
• 系统扩展性：支持更高并发需求，适应业务增长。

4. 多线程可能带来的问题

• 资源竞争：线程之间可能抢夺资源，导致性能问题。
• 上下文切换：线程切换频繁，增加系统开销。
• 资源泄漏：不正确使用共享资源可能导致内存泄漏。

5. 线程的生命周期与状态

线程在生命周期中可能处于以下状态：

• 新建 (NEW)：线程刚被创建。
• 就绪 (READY)：线程可获得CPU执行。
• 运行 (RUNNABLE/RUNNING)：线程正在执行CPU任务。
• 等待 (WAITING)：线程等待I/O操作完成。
• 阻塞 (BLOCKED)：线程等待共享资源。
• 终止 (TERMINATED)：线程执行完成或被中断。

线程状态转换依赖于执行的操作，如wait()、sleep()、同步 BLOCK等。

6. 上下文切换

上下文切换是操作系统为多线程任务轮转而执行的操作。每个线程切换到执行状态前，需要保存当前上下文（如程序计数器、寄存器等），切换到下一个线程后恢复原上下文。

上下文切换开销较大，会影响系统性能。

7. 线程死锁

线程死锁是指多个线程在访问共享资源时发生互相等待的情况。四个必要条件：

常见解决方法：

• 破坏循环等待条件：按序申请资源，按序释放资源。

8. sleep()与wait()方法

• sleep()：线程暂停执行，占用CPU资源。调用后自动苏醒。
• wait()：线程暂停执行，不占用CPU资源。需要其他线程通知才会苏醒。

wait()方法适合线程间通信，sleep()适合暂停执行。

9. start()方法与run()方法

• start()：启动线程，执行run()方法。线程进入就绪状态，等待CPU执行。
• run()：线程方法，不能在主线程执行。

调用start()方法才能让线程真正并发执行，直接调用run()方法会在主线程执行。

以上内容涵盖了Java并发编程的基础知识，适合作为面试准备或入门学习参考。

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