本文在 Java線程面試題 Top 50的基礎上，對部分答案進行進行了整理和補充，問題答案主要來自《Java程式設計思想（第四版）》，《Java并發程式設計實戰》和一些優秀的部落格，當然還有我個人的拙見，添加部分大多用不同顔色進行了差別以友善閱讀。
不管你是新程式員還是老手，你一定在面試中遇到過有關線程的問題。Java語言一個重要的特點就是内置了對并發的支援，讓Java大受企業和程式員的歡迎。大多數待遇豐厚的Java開發職位都要求開發者精通多線程技術并且有豐富的Java程式開發、調試、優化經驗，是以線程相關的問題在面試中經常會被提到。
在典型的Java面試中， 面試官會從線程的基本概念問起, 如：為什麼你需要使用線程， 如何建立線程，用什麼方式建立線程比較好（比如：繼承thread類還是調用Runnable接口），然後逐漸問到并發問題像在Java并發程式設計的過程中遇到了什麼挑戰，Java記憶體模型，JDK1.5引入了哪些更高階的并發工具，并發程式設計常用的設計模式，經典多線程問題如生産者消費者，哲學家就餐，讀寫器或者簡單的有界緩沖區問題。僅僅知道線程的基本概念是遠遠不夠的， 你必須知道如何處理死鎖，競态條件，記憶體沖突和線程安全等并發問題。掌握了這些技巧，你就可以輕松應對多線程和并發面試了。
許多Java程式員在面試前才會去看面試題，這很正常。因為收集面試題和練習很花時間，是以我從許多面試者那裡收集了Java多線程和并發相關的50個熱門問題。我隻收集了比較新的面試題且沒有提供全部答案。想必聰明的你對這些問題早就心中有數了， 如果遇到不懂的問題，你可以用Google找到答案。若你實在找不到答案，可以在文章的評論中向我求助。你也可以在這找到一些答案Java線程問答Top 12。
下面是Java線程相關的熱門面試題，你可以用它來好好準備面試。
目錄
1) 什麼是線程？
2) 線程和程序有什麼差別？
3) 如何在Java中實作線程？
4) 用Runnable還是Thread？
6) Thread 類中的start() 和 run() 方法有什麼差別？
7) Java中Runnable和Callable有什麼不同？
8) Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什麼不同？
9) Java記憶體模型是什麼？
10) Java中的volatile 變量是什麼？
11) 什麼是線程安全？Vector是一個線程安全類嗎？ （詳見這裡)
12) Java中什麼是競态條件？ 舉個例子說明。
13) Java中如何停止一個線程？
14) 一個線程運作時發生異常會怎樣？
15） 如何在兩個線程間共享資料？
16) Java中notify 和 notifyAll有什麼差別？
17) 為什麼wait, notify 和 notifyAll這些方法不在thread類裡面？
18) 什麼是ThreadLocal變量？
19) 什麼是FutureTask？
20) Java中interrupted 和 isInterruptedd方法的差別？
21) 為什麼wait和notify方法要在同步塊中調用？
22) 為什麼你應該在循環中檢查等待條件?
23) Java中的同步集合與并發集合有什麼差別？
24） Java中堆和棧有什麼不同？
25） 什麼是線程池？ 為什麼要使用它？
26） 如何寫代碼來解決生産者消費者問題？
27） 如何避免死鎖？
28) Java中活鎖和死鎖有什麼差別？
29） 怎麼檢測一個線程是否擁有鎖？
30) 你如何在Java中擷取線程堆棧？
31) JVM中哪個參數是用來控制線程的棧堆棧小的
32） Java中synchronized 和 ReentrantLock 有什麼不同？
33） 有三個線程T1，T2，T3，怎麼確定它們按順序執行？
34) Thread類中的yield方法有什麼作用？
35） Java中ConcurrentHashMap的并發度是什麼？
36） Java中Semaphore是什麼？
37）如果你送出任務時，線程池隊列已滿。會時發會生什麼？
38) Java線程池中submit() 和 execute()方法有什麼差別？
39) 什麼是阻塞式方法？
40) Swing是線程安全的嗎？ 為什麼？
41） Java中invokeAndWait 和 invokeLater有什麼差別？
42) Swing API中那些方法是線程安全的？
43) 如何在Java中建立Immutable對象？
44） Java中的ReadWriteLock是什麼？
45) 多線程中的忙循環是什麼?
46）volatile 變量和 atomic 變量有什麼不同？
47) 如果同步塊内的線程抛出異常會發生什麼？
48） 單例模式的雙檢鎖是什麼？
49） 如何在Java中建立線程安全的Singleton？
51) 如何強制啟動一個線程？
52) Java中的fork join架構是什麼？
53） Java多線程中調用wait() 和 sleep()方法有什麼不同？
線程是作業系統能夠進行運算排程的最小機關，它被包含在程序之中，是程序中的實際運作機關。程式員可以通過它進行多處理器程式設計，你可以使用多線程對運算密集型任務提速。比如，如果一個線程完成一個任務要100毫秒，那麼用十個線程完成改任務隻需10毫秒。Java在語言層面對多線程提供了卓越的支援，它也是一個很好的賣點。欲了解更多詳細資訊請點選這裡。
線程是程序的子集，一個程序可以有很多線程。每個程序都有自己的記憶體空間，可執行代碼和唯一程序辨別符（PID）。
每條線程并行執行不同的任務。不同的程序使用不同的記憶體空間（線程自己的堆棧），而所有的線程共享一片相同的記憶體空間（程序主記憶體）。别把它和棧記憶體搞混，每個線程都擁有單獨的棧記憶體用來存儲本地資料。更多詳細資訊請點選這裡。
如下圖所示：
在語言層面有兩種方式。java.lang.Thread 類的執行個體就是一個線程但是它需要調用java.lang.Runnable接口來執行，由于Thread類本身就是調用的Runnable接口。看Thead和Runnable的源碼：
是以你可以繼承java.lang.Thread 類或者直接調用Runnable接口來重寫run()方法實作線程。更多詳細資訊請點選這裡.
這個問題是上題的後續，大家都知道我們可以通過繼承Thread類或者調用Runnable接口來實作線程，問題是，那個方法更好呢？什麼情況下使用它？這個問題很容易回答，如果你知道Java不支援類的多重繼承，但允許你調用多個接口。是以如果你要繼承其他類，當然是調用Runnable接口好了。更多詳細資訊請點選這裡。
Runnable和Thread兩者最大的差別是Thread是類而Runnable是接口，至于用類還是用接口，取決于繼承上的實際需要。Java類是單繼承的，實作多個接口可以實作類似多繼承的操作。
其次， Runnable就相當于一個作業，而Thread才是真正的處理線程，我們需要的隻是定義這個作業，然後将作業交給線程去處理，這樣就達到了松耦合，也符合面向對象裡面組合的使用，另外也節省了函數開銷，繼承Thread的同時，不僅擁有了作業的方法run()，還繼承了其他所有的方法。（摘自：https://blog.csdn.net/u013755987/article/details/51855098）
當需要建立大量線程的時候，有以下不足：①線程生命周期的開銷非常高；②資源消耗；③穩定性。
如果二者都可以選擇不用，那就不用。因為Java這門語言發展到今天，在語言層面提供的多線程機制已經比較豐富且進階，完全不用線上程層面操作。直接使用Thread和Runnable這樣的“裸線程”元素比較容易出錯，還需要額外關注線程數等問題。建議：簡單的多線程程式，使用Executor。 複雜的多線程程式，使用一個Actor庫，首推Akka。（摘自：https://blog.csdn.net/mayp1/article/details/69950530）
如果一定要在Runnable和Thread中選擇一個使用，選擇Runnable。
這個問題經常被問到，但還是能從此區分出面試者對Java線程模型的了解程度。start()方法被用來啟動新建立的線程，而且start()内部調用了run()方法，JDK 1.8源碼中start方法的注釋這樣寫到：Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine calls the <code>run</code> method of this thread.這和直接調用run()方法的效果不一樣。當你調用run()方法的時候，隻會是在原來的線程中調用，沒有新的線程啟動，start()方法才會啟動新線程，JDK 1.8源碼中注釋這樣寫： The result is that two threads are running concurrently: the current thread (which returns from the call to the <code>start</code> method) and the other thread (which executes its <code>run</code> method).。更多讨論請點選這裡
Runnable和Callable都代表那些要在不同的線程中執行的任務。Runnable從JDK1.0開始就有了，Callable是在JDK1.5增加的。它們的主要差別是Callable的 call() 方法可以傳回值和抛出異常，而Runnable的run()方法沒有這些功能。Callable可以傳回裝載有計算結果的Future對象。我的部落格有更詳細的說明。
Runnable是執行工作的獨立任務，但是它不傳回任何值。如果希望任務在完成的時候能夠傳回一個值，那麼可以實作Callable接口而不是Runnable接口。在Java SE5中引入的Callable是一種具有類型參數的泛型，它的類型參數表示的是從方法call()（而不是run()）中傳回的值，并且必須使用ExecutorService.submit()方法調用它。submit()方法會産生Future對象，它用Callable傳回結果的特定類型進行了參數化。
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 都可以用來讓一組線程等待其它線程。與 CyclicBarrier 不同的是，CountdownLatch 不能重新使用。點此檢視更多資訊和示例代碼。
CountDownLatch是一種靈活的閉鎖實作，可以使一個或者多個線程等待一組事件發生。閉鎖狀态包括一個計數器，改計數器初始化為一個正數，表示需要等待的事件數量。countDown方法遞減計數器，表示有一個事件發生了，而await方法等待計數器到達0，表示所有需要等待的事情都已經發生。如果計數器的值非零，那麼await就會一直阻塞知道計數器的值為0，或者等待的線程中斷，或者等待逾時。
CyclicBarrier适用于這樣的情況：你希望建立一組任務，他們并行地執行工作，然後在進行下一個步驟之前等待，直至所有任務都完成。它使得所有的并行任務都将在栅欄出列隊，是以可以一緻的向前移動。這非常像CountDownLatch，隻是CountDownLatch是隻觸發一次的事件，而CyclicBarrier可以多次重用。
Java記憶體模型規定和指引Java程式在不同的記憶體架構、CPU和作業系統間有确定性地行為。它在多線程的情況下尤其重要。Java記憶體模型對一個線程所做的變動能被其它線程可見提供了保證，它們之間是先行發生關系。這個關系定義了一些規則讓程式員在并發程式設計時思路更清晰。比如，先行發生關系確定了：
線程内的代碼能夠按先後順序執行，這被稱為程式次序規則。
對于同一個鎖，一個解鎖操作一定要發生在時間上後發生的另一個鎖定操作之前，也叫做管程鎖定規則。
前一個對volatile的寫操作在後一個volatile的讀操作之前，也叫volatile變量規則。
一個線程内的任何操作必需在這個線程的start()調用之後，也叫作線程啟動規則。
一個線程的所有操作都會線上程終止之前，線程終止規則。
一個對象的終結操作必需在這個對象構造完成之後，也叫對象終結規則。
可傳遞性
我強烈建議大家閱讀《Java并發程式設計實踐》第十六章來加深對Java記憶體模型的了解。
volatile是一個特殊的修飾符，隻有成員變量才能使用它。在Java并發程式缺少同步類的情況下，多線程對成員變量的操作對其它線程是透明的。volatile變量可以保證下一個讀取操作會在前一個寫操作之後發生，就是上一題的volatile變量規則。點選這裡檢視更多volatile的相關内容。
Java語言提供了一種稍弱的同步機制，即volatile變量，用來確定将變量的更新操作通知到其他線程。當把變量聲明為volatile類型後，編譯器和運作時都會注意到這個變量是共享的，是以不會将變量上的操作和其他記憶體操作一起重排序。volatile變量不會被緩存在寄存器或者對其他處理器不可見的地方，是以在讀取volatile類型的時候總會傳回最新寫入的值。
在通路volatile變量時不會執行加鎖操作，是以也不會使執行線程阻塞，是以volatile變量是一種比synchronized關鍵字更輕量級的同步機制。
加鎖機制既可以確定可見性又可以確定原子性，而volatile變量隻能確定可見性。
如果你的代碼所在的程序中有多個線程在同時運作，而這些線程可能會同時運作這段代碼。如果每次運作結果和單線程運作的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。一個線程安全的計數器類的同一個執行個體對象在被多個線程使用的情況下也不會出現計算失誤。很顯然你可以将集合類分成兩組，線程安全和非線程安全的。Vector 是用同步方法來實作線程安全的, 而和它相似的ArrayList不是線程安全的。
如果某個類可以在多個線程中安全地使用，那麼它就是一個線程安全的類。線程安全性的定義中，最核心的概念是正确性。正确性的含義是，某個類的行為與其規範完全一緻。那麼，線程安全性：當多個線程同時通路某個類的時候，這個類始終都能表現出正确的行為，那麼就稱這個類是線程安全的。
競态條件會導緻程式在并發情況下出現一些bugs。多線程對一些資源的競争的時候就會産生競态條件，如果首先要執行的程式競争失敗排到後面執行了，那麼整個程式就會出現一些不确定的bugs。這種bugs很難發現而且會重複出現，因為線程間的随機競争。一個例子就是無序處理，詳見答案。
當某個計算的正确性取決于多個線程的交替執行時序時，那麼就發發生競态條件。換句話說，就是正确的結果要取決于運氣。最常見的競态條件類型是“先檢查後執行”操作，即通過一個可能失效的觀測結果來決定下一步的動作。
例如，假定你計劃中午在University Avenue的星巴克與一位朋友會面。但當你到達那裡時，發現有兩家星巴克，并且你不知道說好碰面的是哪一家。在12:10時，你沒有在星巴克A看到朋友，那麼就會去星巴克B看看他是否在那裡，但看他是否在那裡，但他也不在那裡。這有幾種可能：你的朋友遲到了，還沒到任何一家星巴克；你的朋友在你離開後到了星巴克A；你的朋友在星巴克B，但他去星巴克A找你，并且此時正在去星巴克A的途中。假設最糟糕的情況，最後一種可能。現在是12:15，你們兩個都去過了兩家星巴克，并都開始懷疑對方是否失約了。現在你會怎麼做？回到另一家星巴克？來來回回要走多少次？除非你們之間約定了某種協定，否則整天都在University Avenue上走來走去，倍感沮喪。
大多數競态條件的本質——基于一種可能失效的觀察結果做出判斷或者執行某個計算。
Java提供了很豐富的API但沒有為停止線程提供API。JDK 1.0本來有一些像stop(), suspend() 和 resume()的控制方法但是由于潛在的死鎖威脅是以在後續的JDK版本中他們被棄用了，之後Java API的設計者就沒有提供一個相容且線程安全的方法來停止一個線程。當run() 或者 call() 方法執行完的時候線程會自動結束,如果要手動結束一個線程，你可以用volatile 布爾變量來退出run()方法的循環或者是取消任務來中斷線程。點選這裡檢視示例代碼。
推薦Thread之十：停止線程方法彙總
這是我在一次面試中遇到的一個很刁鑽的Java面試題, 簡單的說，如果異常沒有被捕獲該線程将會停止執行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用于處理未捕獲異常造成線程突然中斷情況的一個内嵌接口。當一個未捕獲異常将造成線程中斷的時候JVM會使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()來查詢線程的UncaughtExceptionHandler并将線程和異常作為參數傳遞給handler的uncaughtException()方法進行處理。
你可以通過共享對象來實作這個目的，或者是使用像阻塞隊列這樣并發的資料結構。這篇教程《Java線程間通信》(涉及到在兩個線程間共享對象)用wait和notify方法實作了生産者消費者模型。
推薦：多個線程之間共享資料的方式 ；如何在兩個線程之間共享資料
這又是一個刁鑽的問題，因為多線程可以等待單監控鎖，Java API 的設計人員提供了一些方法當等待條件改變的時候通知它們，但是這些方法沒有完全實作。notify()方法不能喚醒某個具體的線程，是以隻有一個線程在等待的時候它才有用武之地。而notifyAll()喚醒所有線程并允許他們争奪鎖確定了至少有一個線程能繼續運作。我的部落格有更詳細的資料和示例代碼。
使用notify()的時，在衆多等待同一個鎖的任務中隻有一個會被喚醒，是以如果希望使用notify()，就必須保證被喚醒的是恰當的任務。
notifyAll()将喚醒“所有正在等待的任務”。這并不是意味着在程式中任何地方，任何處于wait()狀态中的任務都将被任何對notify()的調用喚醒，而是notifyAll()因某個特定鎖而被調用的時候，隻有等待這個鎖的任務才會被喚醒。
這是個設計相關的問題，它考察的是面試者對現有系統和一些普遍存在但看起來不合理的事物的看法。回答這些問題的時候，你要說明為什麼把這些方法放在Object類裡是有意義的，還有不把它放在Thread類裡的原因。一個很明顯的原因是JAVA提供的鎖是對象級的而不是線程級的，每個對象都有鎖，通過線程獲得。如果線程需要等待某些鎖那麼調用對象中的wait()方法就有意義了。如果wait()方法定義在Thread類中，線程正在等待的是哪個鎖就不明顯了。簡單的說，由于wait，notify和notifyAll都是鎖級别的操作，是以把他們定義在Object類中因為鎖屬于對象。你也可以檢視這篇文章了解更多。
wait()、notify()以及notifyAll()有一個比較特殊的方面，那就是這些方法是基類Object的一部分，而不屬于Thread的一部分。盡管開始看起來是有點奇怪——僅僅針對線程的功能卻作為通用基類的一部分而實作，不過這是有道理的，因為這些方法操作的鎖也是所有對象的一部分。是以，可以把wait()放進任何同步控制方法裡，而不用考慮這個類是否繼承自Thread還是實作了Runnable接口。實際上，隻能在同步控制方法或者同步控制塊裡面調用wait()、notify()以及notifyAll()（因為不用操作鎖，是以sleep()可以在非同步控制方法裡面調用）。如果在非同步控制方法裡面調用這些方法，程式能通過編譯，但運作的時候，會得到IllegalMonitorStateException異常，并伴随着一些含糊的資訊，比如“目前線程不是擁有者”。消息的意思是說，調用wait()、notify()以及notifyAll()的任務在調用這些方法前必須“擁有”（擷取）對象的鎖。
ThreadLocal是Java裡一種特殊的變量。每個線程都有一個ThreadLocal就是每個線程都擁有了自己獨立的一個變量，競争條件被徹底消除了。它是為建立代價高昂的對象擷取線程安全的好方法，比如你可以用ThreadLocal讓SimpleDateFormat變成線程安全的，因為那個類建立代價高昂且每次調用都需要建立不同的執行個體是以不值得在局部範圍使用它，如果為每個線程提供一個自己獨有的變量拷貝，将大大提高效率。首先，通過複用減少了代價高昂的對象的建立個數。其次，你在沒有使用高代價的同步或者不變性的情況下獲得了線程安全。線程局部變量的另一個不錯的例子是ThreadLocalRandom類，它在多線程環境中減少了建立代價高昂的Random對象的個數。檢視答案了解更多。
ThreadLocal是一種線程封閉技術。ThreadLocal提供了get和set等通路接口或方法，這些方法為每個使用該變量的線程都存有一份獨立的副本，是以get總是傳回由目前執行線程在調用set時設定的最新值。
在Java并發程式中FutureTask表示一個可以取消的異步運算。它有啟動和取消運算、查詢運算是否完成和取回運算結果等方法。隻有當運算完成的時候結果才能取回，如果運算尚未完成get方法将會阻塞。一個FutureTask對象可以對調用了Callable和Runnable的對象進行包裝，由于FutureTask也是調用了Runnable接口是以它可以送出給Executor來執行。
interrupted() 和 isInterrupted()的主要差別是前者會将中斷狀态清除而後者不會。Java多線程的中斷機制是用内部辨別來實作的，調用Thread.interrupt()來中斷一個線程就會設定中斷辨別為true。當中斷線程調用靜态方法Thread.interrupted()來檢查中斷狀态時，中斷狀态會被清零。而非靜态方法isInterrupted()用來查詢其它線程的中斷狀态且不會改變中斷狀态辨別。簡單的說就是任何抛出InterruptedException異常的方法都會将中斷狀态清零。無論如何，一個線程的中斷狀态有有可能被其它線程調用中斷來改變。
interrupt方法能中斷目标線程。調用interrupt并不意味着立即停止目标線程正在運作的工作，而隻是傳遞了請求中斷的消息。
isInterrupted方法能傳回目标線程的中斷狀态。
靜态的interrupted方法将清除目前線程的中斷狀态，并傳回它之前的值，這也是清除中斷狀态的唯一方法。
主要是因為Java API強制要求這樣做，如果你不這麼做，你的代碼會抛出IllegalMonitorStateException異常。還有一個原因是為了避免wait和notify之間産生競态條件。
如果在非同步控制方法裡面調用這些方法，程式能通過編譯，但運作的時候，會得到IllegalMonitorStateException異常，并伴随着一些含糊的資訊，比如“目前線程不是擁有者”。消息的意思是說，調用wait()、notify()以及notifyAll()的任務在調用這些方法前必須“擁有”（擷取）對象的鎖。
處于等待狀态的線程可能會收到錯誤警報和僞喚醒，如果不在循環中檢查等待條件，程式就會在沒有滿足結束條件的情況下退出。是以，當一個等待線程醒來時，不能認為它原來的等待狀态仍然是有效的，在notify()方法調用之後和等待線程醒來之前這段時間它可能會改變。這就是在循環中使用wait()方法效果更好的原因，你可以在Eclipse中建立模闆調用wait和notify試一試。如果你想了解更多關于這個問題的内容，我推薦你閱讀《Effective Java》這本書中的線程和同步章節。
同步集合與并發集合都為多線程和并發提供了合适的線程安全的集合，不過并發集合的可擴充性更高。在Java1.5之前程式員們隻有同步集合來用且在多線程并發的時候會導緻争用，阻礙了系統的擴充性。Java5介紹了并發集合像ConcurrentHashMap，不僅提供線程安全還用鎖分離和内部分區等現代技術提高了可擴充性。更多内容詳見答案。
同步容器是線程安全的。同步容器将所有對容器狀态的通路都串行化，以實作他們的線程安全性。這種方法的代價是嚴重降低并發性，當多個線程競争容器的鎖時，吞吐量将嚴重降低。并發容器是針對多個線程并發通路設計的，改進了同步容器的性能。通過并發容器來代替同步容器，可以極大地提高伸縮性并降低風險。
為什麼把這個問題歸類在多線程和并發面試題裡？因為棧是一塊和線程緊密相關的記憶體區域。每個線程都有自己的棧記憶體，用于存儲本地變量，方法參數和棧調用，一個線程中存儲的變量對其它線程是不可見的。而堆是所有線程共享的一片公用記憶體區域。對象都在堆裡建立，為了提升效率線程會從堆中弄一個緩存到自己的棧，如果多個線程使用該變量就可能引發問題，這時volatile 變量就可以發揮作用了，它要求線程從主存中讀取變量的值。更多内容詳見答案。
建立線程要花費昂貴的資源和時間，如果任務來了才建立線程那麼響應時間會變長，而且一個程序能建立的線程數有限。為了避免這些問題，在程式啟動的時候就建立若幹線程來響應處理，它們被稱為線程池，裡面的線程叫工作線程。從JDK1.5開始，Java API提供了Executor架構讓你可以建立不同的線程池。比如單線程池，每次處理一個任務；數目固定的線程池或者是緩存線程池（一個适合很多生存期短的任務的程式的可擴充線程池）。更多内容詳見這篇文章。
線程池，從字面含義來看，是指一組同構工作線程的資源池。線程池與工作隊列密切相關的，其中在工作隊列中儲存了所有等待執行的任務。工作者線程的任務很簡單：從工作隊列中擷取一個任務，執行任務，然後傳回線程池并等待下一個任務。
“線上程池中執行任務”比“為每個任務配置設定一個線程”優勢更多。通過重用現有的線程而不是建立新線程，可以在處理多個請求時額分攤線上程建立和銷毀過程中産生的巨大開銷。另外一個好處是，當請求到達時，工作線程已經存在，是以不會猶豫等待建立線程而延遲任務的執行，進而提高了響應性。通過适當調整線程池的大小，可以建立足夠多的線程以便使處理器保持忙碌狀态，同時還可以防止過多線程互相競争資源而使應用程式耗盡記憶體或失敗。
可以通過調用Executors中的靜态工廠方法之一來建立線程池：
newFixedThreadPool：建立一個固定長度的線程池；
newCachedThreadPool：建立一個可緩存的線程池；
newSingleThreadExecutor：是一個單線程的Executor，它建立單個工作者線程來執行任務；
newScheduleThreadPool：建立一個固定長度的線程池，而且以延遲或定時的方式來執行任務。
在現實中你解決的許多線程問題都屬于生産者消費者模型，就是一個線程生産任務供其它線程進行消費，你必須知道怎麼進行線程間通信來解決這個問題。比較低級的辦法是用wait和notify來解決這個問題，比較贊的辦法是用Semaphore 或者 BlockingQueue來實作生産者消費者模型，這篇教程有實作它。
Java多線程中的死鎖
死鎖是指兩個或兩個以上的程序在執行過程中，因争奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都将無法推進下去。這是一個嚴重的問題，因為死鎖會讓你的程式挂起無法完成任務，死鎖的發生必須滿足以下四個條件：
互斥條件：一個資源每次隻能被一個程序使用。
請求與保持條件：一個程序因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。
不剝奪條件：程序已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。
循環等待條件：若幹程序之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關系。
避免死鎖最簡單的方法就是阻止循環等待條件，将系統中所有的資源設定标志位、排序，規定所有的程序申請資源必須以一定的順序（升序或降序）做操作來避免死鎖。這篇教程有代碼示例和避免死鎖的讨論細節。
這是上題的擴充，活鎖和死鎖類似，不同之處在于處于活鎖的線程或程序的狀态是不斷改變的，活鎖可以認為是一種特殊的饑餓。一個現實的活鎖例子是兩個人在狹小的走廊碰到，兩個人都試着避讓對方好讓彼此通過，但是因為避讓的方向都一樣導緻最後誰都不能通過走廊。簡單的說就是，活鎖和死鎖的主要差別是前者程序的狀态可以改變但是卻不能繼續執行。
活鎖是另一種形式的活躍性問題。當多個互相協作的線程都對彼此進行相應而修改各自的狀态，并使得任何一個線程都無法繼續執行時，就發生了活鎖。就像兩個過于禮貌的人在半路上面對面地相遇：他們彼此都讓出對方的路，然而又在另一條路上相遇了。是以他們就這樣反複地避讓下去。
我一直不知道我們竟然可以檢測一個線程是否擁有鎖，直到我參加了一次電話面試。在java.lang.Thread中有一個方法叫holdsLock()，它傳回true如果當且僅當目前線程擁有某個具體對象的鎖。你可以檢視這篇文章了解更多。
對于不同的作業系統，有多種方法來獲得Java程序的線程堆棧。當你擷取線程堆棧時，JVM會把所有線程的狀态存到日志檔案或者輸出到控制台。在Windows你可以使用Ctrl + Break組合鍵來擷取線程堆棧，Linux下用kill -3指令。你也可以用jstack這個工具來擷取，它對線程id進行操作，你可以用jps這個工具找到id。
這個問題很簡單， -Xss參數用來控制線程的堆棧大小。你可以檢視JVM配置清單來了解這個參數的更多資訊。
Java在過去很長一段時間隻能通過synchronized關鍵字來實作互斥，它有一些缺點。比如你不能擴充鎖之外的方法或者塊邊界，嘗試擷取鎖時不能中途取消等。Java 5 通過Lock接口提供了更複雜的控制來解決這些問題。 ReentrantLock 類實作了 Lock，它擁有與 synchronized 相同的并發性和記憶體語義且它還具有可擴充性。你可以檢視這篇文章了解更多
ReentrantLock使用形式要比内置所複雜一些：必須在finally塊中釋放鎖。如果沒有使用finally來釋放Lock，那麼相當于啟動了一個定時炸彈。當“炸彈爆炸”的時候，将很難追蹤到最初發生錯誤的位置，因為沒有記錄應該釋放鎖的位置和時間。
我覺得這篇博文差別總結挺詳細： synchronized和鎖(ReentrantLock) 差別
在多線程中有多種方法讓線程按特定順序執行，你可以用線程類的join()方法在一個線程中啟動另一個線程，另外一個線程完成該線程繼續執行。為了確定三個線程的順序你應該先啟動最後一個(T3調用T2，T2調用T1)，這樣T1就會先完成而T3最後完成。你可以檢視這篇文章了解更多。
示例代碼如下：
Yield方法可以暫停目前正在執行的線程對象，讓其它有相同優先級的線程執行。它是一個靜态方法而且隻保證目前線程放棄CPU占用而不能保證使其它線程一定能占用CPU，執行yield()的線程有可能在進入到暫停狀态後馬上又被執行。點選這裡檢視更多yield方法的相關内容。
線程讓步：如果知道已經完成了在run()方法的循環的一次疊代過程中所需的工作，就可以給線程排程機制一個暗示：你的工作已經做得差不多了，可以讓别的線程使用CPU了。這個暗示将通過調用yield()方法來做出（不過這隻是一個暗示，沒有任何機制保證它将會被采納）。當調用yield()時，也是在建議具有相同優先級的其他線程可以運作。
yield()的作用是讓步。它能讓目前線程由“運作狀态”進入到“就緒狀态”，進而讓其它具有相同優先級的等待線程擷取執行權；但是，并不能保證在目前線程調用yield()之後，其它具有相同優先級的線程就一定能獲得執行權；也有可能是目前線程又進入到“運作狀态”繼續運作！
ConcurrentHashMap把實際map劃分成若幹部分來實作它的可擴充性和線程安全。這種劃分是使用并發度獲得的，它是ConcurrentHashMap類構造函數的一個可選參數，預設值為16，這樣在多線程情況下就能避免争用。欲了解更多并發度和内部大小調整請閱讀我的文章How ConcurrentHashMap works in Java。
并發度可以了解為程式運作時能夠同時更新ConccurentHashMap且不産生鎖競争的最大線程數，實際上就是ConcurrentHashMap中的分段鎖個數，即Segment[]的數組長度。ConcurrentHashMap預設的并發度為16，但使用者也可以在構造函數中設定并發度。當使用者設定并發度時，ConcurrentHashMap會使用大于等于該值的最小2幂指數作為實際并發度（假如使用者設定并發度為17，實際并發度則為32）。運作時通過将key的高n位（n = 32 – segmentShift）和并發度減1（segmentMask）做位與運算定位到所在的Segment。segmentShift與segmentMask都是在構造過程中根據concurrency level被相應的計算出來。
如果并發度設定的過小，會帶來嚴重的鎖競争問題；如果并發度設定的過大，原本位于同一個Segment内的通路會擴散到不同的Segment中，CPU cache命中率會下降，進而引起程式性能下降。（文檔的說法是根據你并發的線程數量決定，太多會導性能降低）。更多參考ConcurrentHashMap總結。
Java中的Semaphore是一種新的同步類，它是一個計數信号。從概念上講，從概念上講，信号量維護了一個許可集合，許可的初始數量可以通過構造函數來指定。如有必要，在許可可用前會阻塞每一個 acquire()，然後再擷取該許可。每個 release()添加一個許可，進而可能釋放一個正在阻塞的擷取者。但是，不使用實際的許可對象，Semaphore隻對可用許可的号碼進行計數，并采取相應的行動。信号量常常用于多線程的代碼中，比如資料庫連接配接池。更多詳細資訊請點選這裡。
這個問題問得很狡猾，許多程式員會認為該任務會阻塞直到線程池隊列有空位。事實上如果一個任務不能被排程執行那麼ThreadPoolExecutor’s submit()方法将會抛出一個RejectedExecutionException異常。
當有界隊列被填滿後，飽和政策開始發揮作用。ThreadPoolExecutor的飽和政策可以通過setRejectExecutionHandler來修改。（如果某個人物被送出到一個已經被關閉的Executor時，也會用到飽和政策。）JDK提供了幾種不同的RejectExecutionHandler實作，每種實作都包含有不同的飽和政策：AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy。
“中止”政策是預設的飽和政策，該政策将抛出未檢查的RejectedExecutionException。調用者可以捕獲這個異常，然後根據需求編寫自己的處理代碼。當新任務的送出無法儲存到隊列中等待執行的時候，“抛棄（Discard）”政策會悄悄抛棄該任務。“抛棄最舊的”政策則會抛棄下一個将被執行的任務，然後嘗試重新送出新的任務。“調用者運作”政策實作了一種調節機制，該政策既不會抛棄任務，也不會抛出異常，而是将某些任務回退到調用者，進而降低新任務的流量。
兩個方法都可以向線程池送出任務，execute()方法的傳回類型是void，用于送出不需要傳回值的任務，它定義在Executor接口中； 而submit()方法用于送出需要傳回值的任務，該可以傳回持有計算結果的Future對象，通過這個Future對象可以判斷任務是否執行成功，并且可以通過Future的get()方法來擷取傳回值，它定義在ExecutorService接口中，它擴充了Executor接口，其它線程池類像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有這些方法。更多詳細資訊請點選這裡。
阻塞式方法是指程式會一直等待該方法完成期間不做其他事情，ServerSocket的accept()方法就是一直等待用戶端連接配接。這裡的阻塞是指調用結果傳回之前，目前線程會被挂起，直到得到結果之後才會傳回。此外，還有異步和非阻塞式方法在任務完成前就傳回。更多詳細資訊請點選這裡。
你可以很肯定的給出回答，Swing不是線程安全的，但是你應該解釋這麼回答的原因即便面試官沒有問你為什麼。當我們說swing不是線程安全的常常提到它的元件，這些元件不能在多線程中進行修改，所有對GUI元件的更新都要在AWT線程中完成，而Swing提供了同步和異步兩種回調方法來進行更新。點選這裡檢視更多swing和線程安全的相關内容。
這兩個方法是Swing API 提供給Java開發者用來從目前線程而不是事件派發線程更新GUI元件用的。InvokeAndWait()同步更新GUI元件，比如一個進度條，一旦進度更新了，進度條也要做出相應改變。如果進度被多個線程跟蹤，那麼就調用invokeAndWait()方法請求事件派發線程對元件進行相應更新。而invokeLater()方法是異步調用更新元件的。更多詳細資訊請點選這裡。
這個問題又提到了swing和線程安全，雖然元件不是線程安全的但是有一些方法是可以被多線程安全調用的，比如repaint(), revalidate()。 JTextComponent的setText()方法和JTextArea的insert() 和 append() 方法也是線程安全的。
這個問題看起來和多線程沒什麼關系， 但不變性有助于簡化已經很複雜的并發程式。Immutable對象可以在沒有同步的情況下共享，降低了對該對象進行并發通路時的同步化開銷。可是Java沒有@Immutable這個注解符，要建立不可變類，要實作下面幾個步驟：通過構造方法初始化所有成員、對變量不要提供setter方法、将所有的成員聲明為私有的，這樣就不允許直接通路這些成員、在getter方法中，不要直接傳回對象本身，而是克隆對象，并傳回對象的拷貝。我的文章how to make an object Immutable in Java有詳細的教程，看完你可以充滿自信。
一般而言，讀寫鎖是用來提升并發程式性能的鎖分離技術的成果。Java中的ReadWriteLock是Java 5 中新增的一個接口，一個ReadWriteLock維護一對關聯的鎖，一個用于隻讀操作一個用于寫。在沒有寫線程的情況下一個讀鎖可能會同時被多個讀線程持有。寫鎖是獨占的，你可以使用JDK中的ReentrantReadWriteLock來實作這個規則，它最多支援65535個寫鎖和65535個讀鎖。
在讀寫鎖的加鎖政策中，允許多個讀操作同時進行，但每次隻允許一個寫操作。
讀寫鎖是一種性能優化措施，在一些特定的情況下能實作更高的并發性。在實際情況中，對于在多處理器系統上被頻繁讀取的資料結構，讀寫鎖能夠提高性能。而在其他情況下，讀寫鎖的性能比獨占鎖的性能要略差一些，這是因為它們的複雜性更高。
忙循環就是程式員用循環讓一個線程等待，不像傳統方法wait(), sleep() 或 yield() 它們都放棄了CPU控制，而忙循環不會放棄CPU，它就是在運作一個空循環。這麼做的目的是為了保留CPU緩存，在多核系統中，一個等待線程醒來的時候可能會在另一個核心運作，這樣會重建緩存。為了避免重建緩存和減少等待重建的時間就可以使用它了。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。
這是個有趣的問題。首先，volatile 變量和 atomic 變量看起來很像，但功能卻不一樣。Volatile變量可以確定先行關系，即寫操作會發生在後續的讀操作之前, 但它并不能保證原子性。例如用volatile修飾count變量那麼 count++ 操作就不是原子性的。而AtomicInteger類提供的atomic方法可以讓這種操作具有原子性如getAndIncrement()方法會原子性的進行增量操作把目前值加一，其它資料類型和引用變量也可以進行相似操作。
這個問題坑了很多Java程式員，若你能想到鎖是否釋放這條線索來回答還有點希望答對。無論你的同步塊是正常還是異常退出的，裡面的線程都會釋放鎖，是以對比鎖接口我更喜歡同步塊，因為它不用我花費精力去釋放鎖，該功能可以在finally block裡釋放鎖實作。
這個問題在Java面試中經常被問到，但是面試官對回答此問題的滿意度僅為50%。一半的人寫不出雙檢鎖還有一半的人說不出它的隐患和Java1.5是如何對它修正的。它其實是一個用來建立線程安全的單例的老方法，當單例執行個體第一次被建立時它試圖用單個鎖進行性能優化，但是由于太過于複雜在JDK1.4中它是失敗的，我個人也不喜歡它。無論如何，即便你也不喜歡它但是還是要了解一下，因為它經常被問到。你可以檢視how double checked locking on Singleton works這篇文章獲得更多資訊。
在早期的JVM中，同步（甚至是無競争的同步）都存在着巨大的性能開銷。是以，人們想出來了許多“聰明的”技巧來降低同步的影響，有些技巧很好，有些技巧是不好的，甚至是糟糕的，DCL就屬于“糟糕”的一類。
DCL的真正問題在于：當在沒有同步的情況下讀取一個共享對象時，可能發生的最糟糕的事情隻是看到一個失效值（在這種情況下是一個空值），此時DCL方法将通過在持有鎖的情況下再次嘗試來避免這種風險。然而實際情況遠比這種情況糟糕——線程可能看到引用的目前值，但對象的狀态值卻是失效的，這意味着線程可以看到對象處于無效或錯誤的狀态。
在JVM的後續版本中（Java 5.0以及更高的版本）中，如果resource聲明為volatile類型，那麼就能啟用DCL，并且這種凡是對性能的影響很小，因為volatile變量讀取操作的性能通常隻是略高于非volatile變量讀取操作的性能。
然而，DCL的這種使用方法已經被廣泛地廢棄了——促使該模式出現的動力（無競争同步的執行速度很慢，以及JVM啟動時很慢）已經不複存在了，因為它不是一種高效地優化措施。延遲初始化占位類模式能帶來同樣的優勢，并且更容易了解。
“延遲初始化占位類模式”中使用了一個專門的類來初始化Resource。JVM将推遲ResourceHolder的初始化操作，直到開始使用這個類時才初始化，并且由于通過一個靜态初始化來初始化Resource，是以不需要額外的同步。當任何一個線程第一次調用getResource時，都會使ResourceHolder被加載和被初始化，此時靜态初始化器将執行Resource的初始化操作。
這是上面那個問題的後續，如果你不喜歡雙檢鎖而面試官問了建立Singleton類的替代方法，你可以利用JVM的類加載和靜态變量初始化特征來建立Singleton執行個體，或者是利用枚舉類型來建立Singleton，我很喜歡用這種方法。你可以檢視如何優雅地手寫單例模式獲得更多資訊。
這種問題我最喜歡了，我相信你在寫并發代碼來提升性能的時候也會遵循某些最佳實踐。以下三條最佳實踐我覺得大多數Java程式員都應該遵循：
給你的線程起個有意義的名字。
這個問題就像是如何強制進行Java垃圾回收，目前還沒有覺得方法，雖然你可以使用System.gc()來進行垃圾回收，但是不保證能成功。在Java裡面沒有辦法強制啟動一個線程，它是被線程排程器控制着且Java沒有公布相關的API。
fork join架構是JDK7中出現的一款高效的工具，Java開發人員可以通過它充分利用現代伺服器上的多處理器。它是專門為了那些可以遞歸劃分成許多子子產品設計的，目的是将所有可用的處理能力用來提升程式的性能。fork join架構一個巨大的優勢是它使用了工作竊取算法，可以完成更多任務的工作線程可以從其它線程中竊取任務來執行。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。
Java程式中wait 和 sleep都會造成某種形式的暫停，它們可以滿足不同的需要。wait()方法用于線程間通信，如果等待條件為真且其它線程被喚醒時它會釋放鎖，而sleep()方法僅僅釋放CPU資源或者讓目前線程停止執行一段時間，但不會釋放鎖。你可以檢視這篇文章獲得更多資訊。
以上就是50道熱門Java多線程和并發面試題啦。這篇文章不僅可以用來準備面試，還能檢查你對多線程、并發、設計模式和競态條件、死鎖和線程安全等線程問題的了解。這篇文章對初學者或者是經驗豐富的Java開發人員都很有用，過兩三年甚至五六年你再讀它也會受益匪淺。它可以擴充初學者尤其有用因為這個可以擴充他們的知識面，我會不斷更新這些題，大家可以在文章後面的評論中提問，分享和回答問題一起把這篇面試題完善。
原文連結： javarevisited 翻譯： ImportNew.com - 李 廣
譯文連結： http://www.importnew.com/12773.html
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