多线程的一些面试题目及其解答

1、线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系？

  线程又称轻量级进程，线程是进程中某个单一顺序的控制流，是程序执行流的最小单位。线程由线程ID、当前指令指针、寄存器集合和堆栈组成。线程是进程的一个实体，通常一个进程都拥有若干个线程，是被系统调度和分配的基本单位，线程与同一进程中的其他线程共享进程的全部资源。

线程有五种基本状态：新生状态，就绪状态，运行状态，阻塞状态，死亡状态。状态间关系如下图：

2.线程与进程的区别？

      （1）进程是系统资源分配和调度的独立单位；线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位。      
      （2）系统资源分配给进程；线程与资源分配无关，线程与同一进程内的其他线程共享进程的全部资源。
      （3）不同的进程拥有不同的虚拟地址；同一进程下的不同线程共享同一地址空间。

　a.进程是资源分配的基本单位，线程是cpu调度，或者说是程序执行的最小单位。在Mac、Windows NT等采用微内核结构的操作系统中，进程的功能发生了变化：它只是资源分配的单位，而不再是调度运行的单位。在微内核系统中，真正调度运行的基本单位是线程。因此，实现并发功能的单位是线程。

　　　　b.进程有独立的地址空间，比如在linux下面启动一个新的进程，系统必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种非常昂贵的多任务工作方式。而运行一个进程中的线程，它们之间共享大部分数据，使用相同的地址空间，因此启动一个线程，切换一个线程远比进程操作要快，花费也要小得多。当然，线程是拥有自己的局部变量和堆栈（注意不是堆）的，比如在windows中用beginthreadex创建一个新进程就会在调用CreateThread的同时申请一个专属于线程的数据块（_tiddata)。

　　　　c.线程之间的通信比较方便。统一进程下的线程共享数据（比如全局变量，静态变量），通过这些数据来通信不仅快捷而且方便，当然如何处理好这些访问的同步与互斥正是编写多线程程序的难点。而进程之间的通信只能通过进程通信的方式进行。

　　　　d.由b，可以轻易地得到结论：多进程比多线程程序要健壮。一个线程死掉整个进程就死掉了，但是在保护模式下，一个进程死掉对另一个进程没有直接影　　　　　　响。

　　　　e.线程的执行与进程是有区别的。每个独立的线程有有自己的一个程序入口，顺序执行序列和程序的出口，但是线程不能独立执行，必须依附与程序之中，　　　　　　由应用程序提供多个线程的并发控制

3、多线程有几种实现方法，都是什么？

多线程在java中有两种实现方法，一种是直接继承Thread类，另外一种是实现Runnable接口。

创建线程方式一：继承Thread类重写run方法
步骤：
1、定义一个类继承Thread类
2、覆盖Thread类中的run方法
3，直接创建Thread的子类对象创建线程。
4，调用start方法开启线程并调用线程的任务run方法执行。

创建线程的第二种方式：实现Runnable接口将线程要执行的代码写到run方法中

1,定义类实现Runnable接口。
2，覆盖接口中的run方法，将线程的任务代码封装到run方法中。
3，通过Thread类创建线程对象，并将Runnable接口的子类对象作为Thread类的构造函数的参数进行传递。
4，调用线程对象的start方法开启线程。

 1采用Runnable()接口的方法，可以实现多个对象共同处理一份数据业务和数据的分离，较好的体现了面向对象的思想，而继承Thread()类的方法，每个对象处理的数据都不同，无法实现数据共享；

2 采用Runnable()接口的方法，类出了实现Runnable()接口外，还可以继承一个类，而继承Thread()类的方法不能再继承类了，因为java是但继承的；

3 相比之下继承Thread()类的方法的优点是代码就够看起来要清晰些。

4、多线程同步和互斥有几种实现方法，都是什么？

线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。
线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步（下文统称为同步）。

线程间的同步方法大体可分为两类：用户模式和内核模式。顾名思义，内核模式就是指利用系统内核对象的单一性来进行同步，使用时需要切换内核态与用户态，而用户模式就是不需要切换到内核态，只在用户态完成操作。
用户模式下的方法有：原子操作（例如一个单一的全局变量），临界区。内核模式下的方法有：事件，信号量，互斥量。

互斥量（Mutex） 
   
互斥量跟临界区很相似，只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限，由于互斥对象只有一个，因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出，以便其他线程在获得后得以访问资源。互斥量比临界区复杂。因为使用互斥不仅仅能够在同一应用程序不同线程中实现资源的安全共享，而且可以在不同应用程序的线程之间实现对资源的安全共享。 
   
  　　互斥量包含的几个操作原语： 
  CreateMutex（）    创建一个互斥量 
  OpenMutex（）    打开一个互斥量 
  ReleaseMutex（）    释放互斥量 
  WaitForMultipleObjects（） 等待互斥量对象 
   
信号量（Semaphores）

信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。在用CreateSemaphore（）创建信号量时即要同时指出允许的最大资源计数和当前可用资源计数。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数，每增加一个线程对共享资源的访问，当前可用资源计数就会减1，只要当前可用资源计数是大于0的，就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目，不能在允许其他线程的进入，此时的信号量信号将无法发出。线程在处理完共享资源后，应在离开的同时通过ReleaseSemaphore（）函数将当前可用资源计数加1。在任何时候当前可用资源计数决不可能大于最大资源计数。

PV操作及信号量的概念都是由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出的。信号量S是一个整数，S大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但S小于零时则表示正在等待使用共享资源的进程数。

临界区（Critical Section）

保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

临界区包含两个操作原语：
 EnterCriticalSection（） 进入临界区 
 LeaveCriticalSection（） 离开临界区

EnterCriticalSection（）语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么，必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。

事件（Event） 
   
事件对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。并且可以实现不同进程中的线程同步操作。

信号量包含的几个操作原语： 
  CreateEvent（）    创建一个信号量 
  OpenEvent（）    打开一个事件 
  SetEvent（）    回置事件 
  WaitForSingleObject（）   等待一个事件 
  WaitForMultipleObjects（）　 等待多个事件

WaitForMultipleObjects 函数原型： 
  WaitForMultipleObjects（ 
  IN DWORD nCount, // 等待句柄数 
  IN CONST HANDLE *lpHandles, //指向句柄数组 
  IN BOOL bWaitAll, //是否完全等待标志 
  IN DWORD dwMilliseconds //等待时间 
  　　） 
 
参数nCount指定了要等待的内核对象的数目，存放这些内核对象的数组由lpHandles来指向。fWaitAll对指定的这nCount个内核对象的两种等待方式进行了指定，为TRUE时当所有对象都被通知时函数才会返回，为FALSE则只要其中任何一个得到通知就可以返回。dwMilliseconds在这里的作用与在WaitForSingleObject（）中的作用是完全一致的。如果等待超时，函数将返回WAIT_TIMEOUT。 
   
事件可以实现不同进程中的线程同步操作，并且可以方便的实现多个线程的优先比较等待操作，例如写多个WaitForSingleObject来代替WaitForMultipleObjects从而使编程更加灵活。 

5、多线程同步和互斥有何异同，在什么情况下分别使用他们？举例说明。

线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。

线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排它性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其它要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步（下文统称为同步）。