Java 面试八股文2023:多线程编程入门

发布时间: 2024-04-09 21:34:59 阅读量: 10 订阅数: 12
# 1. 多线程基础 ### 1.1 什么是多线程 - **定义**:多线程是指程序中包含多个执行线索(线程),每个线程可以并行执行不同的任务。在 Java 中,多线程允许我们同时执行多个任务,提高程序的并发性能。 - **特点**: 1. 提高程序响应速度:通过多线程可以同时执行多个任务,提高程序的响应速度。 2. 提高资源利用率:多线程可以更好地利用多核处理器的优势,提高系统资源的利用率。 3. 分离任务逻辑:通过多线程可以将不同的任务逻辑分离,提高代码的可维护性和代码复用性。 - **示例代码**: ```java public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println("Hello from MyThread!"); } public static void main(String[] args) { MyThread thread = new MyThread(); thread.start(); } } ``` ### 1.2 为什么需要多线程编程 - **提高性能**:多线程可以将不同任务分配给不同线程并行处理,从而提高程序的性能。 - **改善用户体验**:多线程可以保持界面的流畅性,避免因为一个任务而导致整个界面卡死。 - **提高资源利用率**:多线程可以更充分地利用多核CPU的优势,提高系统资源的利用率。 - **提高程序的响应速度**: 通过多线程可以让程序在处理耗时任务的同时,响应用户的其他操作,提高程序的交互性。 - **示例场景**:Web 服务器处理并发请求、GUI 应用程序保持界面交互性等。 通过上述多线程基础的介绍,我们了解到多线程是如何提高程序的性能、改善用户体验、提高资源利用率等方面的重要性,为我们进一步学习 Java 多线程编程奠定了基础。 # 2. Java 多线程编程基础 ### 2.1 创建线程的三种方式 在 Java 中,创建线程有三种方式: 1. 继承 Thread 类,重写 run 方法: ```java public class MyThread extends Thread { public void run() { System.out.println("This is a thread created by extending Thread class."); } } ``` 2. 实现 Runnable 接口,作为参数传递给 Thread 对象: ```java public class MyRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println("This is a thread created by implementing Runnable interface."); } } Runnable myRunnable = new MyRunnable(); Thread thread = new Thread(myRunnable); ``` 3. 使用匿名内部类实现线程: ```java Thread thread = new Thread(new Runnable() { public void run() { System.out.println("This is a thread created using anonymous inner class."); } }); ``` ### 2.2 线程生命周期及状态转换 线程在其生命周期中会经历以下几种状态: | 状态 | 描述 | | --------- | ------------------------------------------------------------ | | 新建 | 线程对象被创建,但还未调用 start() 方法 | | 运行 | 线程开始运行,调用 start() 方法后线程进入运行状态 | | 阻塞 | 线程被阻塞,例如调用 sleep()、wait() 方法或者被同步锁阻塞 | | 等待 | 线程调用 wait() 方法进入等待状态 | | 超时等待 | 线程调用 sleep() 或带超时参数的 wait() 进入超时等待状态 | | 终止 | 线程执行完毕或者调用 stop()、interrupt() 方法终止 | 线程状态转换示意图: ```mermaid graph LR A(新建) --> B(运行) B --> C(阻塞) C --> D(等待) C --> E(超时等待) B --> F(终止) D --> F(终止) E --> F(终止) ``` 通过以上内容,我们可以初步了解 Java 中多线程的基础知识,包括如何创建线程以及线程在不同状态之间的转换。接下来我们将深入学习线程同步与互斥的内容。 # 3. 线程池的使用 线程池在多线程编程中扮演着非常重要的角色,可以有效地管理线程的创建与销毁,提高程序的性能和可维护性。接下来我们将深入探讨线程池的概念、实现与常用参数,以及线程池的常见使用场景与注意事项。 ### 3.1 线程池的概念与作用 线程池是一种重用线程的机制,通常包括一个工作队列、线程管理器和一组工作线程。其主要作用包括减少线程创建和销毁的开销、控制并发线程数量以避免资源耗尽、提供线程超时处理等功能。 ### 3.2 Java 中线程池的实现与常用参数 在 Java 中,线程池通常由 `java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor` 类实现,我们可以通过 `Executors` 工厂类来创建不同类型的线程池,常用的参数包括: | 参数 | 描述 | | ------------------ | ------------------------------------------------------------ | | corePoolSize | 线程池的核心线程数,即保留在池中的线程数 | | maximumPoolSize | 线程池的最大线程数,包括核心线程数和临时线程数 | | keepAliveTime | 非核心线程的空闲时间,超过该时间会被销毁 | | TimeUnit | 时间单位,用于指定 keepAliveTime 的时间单位 | | workQueue | 任务队列,用于存放等待执行的任务 | | ThreadFactory | 线程工厂,用于创建线程 | | RejectedExecutionHandler | 拒绝执行任务的策略,当任务添加到线程池中被拒绝时的处理方式 | ### 3.3 线程池常见使用场景与注意事项 - **使用场景**: - 短时任务的高并发场景 - 同步 I/O 操作 - 服务器后端开发 - **注意事项**: - 合理设置线程池的参数,避免资源浪费或线程饥饿 - 注意处理任务执行异常,避免线程无法被释放 - 谨慎选择合适的任务队列,避免内存泄漏或任务丢失 下面我们通过一个简单的 Java 代码示例来演示线程池的基本用法: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); for (int i = 1; i <= 5; i++) { final int taskId = i; executor.submit(() -> { Syste ```
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