面試題1：簡(jiǎn)單說(shuō)下你對(duì)線程和進(jìn)程的理解?

正經(jīng)回答：

進(jìn)程

• 一個(gè)在內(nèi)存中運(yùn)行的應(yīng)用程序。每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的一塊內(nèi)存空間，一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，比如在Windows系統(tǒng)中，一個(gè)運(yùn)行的xx.exe就是一個(gè)進(jìn)程。

線程

• 進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行任務(wù)（控制單元），負(fù)責(zé)當(dāng)前進(jìn)程中程序的執(zhí)行。一個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程，一個(gè)進(jìn)程可以運(yùn)行多個(gè)線程，多個(gè)線程可共享數(shù)據(jù)。

深入追問(wèn)：

追問(wèn)1：那進(jìn)程和線程有哪些區(qū)別呢？

想起了某乎上的經(jīng)典回答：

做個(gè)簡(jiǎn)單的比喻：進(jìn)程 → 火車，線程 → 車廂；線程在進(jìn)程下行進(jìn)（單純的車廂無(wú)法運(yùn)行）

• 一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程（一輛火車可以有多個(gè)車廂）
• 不同進(jìn)程間數(shù)據(jù)很難共享（一輛火車上的乘客很難換到另外一輛火車，比如站點(diǎn)換乘）
• 同一進(jìn)程下不同線程間數(shù)據(jù)很易共享（A車廂換到B車廂很容易）
• 進(jìn)程要比線程消耗更多的計(jì)算機(jī)資源（采用多列火車相比多個(gè)車廂更耗資源）

• 進(jìn)程間不會(huì)相互影響，一個(gè)線程掛掉將導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程掛掉（一列火車不會(huì)影響到另外一列火車，但是如果一列火車上中間的一節(jié)車廂著火了，將影響到所有車廂）
• 進(jìn)程可以拓展到多機(jī)，線程最多擴(kuò)展到多核CPU，而不能擴(kuò)展到多機(jī)（不同火車可以開(kāi)在多個(gè)軌道上，同一火車的車廂不能在行進(jìn)的不同的軌道上）
• 進(jìn)程使用的內(nèi)存地址可以上鎖，即一個(gè)線程使用某些共享內(nèi)存時(shí)，其他線程必須等它結(jié)束，才能使用這一塊內(nèi)存。（比如火車上的洗手間）－“互斥鎖”
• 進(jìn)程使用的內(nèi)存地址可以限定使用量（比如火車上的餐廳，最多只允許多少人進(jìn)入，如果滿了需要在門口等，等有人出來(lái)了才能進(jìn)去）－“信號(hào)量”

面試題2：守護(hù)線程和用戶線程的區(qū)別？ 正經(jīng)回答：

用戶 (User) 線程：

• 運(yùn)行在前臺(tái)，執(zhí)行具體的任務(wù)，如程序的主線程、連接網(wǎng)絡(luò)的子線程等都是用戶線程

守護(hù) (Daemon) 線程：

• 運(yùn)行在后臺(tái)，為其他前臺(tái)線程（非守護(hù)線程）服務(wù)。當(dāng)所有用戶線程都結(jié)束運(yùn)行時(shí)，守護(hù)線程會(huì)隨 JVM 一起結(jié)束工作.

可見(jiàn)，守護(hù)線程是依賴于用戶線程，當(dāng)所有用戶線程都退出了，守護(hù)線程也就會(huì)退出，典型的守護(hù)線程如垃圾回收線程。

而用戶線程是獨(dú)立存在的，不會(huì)因?yàn)槠渌脩艟€程退出而退出。

注意事項(xiàng)：

• setDaemon(true)必須在start（）方法前執(zhí)行，否則會(huì)拋出 IllegalThreadStateException 異常
• 在守護(hù)線程中產(chǎn)生的新線程也是守護(hù)線程
• 不是所有的任務(wù)都可以分配給守護(hù)線程來(lái)執(zhí)行，比如讀寫操作或者計(jì)算邏輯
• 守護(hù) (Daemon) 線程中不能依靠 finally 塊的內(nèi)容來(lái)確保執(zhí)行關(guān)閉或清理資源的邏輯。因?yàn)槲覀兩厦嬉舱f(shuō)過(guò)了一旦所有用戶線程都結(jié)束運(yùn)行，守護(hù)線程會(huì)隨 JVM 一起結(jié)束工作，所以守護(hù) (Daemon) 線程中的 finally 語(yǔ)句塊可能無(wú)法被執(zhí)行。

面試題3：什么是線程死鎖?

正經(jīng)回答：

死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程（線程）在執(zhí)行過(guò)程中，由于競(jìng)爭(zhēng)資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現(xiàn)象，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法推進(jìn)下去。此時(shí)稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程（線程）稱為死鎖進(jìn)程（線程）。

例如，在某個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中只有一臺(tái)打印機(jī)和一臺(tái)輸入 設(shè)備，進(jìn)程A正占用輸入設(shè)備，同時(shí)又提出使用打印機(jī)的請(qǐng)求，但此時(shí)打印機(jī)正被進(jìn)程B 所占用，而B(niǎo)在未釋放打印機(jī)之前，又提出請(qǐng)求使用正被A占用著的輸入設(shè)備。這樣兩個(gè)進(jìn)程相互無(wú)休止地等待下去，均無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，此時(shí)兩個(gè)進(jìn)程陷入死鎖狀態(tài)。

多個(gè)線程同時(shí)被阻塞，它們中的一個(gè)或者全部都在等待某個(gè)資源被釋放。由于線程被無(wú)限期地阻塞，因此程序不可能正常終止。

如下圖所示，線程 A 持有資源 2，線程 B 持有資源 1，他們同時(shí)都想申請(qǐng)對(duì)方的資源，所以這兩個(gè)線程就會(huì)互相等待而進(jìn)入死鎖狀態(tài)。

下面是一個(gè)死鎖示例代碼：

// 示例來(lái)自《并發(fā)編程之美》
public class DeadLockDemo {
    private static Object resource1 = new Object();//資源 1
    private static Object resource2 = new Object();//資源 2

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                }
            }
        }, "線程 1").start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1");
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                }
            }
        }, "線程 2").start();
    }
}

打印輸出：

Thread[線程 1,5,main]get resource1
Thread[線程 2,5,main]get resource2
Thread[線程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[線程 2,5,main]waiting get resource1

線程 A 通過(guò) synchronized (resource1) 獲得 resource1 的監(jiān)視器鎖，然后通過(guò)Thread.sleep(1000)；讓線程 A 休眠 1s 為的是讓線程 B 得到CPU執(zhí)行權(quán)，從而獲取到 resource2 的監(jiān)視器鎖。

線程 A 和線程 B 休眠結(jié)束了都開(kāi)始企圖請(qǐng)求獲取對(duì)方的資源，然后這兩個(gè)線程就會(huì)陷入互相等待的狀態(tài)，這也就產(chǎn)生了死鎖。上面的例子符合產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件。

深入追問(wèn)：

追問(wèn)1：形成死鎖的四個(gè)必要條件是什么？ 

• 互斥： 某種資源一次只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)，即該資源一旦分配給某個(gè)進(jìn)程，其他進(jìn)程就不能再訪問(wèn)，直到該進(jìn)程訪問(wèn)結(jié)束。
• 占有且等待： 一個(gè)進(jìn)程本身占有資源（一種或多種），同時(shí)還有資源未得到滿足，正在等待其他進(jìn)程釋放該資源。
• 不可搶占： 別人已經(jīng)占有了某項(xiàng)資源，你不能因?yàn)樽约阂残枰撡Y源，就去把別人的資源搶過(guò)來(lái)。
• 循環(huán)等待： 存在一個(gè)進(jìn)程鏈，使得每個(gè)進(jìn)程都占有下一個(gè)進(jìn)程所需的至少一種資源。

當(dāng)以上四個(gè)條件均滿足，必然會(huì)造成死鎖，相反，而只要上述條件之一不滿足，就不會(huì)發(fā)生死鎖。

發(fā)生死鎖的進(jìn)程無(wú)法進(jìn)行下去，它們所持有的資源也無(wú)法釋放。這樣會(huì)導(dǎo)致CPU的吞吐量下降。所以死鎖情況是會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源和影響計(jì)算機(jī)的使用性能的。

追問(wèn)2：我們?cè)撊绾伪苊馑梨i？

死鎖避免的基本思想：系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程發(fā)出每一個(gè)系統(tǒng)能夠滿足的資源申請(qǐng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查，并根據(jù)檢查結(jié)果決定是否分配資源，如果分配后系統(tǒng)可能發(fā)生死鎖,則不予分配，否則予以分配。這是一種保證系統(tǒng)不進(jìn)入死鎖狀態(tài)的動(dòng)態(tài)策略。

理解了死鎖的原因，尤其是產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，就可以最大可能地避免、預(yù)防和解除死鎖。只要打破四個(gè)必要條件之一就能有效預(yù)防死鎖的發(fā)生：

• 打破互斥條件：改造獨(dú)占性資源為虛擬資源，大部分資源已無(wú)法改造。
• 打破不可搶占條件：當(dāng)一進(jìn)程占有一獨(dú)占性資源后又申請(qǐng)一獨(dú)占性資源而無(wú)法滿足，則退出原占有的資源。
• 打破占有且等待條件：采用資源預(yù)先分配策略，即進(jìn)程運(yùn)行前申請(qǐng)全部資源，滿足則運(yùn)行，不然就等待，這樣就不會(huì)占有且申請(qǐng)。
• 打破循環(huán)等待條件：實(shí)現(xiàn)資源有序分配策略，對(duì)所有設(shè)備實(shí)現(xiàn)分類編號(hào)，所有進(jìn)程只能采用按序號(hào)遞增的形式申請(qǐng)資源。

追問(wèn)3：死鎖避免和死鎖預(yù)防有啥不同？

死鎖預(yù)防是設(shè)法至少破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件之一，嚴(yán)格的防止死鎖的出現(xiàn)；而死鎖避免則不那么嚴(yán)格的限制產(chǎn)生死鎖的必要條件的存在，因?yàn)榧词顾梨i的必要條件存在，也不一定發(fā)生死鎖。死鎖避免是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中注意避免死鎖的最終發(fā)生。

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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