Java笔试面试题AI答之线程（23）

133. 简述可以直接调用 Thread 类的run ()方法么 ？

可以直接调用 Thread 类的 run() 方法，但这并不会启动新的线程来执行 run() 方法中的代码。

在 Java 中，Thread 类是线程的基本类，它提供了创建和控制线程的能力。当你创建一个 Thread 类的实例，并调用其 start() 方法时，Java 虚拟机（JVM）会为该线程分配必要的资源，并使其开始执行，这个执行是从 Thread 类的 run() 方法开始的（如果子类重写了这个方法）。

如果你直接调用 Thread 实例的 run() 方法（而不是 start()），那么 run() 方法中的代码将在当前线程（即调用它的线程）中同步执行，而不是在新的线程中执行。这意味着，如果你希望并行处理任务，那么直接调用 run() 方法是无法达到目的的。

示例代码：

Thread myThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 这里是线程要执行的任务System.out.println("线程运行中...");}
});// 正确的启动线程的方式
myThread.start(); // 这将在新线程中执行 run() 方法// 如果直接调用 run() 方法，则不会启动新线程
// myThread.run(); // 这将在当前线程中执行 run() 方法

因此，虽然可以直接调用 Thread 的 run() 方法，但这通常不是你想要的结果，除非你确实想要在当前线程中执行这些代码。如果你需要并行处理，应该使用 start() 方法来启动线程。

134. 简述如何让正在运行的线程暂停一段时间 ？

在Java中，让正在运行的线程暂停一段时间通常可以通过以下几种方式实现：

1. 使用Thread.sleep(long millis)方法：
   这是最常用的方法，可以让当前线程暂停执行指定的毫秒数（millis）。注意，Thread.sleep()是一个静态方法，它会使当前正在执行的线程暂停执行，而不是使调用它的线程对象暂停执行。这意味着，如果在一个线程中调用了Thread.sleep()，那么当前正在运行的线程（即调用sleep方法的线程）将会暂停。

   示例代码：

   try {Thread.sleep(1000); // 让当前线程暂停1秒
   } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); // 处理异常，通常是在暂停期间线程被中断
   }
   

2. 使用Object.wait(long timeout)方法：
   虽然wait方法主要用于线程间的通信，但它也可以让线程暂停执行。但是，使用wait方法需要配合锁（通常是通过synchronized关键字获得的对象锁）使用。调用wait方法的线程必须持有该对象的锁，调用wait方法后，该线程会释放锁并进入等待状态，直到被其他线程通过notify或notifyAll唤醒或等待时间超过指定的毫秒数。

   示例代码（假设有一个共享对象lock）：

   synchronized(lock) {try {lock.wait(1000); // 线程暂停1秒，并释放lock对象锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
   }
   

   注意：使用wait和notify/notifyAll时，需要非常小心，以避免出现死锁或其他并发问题。

3. 使用TimeUnit类：
   java.util.concurrent.TimeUnit类提供了比Thread.sleep()更灵活的暂停方式，它允许你以纳秒、微秒、毫秒、秒、分钟或小时为单位来暂停线程。TimeUnit提供的方法如sleep(long timeout, TimeUnit unit)在功能上类似于Thread.sleep()，但提供了更清晰的时间单位。

   示例代码：

   try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 让当前线程暂停1秒
   } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
   }
   

通常，Thread.sleep()和TimeUnit.sleep()是暂停线程执行最常用的方法，因为它们简单且易于使用。然而，在需要进行复杂线程间通信时，wait、notify和notifyAll方法可能会更有用。

135. 简述你对线程优先级的理解是什么 ？

线程优先级是操作系统在调度多个线程时给予每个线程的优先级标识，用于指导线程调度的顺序。具体来说，线程优先级决定了线程在竞争CPU执行时间时的优先级顺序。以下是对线程优先级的详细理解：

一、定义与范围

• 定义：线程优先级是操作系统用于决定哪个线程应该获得CPU时间的一个标准。在多线程环境中，优先级高的线程通常会比优先级低的线程更早获得CPU时间。
• 范围：不同编程语言和操作系统中，线程优先级的表示范围和具体数值可能有所不同。例如，在Java中，线程优先级用整数表示，范围从1（最低）到10（最高）；而在某些Windows API中，线程优先级可能用0到31的整数表示，其中0为最低，31为最高。

二、作用与影响

• 线程调度：操作系统会倾向于优先选择优先级较高的线程来执行，尤其是在CPU资源有限的情况下，高优先级的线程会比低优先级的线程更早地获得CPU时间片。
• 竞争资源：当多个线程竞争访问共享资源时，线程优先级的设置可以影响线程获取资源的顺序。高优先级的线程在竞争资源时会被优先执行，从而可能更快地获取到共享资源，提高系统的吞吐量。
• 响应性：高优先级线程能够更快地响应某些事件。在需要及时响应、实时性要求较高的场景下，适当设置线程优先级可以提高系统的响应能力。

三、注意事项

• 无法保证绝对顺序：尽管线程优先级可以用于指导线程调度的顺序，但并不能保证绝对的执行顺序。具体的线程调度还受到操作系统和处理器的调度策略的影响。
• 避免过度依赖：在编写多线程程序时，不应过分依赖线程优先级来实现程序的正确性和可靠性。因为优先级只是一种提示，操作系统不一定会严格按照优先级顺序进行调度。因此，应使用其他机制（如锁、信号量等）来确保线程的正确执行顺序和资源的正确访问。
• 防止优先级倒置：在某些情况下，低优先级的线程可能会持有高优先级线程所需的资源，导致高优先级线程无法执行，即出现优先级倒置现象。这种情况需要通过合适的同步机制来避免。

四、应用场景

• 实时处理任务：对于需要快速响应外部事件的任务，应设置较高的线程优先级。
• 后台任务：对于不需要即时响应的任务（如日志记录、数据备份等），可以设置较低的线程优先级。
• 资源竞争场景：在多个线程竞争访问共享资源的场景中，可以根据线程的重要性和资源访问频率来设置适当的线程优先级。

综上所述，线程优先级是操作系统在调度多线程时的一个重要概念，它通过设置不同的优先级来指导线程的执行顺序。然而，在编写多线程程序时，需要注意避免过度依赖线程优先级，并结合其他同步机制来确保程序的正确性和可靠性。

136. 简述什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing ) ？

线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing)是操作系统中与多线程相关的两个重要概念，它们在多线程程序的执行和资源管理中发挥着关键作用。

线程调度器(Thread Scheduler)

线程调度器是操作系统内核中的一个重要组件，主要负责分配并管理处理器时间片，控制多线程程序的执行顺序。当有多个线程同时运行时，线程调度器会在这些线程之间进行切换，使得每个线程都有机会使用CPU资源，从而实现任务的并发执行。线程调度器的主要作用是根据不同的优先级或者其他调度算法（如先来先服务、最短作业优先、最高优先级优先、轮转等），将任务分配给CPU进行执行。线程的状态包括就绪状态（已分配硬件资源，等待系统调度运行）、运行状态（正在执行任务，占用CPU资源）和阻塞状态（因某种原因无法继续执行任务而挂起）。线程调度器会根据不同线程的状态，动态地改变线程之间的切换顺序，以达到最优的性能。

时间分片(Time Slicing)

时间分片，又称为时间片轮换调度算法（Round Robin），是一种常见的线程调度算法。它是指将可用的CPU时间分配给可用的Runnable线程的过程。分配CPU时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。每个线程运行一段时间后，会被暂停，然后调度器会选择下一个线程来执行。这种方式可以确保每个线程都能获得一定的运行时间，从而实现多任务并发执行。时间分片的原理在于通过将CPU的执行时间分割成若干个小的时间片段（即时间片），每个线程或任务被分配一个时间片，在该时间片内运行，然后切换到下一个线程或任务。这种调度方式可以使多个任务并发执行，给用户一种同时运行多个任务的错觉。

总结

线程调度器是操作系统中负责分配和管理CPU时间片，控制多线程程序执行顺序的核心组件。而时间分片则是一种具体的调度算法，通过将CPU时间分割成多个小的时间片段，并分配给不同的线程或任务，以实现多任务的并发执行。两者共同协作，确保了多线程程序在操作系统中的高效、有序运行。

137. 简述你如何确保 main()方法所在的线程是 Java 程序最后结束的线程 ？

在 Java 程序中，main() 方法是程序的入口点，它通常在一个单独的线程中运行，这个线程被称为主线程（main thread）或初始线程。确保 main() 方法所在的线程（即主线程）是 Java 程序中最后结束的线程，可以通过以下几种策略来实现：

1. 等待其他线程完成

在 main() 方法的末尾，你可以使用线程同步机制（如 join() 方法）来等待其他线程完成。join() 方法会使当前线程（在这个情况下是主线程）暂停执行，直到调用 join() 方法的线程执行完毕。

public class MainThreadLast {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 模拟长时间运行的任务try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程1执行完毕");}});thread1.start();// 等待线程1完成thread1.join();System.out.println("主线程结束");}
}

在这个例子中，主线程会等待 thread1 完成后再继续执行并结束，确保 main() 方法是最后执行的。

2. 使用线程池和关闭钩子

如果你使用线程池来管理多个线程，并且想要在所有线程都完成后才结束主线程，你可以结合使用线程池的关闭方法和 Java 的关闭钩子（shutdown hook）。但请注意，这通常用于优雅地关闭整个应用程序，而不是仅仅确保 main() 方法是最后执行的。

3. 线程管理框架

对于更复杂的应用程序，你可能会使用线程管理框架（如 Akka、Vert.x 等），这些框架提供了更高级的线程和并发管理功能。在这些情况下，确保主线程最后结束通常依赖于框架提供的特定机制，如回调函数、异步完成通知等。

4. 守护线程（Daemon Threads）

守护线程（Daemon Threads）是 Java 线程的一种特殊类型，它们在用户线程（即非守护线程）结束时自动终止。但是，这并不意味着你可以依赖守护线程来确保 main() 方法是最后执行的，因为守护线程的存在是为了支持用户线程，而不是阻止用户线程结束。

结论

确保 main() 方法所在的线程是 Java 程序中最后结束的线程，最直接且常用的方法是使用 join() 方法来等待其他非守护线程完成。这种方法简单且易于实现，适用于大多数需要控制线程执行顺序的场景。

138. 简述为什么线程通信的方法 wait(), notify()和 notifyAll()被定义在 Object 类里 ？

线程通信的方法 wait(), notify(), 和 notifyAll() 被定义在 Object 类中，而不是在 Thread 类中，这一设计决策背后有几个重要的原因：

1. 通用性和灵活性：
   在Java中，任何对象都可以作为锁对象。这意味着，不仅线程对象本身可以作为锁，任何对象实例都可以。将 wait(), notify(), 和 notifyAll() 方法定义在 Object 类中，允许任何对象都具备作为锁的能力，并能够在其上执行线程通信操作。这种设计极大地提高了Java多线程编程的灵活性和通用性。

2. 减少API的冗余：
   如果这些方法被定义在 Thread 类中，那么为了使用它们，每个需要作为锁的对象都必须继承自 Thread 类，这显然是不合理的。因为 Thread 类代表的是线程本身，而不是线程间通信的锁对象。通过将这些方法放在 Object 类中，任何对象都可以自然地作为锁，而无需继承自特定的类。

3. 符合Java的设计哲学：
   Java的设计哲学之一是“尽可能重用代码”。将 wait(), notify(), 和 notifyAll() 方法放在 Object 类中，意味着这些方法可以被Java中的任何对象所使用，从而避免了代码的重复。这种设计也符合Java的面向对象编程原则，即利用继承和多态性来复用代码。

4. 支持多线程同步：
   线程间的同步和通信是并发编程中的核心问题。wait(), notify(), 和 notifyAll() 方法提供了一种有效的机制，允许线程在特定条件下等待或唤醒其他线程。将这些方法定义在 Object 类中，使得任何对象都可以作为同步的媒介，从而支持复杂的同步和通信模式。

5. 简化编程模型：
   将线程通信的方法与锁对象紧密绑定（即任何对象都可以作为锁），简化了多线程编程的模型。程序员不需要记住哪些特定的类支持线程通信，而是可以自然地使用任何对象作为锁，并在其上执行 wait(), notify(), 和 notifyAll() 操作。这种设计降低了多线程编程的复杂性，并提高了代码的可读性和可维护性。

综上所述，将 wait(), notify(), 和 notifyAll() 方法定义在 Object 类中，是Java设计者们深思熟虑的结果，旨在提高多线程编程的灵活性、通用性和易用性。

答案来自文心一言，仅供参考