并发面试题
Java中Runnable和Callable有什么不同？
相同点：Runnable和Callable都代表那些要在不同的线程中执行的任务。
不同点：
1>加入jDK的时间不同。
2>Runnable使用run()方法定义任务；Callable使用call()方法定义任务。
3>run()不返回任何值，它的返回类型是void；Callable是一个通用类型接口，提供了值的类型。
4>run()不能抛出checked异常，而call()方法可以。
Java内存模型是什么？
Java内存模型规定和指引Java程序在不同的内存架构、CPU和操作系统间有确定性地行为。它在多线程的情况下尤其重要。Java内存模型对一个线程所做的变动能被其它线程可见提供了保证，它们之间是先行发生关系。这个关系定义了一些规则让程序员在并发编程时思路更清晰。比如，先行发生关系确保了：
- 线程内的代码能够按先后顺序执行，这被称为程序次序规则。
- 对于同一个锁，一个解锁操作一定要发生在时间上后发生的另一个锁定操作之前，也叫做管程锁定规则。
- 前一个对volatile的写操作在后一个volatile的读操作之前，也叫volatile变量规则。
- 一个线程内的任何操作必需在这个线程的start()调用之后，也叫作线程启动规则。
- 一个线程的所有操作都会在线程终止之前，线程终止规则。
- 一个对象的终结操作必需在这个对象构造完成之后，也叫对象终结规则。
- 可传递性。 我强烈建议大家阅读《Java并发编程实践》第十六章来加深对Java内存模型的理解。
3.一个线程运行时发生异常会怎样？
这是我在一次面试中遇到的一个很刁钻的Java面试题, 简单的说，如果异常没有被捕获该线程将会停止执行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用于处理未捕获异常造成线程突然中断情况的一个内嵌接口。当一个未捕获异常将造成线程中断的时候JVM会使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()来查询线程的UncaughtExceptionHandler并将线程和异常作为参数传递给handler的uncaughtException()方法进行处理。
4 什么时候用notify(),什么时候用notifyALL()?
(From Effective Java)A related issue is whether you should use notify or notifyAll to wake waiting threads. (Recall that notify wakes a single waiting thread, assuming such a thread exists, and notifyAll wakes all waiting threads.) It is often said that you should always use notifyAll. This is reasonable, conservative advice. It will always yield correct results because it guarantees that you’ll wake the threads that need to be awakened. You may wake some other threads, too, but this won’t affect the correctness of your program. These threads will check the condition for which they’re waiting and, finding it false, will continue waiting.
As an optimization, you may choose to invoke notify instead of notifyAll if all threads that could be in the wait-set are waiting for the same condition and only one thread at a time can benefit from the condition becoming true.
5 如何避免死锁？
Java多线程中的死锁 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题，因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务，死锁的发生必须满足以下四个条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
- 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
- 不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
- 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
- 避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件，将系统中所有的资源设置标志位、排序，规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序（升序或降序）做操作来避免死锁。
6 多线程中的忙循环(busy wait)是什么?
忙循环就是程序员用循环让一个线程等待，不像传统方法wait(), sleep() 或 yield() 它们都放弃了CPU控制，而忙循环不会放弃CPU，它就是在运行一个空循环。这么做的目的是为了保留CPU缓存，在多核系统中，一个等待线程醒来的时候可能会在另一个内核运行，这样会重建缓存。为了避免重建缓存和减少等待重建的时间就可以使用它了。
7 写出3条你遵循的多线程最佳实践
这种问题我最喜欢了，我相信你在写并发代码来提升性能的时候也会遵循某些最佳实践。以下三条最佳实践我觉得大多数Java程序员都应该遵循：
- 给你的线程起个有意义的名字。 这样可以方便找bug或追踪。OrderProcessor, QuoteProcessor or TradeProcessor 这种名字比 Thread-1. Thread-2 and Thread-3 好多了，给线程起一个和它要完成的任务相关的名字，所有的主要框架甚至JDK都遵循这个最佳实践。
- 避免锁定和缩小同步的范围锁花费的代价高昂且上下文切换更耗费时间空间，试试最低限度的使用同步和锁，缩小临界区。因此相对于同步方法我更喜欢同步块，它给我拥有对锁的绝对控制权。
- 多用同步类少用wait 和 notify 首先，CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier 和 Exchanger 这些同步类简化了编码操作，而用wait和notify很难实现对复杂控制流的控制。其次，这些类是由最好的企业编写和维护在后续的JDK中它们还会不断优化和完善，使用这些更高等级的同步工具你的程序可以不费吹灰之力获得优化。
- 多用并发集合少用同步集合 这是另外一个容易遵循且受益巨大的最佳实践，并发集合比同步集合的可扩展性更好，所以在并发编程时使用并发集合效果更好。如果下一次你需要用到map，你应该首先想到用ConcurrentHashMap。
8 线程的生命周期(Thread.State)？
9 How to find which thread is taking maximum cpu in windows and Linux?
10 Java使用的线程调度算法？ 使用一个抢先式、基于优先级的算法；如果优先级相同，使用FIFO顺序。线程调度器是一个操作系统服务，它负责为Runnable状态的线程分配CPU时间。一旦我们创建一个线程并启动它，它的执行便依赖于线程调度器的实现。时间分片是指将可用的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。线程调度并不受到Java虚拟机控制，所以由应用程序来控制它是更好的选择（也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级）。
Thread Scheduler is the Operating System service that allocates the CPU time to the available runnable threads. Once we create and start a thread, it’s execution depends on the implementation of Thread Scheduler. Time Slicing is the process to divide the available CPU time to the available runnable threads. Allocation of CPU time to threads can be based on thread priority or the thread waiting for longer time will get more priority in getting CPU time. Thread scheduling can’t be controlled by java, so it’s always better to control it from application itself.
11 线程转储是什么？
Thread Dump是非常有用的诊断Java应用问题的工具。每一个Java虚拟机都有及时生成所有线程在某一点状态的thread-dump的能力，虽然各个 Java虚拟机打印的thread dump略有不同，但是大多都提供了当前活动线程的快照，及JVM中所有Java线程的堆栈跟踪信息，堆栈信息一般包含完整的类名及所执行的方法，如果可能的话还有源代码的行数。Thread Dump 能诊断的问题：分析应用程序瓶颈、分析死锁、查找内存泄露。
12 如何实现immutable类？
- All fields should be final and private.
- here should be not setter methods.
- The class itself should be declared final in order to prevent subclasses to violate the principle of immutability.
- If fields are not of a primitive type but a reference to another object:There should not be a getter method that exposes the reference directly to the caller; Don’t change the referenced objects (or at least changing these references is not visisble to clients of the object).
13 分拆锁 (lock splitting) 和分离锁 (lock striping)
分拆锁(lock spliting)就是若原先的程序中多处逻辑都采用同一个锁，但各个逻辑之间又相互独立，就可以拆(Spliting)为使用多个锁，每个锁守护不同的逻辑--introduce different locks for different aspects of the application
分拆锁有时候可以被扩展，分成可大可小加锁块的集合，并且它们归属于相互独立的对象，这样的情况就是分离锁(lock striping)--lock striping uses multiple locks to guard different parts of the same data structure
14 ThreadLocal使用场景
ThreadLocal通常用来共享数据，当你想在多个方法中使用某个变量，这个变量是当前线程的状态，其它线程不依赖这个变量，你第一时间想到的就是把变量定义在方法内部，然后再方法之间传递参数来使用，这个方法能解决问题，但是有个烦人的地方就是，每个方法都需要声明形参，多处声明，多处调用。影响代码的美观和维护。有没有一种方法能将变量像private static形式来访问呢？这样在类的任何一处地方就都能使用。这个时候ThreadLocal大显身手了。
- 登录信息
- 安全信息
- 事务相关的属性
- 数据库连接
- Session管理
- 那么何时会ThreadLocal“内存泄露”?当Thread长时间不结束，存在大量废弃的ThreadLocal，而又不再添加新的ThreadLocal（或新添加的ThreadLocal恰好和一个废弃ThreadLocal在map中命中）时。
- ThreadLocal Memory Leak in Java web application - Tomcat
References:
2 Multithreading and Concurrency Interview Questions and Answers