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java多线程面试问题

jvm原理

作为一种阅读的方式了解下jvm的工作原理

JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境.

1.创建JVM装载环境和配置

2.装载JVM.dll

3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV（JNI调用接口）实例

4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。

在我们运行和调试Java程序的时候,经常会提到一个JVM的概念.JVM是Java程序运行的环境,但是他同时一个操作系统的一个应用程序一个进程,因此他也有他自己的运行的生命周期,也有自己的代码和数据空间.

首先来说一下JVM工作原理中的jdk这个东西,不管你是初学者还是高手,是j2ee程序员还是j2se程序员,jdk总是在帮我们做一些事情.我们在了解Java之前首先大师们会给我们提供说jdk这个东西.它在Java整个体系中充当着什么角色呢?

我很惊叹sun大师们设计天才,能把一个如此完整的体系结构化的如此完美.jdk在这个体系中充当一个生产加工中心,产生所有的数据输出,是所有指令和战略的执行中心.本身它提供了Java的完整方案,可以开发目前Java能支持的所有应用和系统程序.这里说一个问题,大家会问,那为什么还有j2me,j2ee这些东西,这两个东西目的很简单,分别用来简化各自领域内的开发和构建过程.jdk除了JVM之外,还有一些核心的API,集成API,用户工具,开发技术,开发工具和API等组成

好了,废话说了那么多,来点于主题相关的东西吧.JVM在整个jdk中处于最底层,负责于操作系统的交互,用来屏蔽操作系统环境,提供一个完整的Java运行环境,因此也就虚拟计算机.操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境.

1.创建JVM装载环境和配置

2.装载JVM.dll

3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV（JNI调用接口）实例

4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。

一．JVM装入环境，JVM提供的方式是操作系统的动态连接文件．既然是文件那就一个装入路径的问题，Java是怎么找这个路径的呢？

当你在调用Javatest的时候，操作系统会在path下在你的Java.exe程序，Java.exe就通过下面一个过程来确定JVM的路径和相关的参数配置了．下面基于Windows的实现的分析．

首先查找jre路径，Java是通过GetApplicationHomeapi来获得当前的Java.exe绝对路径，c:

\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.exe,那么它会截取到绝对路径c:

\j2sdk1.4.2_09\，判断c:

\j2sdk1.4.2_09\bin\Java.dll文件是否存在，如果存在就把c:

\j2sdk1.4.2_09\作为jre路径，如果不存在则判断c:

\j2sdk1.4.2_09\jre\bin\Java.dll是否存在，如果存在这c:

\j2sdk1.4.2_09\jre作为jre路径．如果不存在调用GetPublicJREHome查HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\JavaSoft\JavaRuntimeEnvironment\“当前JRE版本号”\JavaHome的路径为jre路径。

然后装载JVM.cfg文件JRE路径+\lib+\ARCH（CPU构架）+\JVM.cfgARCH（CPU构架）的判断是通过Java_md.c中GetArch函数判断的，该函数中windows平台只有两种情况：

WIN64的‘ia64’，其他情况都为‘i386’。

以我的为例：

C:

\j2sdk1.4.2_09\jre\lib\i386\JVM.cfg.主要的内容如下：

1.-clientKNOWN

2.-serverKNOWN

3.-hotspotALIASED_TO-client

4.-classicWARN

5.-nativeERROR

6.-greenERROR

在我们的jdk目录中jre\bin\server和jre\bin\client都有JVM.dll文件存在，而Java正是通过JVM.cfg配置文件来管理这些不同版本的JVM.dll的．通过文件我们可以定义目前jdk中支持那些JVM,前面部分（client）是JVM名称，后面是参数，KNOWN表示JVM存在，ALIASED_TO表示给别的JVM取一个别名，WARN表示不存在时找一个JVM替代，ERROR表示不存在抛出异常．在运行JavaXXX是，Java.exe会通过CheckJVMType来检查当前的JVM类型，Java可以通过两种参数的方式来指定具体的JVM类型，一种按照JVM.cfg文件中的JVM名称指定，第二种方法是直接指定，它们执行的方法分别是“Java-J”、“Java-XXaltJVM=”或“Java-J-XXaltJVM=”。

如果是第一种参数传递方式，CheckJVMType函数会取参数‘-J’后面的JVM名称，然后从已知的JVM配置参数中查找如果找到同名的则去掉该JVM名称前的‘-’直接返回该值；而第二种方法，会直接返回“-XXaltJVM=”或“-J-XXaltJVM=”后面的JVM类型名称；如果在运行Java时未指定上面两种方法中的任一一种参数，CheckJVMType会取配置文件中第一个配置中的JVM名称，去掉名称前面的‘-’返回该值。

CheckJVMType函数的这个返回值会在下面的函数中汇同jre路径组合成JVM.dll的绝对路径。

如果没有指定这会使用JVM.cfg中第一个定义的JVM.可以通过set_Java_LAUNCHER_DEBUG=1在控制台上测试．

最后获得JVM.dll的路径，JRE路径+\bin+\JVM类型字符串+\JVM.dll就是JVM的文件路径了，但是如果在调用Java程序时用-XXaltJVM=参数指定的路径path,就直接用path+\JVM.dll文件做为JVM.dll的文件路径．

二：

装载JVM.dll

通过第一步已经找到了JVM的路径，Java通过LoadJavaVM来装入JVM.dll文件．装入工作很简单就是调用WindowsAPI函数：

LoadLibrary装载JVM.dll动态连接库．然后把JVM.dll中的导出函数JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs挂接到InvocationFunctions变量的CreateJavaVM和GetDefaultJavaVMInitArgs函数指针变量上。

JVM.dll的装载工作宣告完成。

三：

初始化JVM，获得本地调用接口，这样就可以在Java中调用JVM的函数了．调用InvocationFunctions－>CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例．

四：

运行Java程序．

Java程序有两种方式一种是jar包，一种是class.运行jar,Java-jarXXX.jar运行的时候，Java.exe调用GetMainClassName函数，该函数先获得JNIEnv实例然后调用Java类Java.util.jar.JarFileJNIEnv中方法getManifest（）并从返回的Manifest对象中取getAttributes（"Main-Class"）的值即jar包中文件：

META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主类名作为运行的主类。

之后main函数会调用Java.c中LoadClass方法装载该主类（使用JNIEnv实例的FindClass）。

main函数直接调用Java.c中LoadClass方法装载该类。

如果是执行class方法。

main函数直接调用Java.c中LoadClass方法装载该类。

然后main函数调用JNIEnv实例的GetStaticMethodID方法查找装载的class主类中

“publicstaticvoidmain（String[]args）”方法，并判断该方法是否为public方法，然后调用JNIEnv实例的

CallStaticVoidMethod方法调用该Java类的main方法。

Java线程面试问题

在任何Java面试当中多线程和并发方面的问题都是必不可少的一部分。

如果你想获得任何股票投资银行的前台资讯职位，那么你应该准备很多关于多线程的问题。

在投资银行业务中多线程和并发是一个非常受欢迎的话题，特别是电子交易发展方面相关的。

他们会问面试者很多令人混淆的Java线程问题。

面试官只是想确信面试者有足够的Java线程与并发方面的知识，因为候选人中有很多只浮于表面。

用于直接面向市场交易的高容量和低延时的电子交易系统在本质上是并发的。

下面这些是我在不同时间不同地点喜欢问的Java线程问题。

我没有提供答案，但只要可能我会给你线索，有些时候这些线索足够回答问题。

现在引用Java5并发包关于并发工具和并发集合的问题正在增多。

那些问题中ThreadLocal、BlockingQueue、CountingSemaphore和ConcurrentHashMap比较流行。

15个Java多线程面试题及回答

1）现在有T1、T2、T3三个线程，你怎样保证T2在T1执行完后执行，T3在T2执行完后执行？

这个线程问题通常会在第一轮或电话面试阶段被问到，目的是检测你对”join”方法是否熟悉。

这个多线程问题比较简单，可以用join方法实现。

2）在Java中Lock接口比synchronized块的优势是什么？

你需要实现一个高效的缓存，它允许多个用户读，但只允许一个用户写，以此来保持它的完整性，你会怎样去实现它？

lock接口在多线程和并发编程中最大的优势是它们为读和写分别提供了锁，它能满足你写像ConcurrentHashMap这样的高性能数据结构和有条件的阻塞。

Java线程面试的问题越来越会根据面试者的回答来提问。

我强烈建议在你去参加多线程的面试之前认真读一下Locks，因为当前其大量用于构建电子交易终统的客户端缓存和交易连接空间。

3）在java中wait和sleep方法的不同？

通常会在电话面试中经常被问到的Java线程面试问题。

最大的不同是在等待时wait会释放锁，而sleep一直持有锁。

Wait通常被用于线程间交互，sleep通常被用于暂停执行。

4）用Java实现阻塞队列。

这是一个相对艰难的多线程面试问题，它能达到很多的目的。

第一，它可以检测侯选者是否能实际的用Java线程写程序；第二，可以检测侯选者对并发场景的理解，并且你可以根据这个问很多问题。

如果他用wait（）和notify（）方法来实现阻塞队列，你可以要求他用最新的Java5中的并发类来再写一次。

5）用Java写代码来解决生产者——消费者问题。

与上面的问题很类似，但这个问题更经典，有些时候面试都会问下面的问题。

在Java中怎么解决生产者——消费者问题，当然有很多解决方法，我已经分享了一种用阻塞队列实现的方法。

有些时候他们甚至会问怎么实现哲学家进餐问题。

6）用Java编程一个会导致死锁的程序，你将怎么解决？

这是我最喜欢的Java线程面试问题，因为即使死锁问题在写多线程并发程序时非常普遍，但是很多侯选者并不能写deadlockfreecode（无死锁代码？

），他们很挣扎。

只要告诉他们，你有N个资源和N个线程，并且你需要所有的资源来完成一个操作。

为了简单这里的n可以替换为2，越大的数据会使问题看起来更复杂。

通过避免Java中的死锁来得到关于死锁的更多信息。

7）什么是原子操作，Java中的原子操作是什么？

非常简单的java线程面试问题，接下来的问题是你需要同步一个原子操作。

java.util.concurrent.atomic包中提供了以下原子类,它们是线程安全的类,但是它们并不是通过同步和锁来实现的,原子变量的操作会变为平台提供的用于并发访问的硬件原语.

AtomicBoolean--原子布尔

AtomicInteger--原子整型

AtomicIntegerArray--原子整型数组

AtomicLong--原子长整型

AtomicLongArray--原子长整型数组

AtomicReference--原子引用

AtomicReferenceArray--原子引用数组

AtomicMarkableReference--原子标记引用

AtomicStampedReference--原子戳记引用

AtomicIntegerFieldUpdater--用来包裹对整形volatile域的原子操作

AtomicLongFieldUpdater--用来包裹对长整型volatile域的原子操作

AtomicReferenceFieldUpdater--用来包裹对对象volatile域的原子操作

8）Java中的volatile关键是什么作用？

怎样使用它？

在Java中它跟synchronized方法有什么不同？

自从Java5和Java内存模型改变以后，基于volatile关键字的线程问题越来越流行。

应该准备好回答关于volatile变量怎样在并发环境中确保可见性、顺序性和一致性。

9）什么是竞争条件？

你怎样发现和解决竞争？

时间片

多个线程之间通过抢占时间片的方式进行线程的“同时”操作

比如有1秒的时间，现在有两个线程都需要进行操作，那么这两个线程会抢占时间片，谁抢到谁执行

这是一道出现在多线程面试的高级阶段的问题。

大多数的面试官会问最近你遇到的竞争条件，以及你是怎么解决的。

有些时间他们会写简单的代码，然后让你检测出代码的竞争条件。

可以参考我之前发布的关于Java竞争条件的文章。

在我看来这是最好的java线程面试问题之一，它可以确切的检测候选者解决竞争条件的经验，orwritingcodewhichisfreeofdataraceoranyotherracecondition（这句whichisfreeofdatarace不会翻译）。

关于这方面最好的书是《ConcurrencypracticesinJava》。

10）你将如何使用threaddump？

你将如何分析Threaddump？

ThreadDump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显示所有线程在某一点状态的thread-dump的能力。

虽然各个Java虚拟机threaddump打印输出格式上略微有一些不同，但是Threaddumps出来的信息包含线程；线程的运行状态、标识和调用的堆栈；调用的堆栈包含完整的类名，所执行的方法，如果可能的话还有源代码的行数。

在UNIX中你可以使用kill-3，然后threaddump将会打印日志，在windows中你可以使用”CTRL+Break”。

非常简单和专业的线程面试问题，但是如果他问你怎样分析它，就会很棘手。

jstackDump日志文件中的线程状态

dump文件里，值得关注的线程状态有：

死锁，Deadlock（重点关注）

执行中，Runnable

等待资源，Waitingoncondition（重点关注）

等待获取监视器，Waitingonmonitorentry（重点关注）

暂停，Suspended

对象等待中，Object.wait（）或TIMED_WAITING

阻塞，Blocked（重点关注）

停止，Parked

11）为什么我们调用start（）方法时会执行run（）方法，为什么我们不能直接调用run（）方法？

这是另一个非常经典的java多线程面试问题。

这也是我刚开始写线程程序时候的困惑。

现在这个问题通常在电话面试或者是在初中级Java面试的第一轮被问到。

这个问题的回答应该是这样的，当你调用start（）方法时你将创建新的线程，并且执行在run（）方法里的代码。

但是如果你直接调用run（）方法，它不会创建新的线程也不会执行调用线程的代码。

阅读我之前写的《start与run方法的区别》这篇文章来获得更多信息。

12）Java中你怎样唤醒一个阻塞的线程？

这是个关于线程和阻塞的棘手的问题，它有很多解决方法。

如果线程遇到了IO阻塞，我并且不认为有一种方法可以中止线程。

如果线程因为调用wait（）、sleep（）、或者join（）方法而导致的阻塞，你可以中断线程，并且通过抛出InterruptedException来唤醒它。

我之前写的《Howtodealwithblockingmethodsinjava》有很多关于处理线程阻塞的信息。

13）在Java中CycliBarriar和CountdownLatch有什么区别？

这个线程问题主要用来检测你是否熟悉JDK5中的并发包。

这两个的区别是CyclicBarrier可以重复使用已经通过的障碍，而CountdownLatch不能重复使用。

14）什么是不可变对象，它对写并发应用有什么帮助？

另一个多线程经典面试问题，并不直接跟线程有关，但间接帮助很多。

这个java面试问题可以变的非常棘手，如果他要求你写一个不可变对象，或者问你为什么String是不可变的。

15）你在多线程环境中遇到的共同的问题是什么？

你是怎么解决它的？

多线程和并发程序中常遇到的有Memory-interface、竞争条件、死锁、活锁和饥饿。

问题是没有止境的，如果你弄错了，将很难发现和调试。

这是大多数基于面试的，而不是基于实际应用的Java线程问题。