Android多线程_android 多线程

Android之多线程，包括线程、Java同步问题、阻塞队列、线程池、AsyncTask、HandlerThread、IntentService等内容。

本文是我一点点归纳总结的干货，但是难免有疏忽和遗漏，希望不吝赐教。
转载请注明链接：https://blog.csdn.net/feather_wch/article/details/79132183

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Android多线程(88题)

版本号: 2018/9/18(10:10)

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问题汇总

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线程(13)

1、什么是进程

1. 系统分配资源的最小单位
2. 进程就是程序运行的实体

2、什么是线程

1. 系统调度的最小单位
2. 一个进程中可以包含多个线程
3. 线程拥有各自的计数器、堆栈和局部变量等属性，能够访问共享的内存变量

3、线程的好处

1. 比进程的资源消耗要小，效率要更高
2. 多线程的并发性能减少程序的响应时间
3. 多线程能简化程序的结构，使程序便于理解和维护

4、线程的状态有哪些?

5、线程如何从新建状态进入可运行状态？

Thread.start()

6、线程如何从可运行状态到阻塞状态

1. 线程在请求锁的时候会进入阻塞状态
2. 线程一旦得到锁会返回到可运行状态

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备注：

如下题目中的Object.wait()是指具体对象调用wait等方法---someObject.wait()，Thread.join是指具体线程调用该方法—childThread.join()

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7、线程如何从可运行状态切换到等待状态

1. 进入等待：Object.wait()---当前线程进入等待状态（当前线程需要已经获得过锁，且调用后会失去锁）、Thread.join()---父线程会等待子线程
2. 退出：Object.notify()和Object.notifyAll()

8、线程如何从可运行状态切换到超时等待状态

1. 进入：Thread.sleep(long)、Thread.join(long)---让父线程等待子线程，子线程结束后父线程才继续执行、Object.wait(long)
2. 退出：Object.notify()、Object.notifyAll()或者超时退出

9、线程如何从可运行状态切换到终止状态

1. 执行完毕
2. 异常退出

10、Object.notify()、Object.notifyAll()之间的区别

Object.notify(): 随机唤醒一个wait线程，调用该方法后只有一个线程会由等待池进入锁池。
Object.notifyAll(): 会将对象等待池中的所有线程都进入锁池，进行竞争。竞争到的线程会继续执行，在释放掉对象锁后，锁池中的线程会继续开始竞争。（进入到锁池的线程，不会再进入等待池）

11、等待池和锁池是什么？

1. 等待池：线程调用对象的wait方法后，会释放该对象的锁，然后进入到该对象的等待池中。
2. 锁池：线程想要获得对象的锁，但是此时锁已经被其他线程拥有，这些线程就会进入到该对象的锁池中。

12、创建线程的三种方法

1. 继承Thread，重写run方法
2. 实现Runnable接口，并实现该接口的run方法
3. 实现Callable接口(Executor框架中的内容，优势是能在任务结束后提供一个返回值，Runnable无法这样做)，重写call方法。
4. 推荐第二种Runnable接口的方法，因为继承Thread没有必要。

13、终止线程的两种方法

1. 调用Thread.interrupted()设置中断标志位，并通过Thread.currentThread().isInterrupted()检查标志位。缺点：被中断的线程不一定会终止
2. 在run()方法中设置boolean标志位(需要volatile修饰为易变变量)：条件满足时跳出循环，run运行结束，thread安全终止

14、实现Callable接口创建多线程

1-实现Callable接口，重写run方法。
2-使用FutureTask进行包装，并且执行

// 1、实现Callable接口，并用futureTask包装。
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                // TODO sth，并返回结果。
                Integer result = 1;
                return result;
            }
        });
// 2、开启线程并且执行任务
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();

// 3、获取到线程执行的返回值
        Integer result = futureTask.get();
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同步(8)

1、重入锁是什么？(3)

1. 重入锁ReentrantLock在Java SE 5.0引入
2. 该锁支持一个线程对资源的重复加锁
3. 一个线程在锁住锁对象后，其他任何线程都无法进入Lock语句

  val mLock = ReentrantLock()
  mLock.lock()
  try {
      //需要同步的操作
  }finally {
      mLock.unlock() //finally中进行解锁，避免死锁问题
  }
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2、可重入锁的用途？

1. 阻塞队列就是使用ReentrantLock实现的。

3、条件对象/条件变量的作用(4)

1. 用于管理那些获得锁却因部分条件不满足而无法正常工作的线程
2. 可以通过newCondition获得锁lock的条件变量（和ReentrantLock配合使用）
3. 条件对象调用await方法，当前线程就会阻塞并且放弃该锁
4. await线程会进入阻塞状态，直到另一个线程，调用同一条件对象的signalAll()方法，之后等待的所有线程通过竞争条件去抢锁

        //1. 可重入锁
            val mLock = ReentrantLock()
            mLock.lock()
        //2. 条件变量
            val condition = mLock.newCondition()
            try {
                while(条件不满足){
        //3. await进入Block状态
                    condition.await()
                }
        //4. 条件满足方会进行后续操作
                        //...
        //5. 操作完成后调用同一条件变量的signalAll去激活等待该条件的线程
                condition.signalAll()
            }finally {
                mLock.unlock() //finally中进行解锁，避免死锁问题
            }
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4、synchronized同步方法(4)

1. Lock和condition提供了高度的锁定控制，然而大多数情况下不需要这样麻烦
2. 从Java 1.0开始，每个对象都有一个内部锁
3. 当一个方法使用synchronized修饰，意味着线程必须获得内部锁，才能调用该方法

synchronized public void doSth() throws InterruptedException{
    //1. 条件不满足，进入Block状态
    while(条件不满足){
        wait();
    }
    //2. 条件满足方会进行后续操作
        //...
    //3. 解除该锁，并通知所有阻塞的线程
    notifyAll();
}
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4. 备注：Kotlin学的不深，暂时没找到Kotlin中同步的方法，就用Java实现

5、同步代码块的使用(1)和问题(2)

1. java中可以通过给一个Object对象上锁，来使用代码块
2. 同步代码块非常脆弱不推荐
3. 一般实现同步，最好使用java.util.concurrent包下提供的类，例如阻塞队列

Object object = new Object();
synchronized (object){
    //进行处理, 不推荐使用
}
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6、synchronized方法和synchronized同步代码块的区别？

1. 用synchronized修饰符修饰的方法就是同步方法
2. synchronized代码块需要一个对象锁

7、死锁是什么？

死锁是指两个或者两个以上线程/进程进行资源竞争时出现了阻塞现象，如果没有外力帮助，它们都将无法继续工作下去，此时系统处于死锁状态。

8、可能出现死锁的场景

1. 可重入锁ReentrantLock在mLock.lock()后如果出现异常，但是没有在try-catch的finally中没有执行mLock.unLock()就会导致死锁。
2. notify比notifyAll更容易出现死锁

Java中的volatile(13)

1、Java的堆内存是什么？(2)

1. 堆内存用于存储对象实例
2. 堆内存被所有线程所共享: 会存在内存可见性问题

2、 Java中的局部变量、方法定义的参数是否会被线程所共享？

1. 局部变量、方法定义的参数则不会在线程间共享：不存在内存可见性问题，也不会受到内存模型影响，

3、Java内存模型的作用

1. Java内存模型控制线程之间的通信，决定了一个线程对共享内存的写入何时对另一个线程可见。
2. 定义了线程和主存之间的抽象关系：
   1. 线程之间的共享变量存储在主存中，每个线程都有一个私有的本地内存，本地内存中存储了该该线程贡献变量的副本，
   2. 本地内存是Java内存模型中的抽象概念，实际上并不存在，覆盖了缓存、写缓存区、寄存器等区域。

4、Java内存模型图

5、线程间共享变量的通信需要满足的步骤?(2)

A、B线程之间数据通信，需要满足两个步骤：

1. 第一步线程A将本地更新过的共享数据刷新到主存中；
2. 第二步线程B到主存中读取已经刷新的最新共享数据

6、可见性是什么？

1. 可见性是指线程修改的状态能否立即对另一个线程可见
2. volatile修饰的变量，在发生变化后会立即更新到主存，已保证共享数据的可见性

7、volatile关键字的作用

1. 能保证有序性：禁止指令重新排序，之前的指令不会在volatile之后执行，之后指令也不会在之前执行
2. 保证可见性：更新的数据立即可见
3. 不保证原子性

8、有序性是什么？(2)

1. Java中编译器和处理器能对指令的顺序重新排序，可不会影响单个线程执行的正确性，却无法保证多线程并发的正确性。
2. 保证多线程并发的正确性就需要保证有序性

9、如何能保证有序性？(2)

1.volatile能保证有序性
2. synchronized和Lock也能保证有序性

10、原子性是什么？

1. 对基本数据类型变量的赋值和读取是原子性操作-要么不执行，要么不会被中断。

  x = 3; //原子操作
  y = x; //非原子操作：复制，并且存储
  x++;  //非原子操作: 读取x，自加，存储
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11、如何保证操作的原子性？

1. java,util.concurrent.atomic包中很多类使用高效的机器级别指令来保证操作的原子性
2. AtomicInteger的incrementAndGet/decrementAndGet()提供原子性自加/自减-可以作为共享计数器而无需同步
3. AtomicBoolean、AtomicLong、AtomicReference等类也都是原子性操作
4. 原子性操作类应该由开发并发工具的程序员使用，而不是应用程序员使用

12、使用volatile的典型场景

1. 状态标志：如线程run方法中通过标志位判断是否终止线程，就比使用synchonized要简单和高效(通过synchronized也可以实现，但是该场景使用volatile性能更高)
2. 双重检查模式(DCL): 应用于单例模式的getInstance保证实例唯一。DLC资源利用率高，第一次加载反应稍慢，在高并发情况下有一定缺陷

13、部分场景下使用volatile取代synchronized的要点

1. synchronized能提供同步保护，却会影响性能。一定场景下可以用volatile替换。
2. volatile无法保证原子性，必须具备两个条件才可以替换
3. 条件1:对变量的写操作不依赖于当前值(不能自增、自减)
4. 条件2:该变量没有包含在具有其他变量的不等式中(例如,volatile a,b, 不等式a<b无法保证线程安全)
5. 总结：变量独立于其他变量，也独立于自己本身之前的数值

阻塞队列(10)

1、什么是阻塞队列

1. 阻塞队列常应用于生产者-消费者模型
2. 阻塞队列需要满足1：队列中没有数据时，消费者端的所有线程全部自动阻塞(挂起)
3. 阻塞队列需要满足2：队列中填满数据时，生产者端的所有线程都自动阻塞

2、阻塞队列(BlockingQueue)核心方法

1. 放入数据：
   1. offer(object)，可以存入，返回true；不可以存入，返回false。该方法不会阻塞当前线程
   2. put(Object), 阻塞队列有空间，则存入；没有空间，当前线程阻塞，直至阻塞队列有空间存放数据。
2. 获取数据：
   1. poll(time):从阻塞队列中将首位对象取出。若不能取出，再等待time的时间。取不到就返回null
   2. take():取走队列中首位数据。若队列为空，则当前线程阻塞，直到队列中有数据，并且返回该数据。
   3. drainTo(): 一次性取走所有可用数据。无需多次加锁操作，提高效率。

3、Java中7种阻塞队列的要点

4、阻塞队列ArrayBlockingQueue实现原理

1. 内部维护一个Object类型的数组
2. lock所采用的可重入锁(ReentrantLock)

5、ArrayBlockingQueue的put()源码解析和要点

/**
 *  存放数据
 *    1-有空间存放，就直接存入数据
 *    2-没有空间存放，当前线程阻塞到有多余空间，再存入
 */
public void put(E e) throws InterruptedException {
    Objects.requireNonNull(e);
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    //1. 获取锁，并且是可中断的锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        //2. 判断数组是否已满
        while (count == items.length){
            //3. 已满，条件变量(notFull)阻塞当前线程
            notFull.await();
        }
        //4. 未满，将元素插入数组
        enqueue(e);
    } finally {
        //5. 最后解锁
        lock.unlock();
    }
}
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6、ArrayBlockingQueue的enqueue()源码解析和要点

private void enqueue(E x) {
    //1. 在putIndex下标处放入元素
    final Object[] items = this.items;
    items[putIndex] = x;
    //2. 插入后若已经到数组尾部，则从头部开始(puIndex = 0)
    if (++putIndex == items.length) putIndex = 0;
    count++;
    //3. 解锁条件变量-notEmpty-唤醒正在等待获取元素的线程
    notEmpty.signal();
}
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7、ArrayBlockingQueue的take()源码解析和要点

/**
 *  取走队列中首位元素。
 *    1-队列为空，当前线程阻塞，直到队列中有数据，并且返回该数据
 */
public E take() throws InterruptedException {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    //1. 获得锁-可中断锁
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        //2. 若队列为空，阻塞，直到队列中有数据
        while (count == 0)
            notEmpty.await();
        //3. 队列不为空，获取数据
        return dequeue();
    } finally {
        //4. 解锁
        lock.unlock();
    }
}
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8、ArrayBlockingQueue的dequeue()源码解析和要点

/**
 * 取出元素，仅仅在获得锁时被调用
 */
private E dequeue() {
    //1. 取出元素
    final Object[] items = this.items;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E x = (E) items[takeIndex];
    items[takeIndex] = null;
    if (++takeIndex == items.length) takeIndex = 0;
    count--;
    if (itrs != null)
        itrs.elementDequeued();
    //2. 激活等待notFull条件的线程
    notFull.signal();
    return x;
}
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阻塞队列：消费者模型

9、非阻塞队列实现消费者模型源码：

public class Main {
    private int queueSize = 10;
    private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue(queueSize);
    public static void main(String args[]){
        Main main = new Main();
        Consumer consumer = main.new Consumer();
        consumer.start();
        Producer producer = main.new Producer();
        producer.start();
    }

    class Consumer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                synchronized (queue){
                    while(queue.size() == 0){
                        System.out.println("仓库中没有产品");
                        try {
                            queue.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    Integer product = queue.poll();
                    System.out.println("消耗产品："+product);
                    queue.notify();
                }
            }
        }
    }

    class Producer extends Thread{
        int product = 0;
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                synchronized (queue){
                    while(queue.size() == queueSize){
                        System.out.println("仓库已满");
                        try {
                            queue.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                            queue.notify();
                        }
                    }
                    queue.offer(product);
                    System.out.println("生产产品："+product);
                    product++;
                    queue.notify();
                }
            }
        }
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10、阻塞队列实现消费者模型(核心代码)：

使用阻塞队列就不需要处理锁，实现简单

    private int queueSize = 10;
    private ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue(queueSize);

    class Consumer extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                int product = -1;
                try {
                    product = queue.take();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("消耗产品："+product);
            }
        }
    }

    class Producer extends Thread{
        int product = 0;
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                try {
                    queue.put(product);
                    System.out.println("生产产品："+product);
                    product++;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
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线程池(16)

1、为什么需要线程池？

1. 每个线程的创建/销毁都有一定开销，通过维护一定量的线程就可以减少这些开销。
2. 线程各自为政，难以控制管理。

2、Executor框架的作用？

1. Java 1.5开始提供Executor框架用于把任务提交和任务处理解耦
2. 任务的提交：交给Runnable、Callable处理。
3. 任务的处理：交给Executor框架。
4. Executor框架核心是ThreadPoolExecutor-也就是线程池的核心实现类

3、ThreadPoolExecutor的作用

1. ThreadPoolExecutor可以创建一个线程池

4、ThreadPoolExecutor构造方法的七个参数的作用？

5、饱和策略有哪些？(4)

1. AbordPolicy:无法处理任务时，抛出异常
2. CallerRunsPolicy:调用者所在线程处理任务；
3. DiscardPolicy:将不能执行的任务删除;
4. DiscardOldestPolicy:丢弃队列最老的任务，并执行当前任务

6、线程池的处理流程和原理

7、进入任务队列中的任务会被如何处理？

1. 任务队列中的任务，会在有核心/非核心线程空闲时，被取走并处理

8、线程池的4种常用种类

1. FixedThreadPool: 可重用固定线程数的线程池
2. CachedThreadPool: 根据需要创建线程的线程池
3. SingleThreadExecutor：使用单个工作线程的线程池
4. ScheduledThreadPool：能实现定时和周期性任务的线程池

9、FixedThreadPool的特点

1. 只有核心线程且数量固定(通过够早的参数指定)，没有非核心线程数(corePoolSize = maximumPoolSize)
2. 多余的线程会被立即终止(keepAliveTime = 0L)
3. 任务队列使用无界阻塞队列(LinkedBlockingDeque)
4. 思路:当线程数达到corePoolSize时，就将任务存储在任务队列中，且等待空闲线程去执行

10、CachedThreadPool

1. 没有核心线程(corePoolSize = 0)
2. 非核心线程无限(maximumPoolSize = Integer.MAX_VALUE)
3. 空闲线程等待新任务时间为60s(keepAliveTime = 60L)
4. 阻塞队列采用SynchronousQueue-不存储元素的阻塞队列，每个线程插入操作必须等待另一个线程的移除操作，反之亦然。
5. 思路：每次提交的任务都会立即有线程去执行。线程一旦空闲，会等待60s。
6. 特点：适合大量需要立即处理，并且耗时较少的任务。

11、SingleThreadPool

1. 只有一个核心线程，没有非核心线程(corePoolSize=maximumPoolSize=1)
2. 其余参数和FixedThreadPool一致
3. 流程：新提交的任务，若没有核心线程则创建并执行该任务，若核心线程正在处理任务则将新任务提交至阻塞队列中，等待处理。
4. 特点：保证所有任务都在一个线程中按顺序处理。

12、ScheduledThreadPool(定时和周期性任务)

1. 核心线程数由corePoolSize决定
2. 阻塞队列使用无界的DelayedWorkQueue，因此没有非核心线程(第二个参数无效0)
3. 每个要执行的任务被包装成ScheduledFutureTask，放入任务队列。等待线程执行
4. DelayedWorkQueue会对任务进行排序，最需要执行的放在最前方。
5. 不同：任务执行后，会更改ScheduledFutureTask的time变量为下次执行的时间，并放回到队列中

13、新建线程时，必须通过线程池提供(AsyncTask或者ThreadPoolExecutor), 不应该在应用中自行显式创建线程。

14、线程池创建的三种方法？

1. Executors:

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
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2. ThreadPoolExecutor:

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(xxx);
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3. 其他常见线程池如：ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor mScheduledThreadPoolExecutor = new ScheduledThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, sThreadFactory);
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15、线程池的创建为什么不能使用Executors创建？

1. FixedThreadPool和SingleThreadPool：允许的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求，导致OOM。
2. CachedThreadPool和ScheduledThreadPool：允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE,可能会导致创建大量的线程，导致OOM。

16、ScheduledThreadPool会出现创建大量线程的问题反思

1. ScheduledThreadPool构造方法里面的确将线程最大数设置为Integer.MAX
2. 但是使用的阻塞队列是DelayedWorkQueue, 该队列是无界队列（会自动扩容）
3. 根据线程池的处理流程，永远不会出现任务数 >= 核心线程数 + 任务队列总数的情况，因此根本是用不到 线程数最大为Integer.MAX这个参数

补充题(28)

1、Thread的run()和start()的区别

1. start()会让线程去排队(处于就绪状态)，之后会调用run()
2. run()是线程需要执行的内容

2、Synchronized三种应用的锁是什么？

• Java中每一个对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础：
  1. 普通同步方法，锁是当前实例对象
  2. 静态同步方法，锁是当前类的class对象
  3. 同步方法块，锁是括号里面的对象

3、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？

考察对Join是否熟悉：父线程会等待子线程运行结束

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
              /**
                * T2：T3等待T2执行完毕
                */
                Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                       /**
                        * T1：T2等待T1执行完毕
                        */
                        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                System.out.println("Thread 1 stopped");
                            }
                        });
                        thread1.start();
                        // T2等待T1执行完毕
                        thread1.join();

                        System.out.println("Thread 2 stopped");
                    }
                });
                thread2.start();
                //T3等待T1执行完毕
                thread2.join();

                System.out.println("Thread 3 stopped");
            }
});
thread3.start();

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4、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？

5、在java中wait和sleep方法的不同？

6、用Java实现阻塞队列。

7、用Java写代码来解决生产者——消费者问题。

8、用Java编程一个会导致死锁的程序，你将怎么解决？

9、什么是原子操作，Java中的原子操作是什么？如何同步一个原子操作？

10、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？

11、什么是竞争条件？你怎样发现和解决竞争？

12、你将如何使用thread dump？你将如何分析Thread dump？

13、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？

14、Java中你怎样唤醒一个阻塞的线程？

15、在Java中CycliBarriar和CountdownLatch有什么区别？

16、什么是不可变对象，它对写并发应用有什么帮助？

17、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？

18、在java中绿色线程和本地线程区别？

19、线程与进程的区别？

20、什么是多线程中的上下文切换？

21、死锁与活锁的区别，死锁与馅饼的区别？

22、Java中用到的线程调度算法是什么？

23、在Java中什么是线程调度？

24、在线程中你怎么处理不可捕捉异常？

25、什么是线程组，为什么在Java中不推荐使用？

26、为什么使用Executor框架比使用应用创建和管理线程好？

27、在Java中Executor和Executors的区别？

28、如何在Windows和Linux上查找哪个线程使用的CPU时间最长？

Java并发进阶

参考资料

1. AsyncTask的缺陷和问题
2. AsyncTask的解析
3. IntentService
4. volatile有什么用？如何解决的DLC问题？
5. Java并发编程深入理解-Synchronized和volatile原理
6. 深入理解Synchronized

面试题

1. java多线程编程题之连续打印abc的几种解法
2. 15个顶级多线程面试题及答案
3.