Java 线程面试题总结2022

Posted 2023-04-06 半身风雪

作者：半身风雪

简介：连续写了七篇【Java多线程系列】的知识点，如果没有写完全，请留言指点，我们一起共同学习探讨。

第一篇：Java线程之间的共享和协作
第二篇：Java 天生就是多线程
第三篇：ThreadLocal进阶解析
第四篇：CAS 原理解析
第五篇：阻塞队列原理解析
第六篇：线程池原理解析
第七篇：并发编程归纳总结

Java 线程面试题总结2022

• 一、sychronied 修饰普通方法和静态方法的区别？什么是可见性?
• 二、锁分为哪几类。
• 三、CAS 无锁编程的原理。
• 四、ReentrantLock 的实现原理。
• 五、AQS 原理。

分享Java后端开发面试题总结

ThreadLocal(线程变量副本)

Synchronized实现内存共享，ThreadLocal为每个线程维护一个本地变量。

采用空间换时间，它用于线程间的数据隔离，为每一个使用该变量的线程提供一个副本，每个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其他线程的副本冲突。

ThreadLocal类中维护一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值为对应线程的变量副本。

ThreadLocal在Spring中发挥着巨大的作用，在管理Request作用域中的Bean、事务管理、任务调度、AOP等模块都出现了它的身影。

Spring中绝大部分Bean都可以声明成Singleton作用域，采用ThreadLocal进行封装，因此有状态的Bean就能够以singleton的方式在多线程中正常工作了。

Java内存模型：

Java虚拟机规范中将Java运行时数据分为六种。

2.Java虚拟机栈：线程私有的，与线程生命周期相同，用于存储局部变量表，操作栈，方法返回值。局部变量表放着基本数据类型，还有对象的引用。

3.本地方法栈：跟虚拟机栈很像，不过它是为虚拟机使用到的Native方法服务。

4.Java堆：所有线程共享的一块内存区域，对象实例几乎都在这分配内存。

5.方法区：各个线程共享的区域，储存虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，编译后的代码。

6.运行时常量池：代表运行时每个class文件中的常量表。包括几种常量：编译时的数字常量、方法或者域的引用。

“你能不能谈谈，java GC是在什么时候，对什么东西，做了什么事情？”

在什么时候：

1.新生代有一个Eden区和两个survivor区，首先将对象放入Eden区，如果空间不足就向其中的一个survivor区上放，如果仍然放不下就会引发一次发生在新生代的minor GC，将存活的对象放入另一个survivor区中，然后清空Eden和之前的那个survivor区的内存。在某次GC过程中，如果发现仍然又放不下的对象，就将这些对象放入老年代内存里去。

2.大对象以及长期存活的对象直接进入老年区。

3.当每次执行minor GC的时候应该对要晋升到老年代的对象进行分析，如果这些马上要到老年区的老年对象的大小超过了老年区的剩余大小，那么执行一次Full GC以尽可能地获得老年区的空间。

对什么东西：从GC Roots搜索不到，而且经过一次标记清理之后仍没有复活的对象。

做什么：

新生代：复制清理；

老年代：标记-清除和标记-压缩算法；

永久代：存放Java中的类和加载类的类加载器本身。

GC Roots都有哪些：

1.虚拟机栈中的引用的对象

2.方法区中静态属性引用的对象，常量引用的对象

3.本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

Synchronized 与Lock都是可重入锁，同一个线程再次进入同步代码的时候.可以使用自己已经获取到的锁。

Synchronized是悲观锁机制，独占锁。而Locks.ReentrantLock是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。

ReentrantLock适用场景

1.某个线程在等待一个锁的控制权的这段时间需要中断。

2.需要分开处理一些wait-notify，ReentrantLock里面的Condition应用，能够控制notify哪个线程，锁可以绑定多个条件。

3.具有公平锁功能，每个到来的线程都将排队等候。

StringBuffer是线程安全的，每次操作字符串，String会生成一个新的对象，而StringBuffer不会；StringBuilder是非线程安全的。

fail-fast：机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件。

例如：当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中，若该集合的内容被其他线程所改变了；那么线程A访问集合时，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。

happens-before:如果两个操作之间具有happens-before 关系，那么前一个操作的结果就会对后面一个操作可见。

1.程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens- before 于该线程中的任意后续操作。

2.监视器锁规则：对一个监视器锁的解锁，happens- before 于随后对这个监视器锁的加锁。

3.volatile变量规则：对一个volatile域的写，happens- before于任意后续对这个volatile域的读。

4.传递性：如果A happens- before B，且B happens- before C，那么A happens- before C。

5.线程启动规则：Thread对象的start()方法happens- before于此线程的每一个动作。

Volatile和Synchronized四个不同点：

1 粒度不同，前者锁对象和类，后者针对变量

2 syn阻塞，volatile线程不阻塞

3 syn保证三大特性，volatile不保证原子性

4 syn编译器优化，volatile不优化

volatile具备两种特性：

1.保证此变量对所有线程的可见性，指一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可见的，但并不是多线程安全的。

2.禁止指令重排序优化。 

Volatile如何保证内存可见性: 

1.当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存。 
2.当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。

同步：就是一个任务的完成需要依赖另外一个任务，只有等待被依赖的任务完成后，依赖任务才能完成。

异步：不需要等待被依赖的任务完成，只是通知被依赖的任务要完成什么工作，只要自己任务完成了就算完成了，被依赖的任务是否完成会通知回来。（异步的特点就是通知）。

阻塞：CPU停下来等一个慢的操作完成以后，才会接着完成其他的工作。

非阻塞：非阻塞就是在这个慢的执行时，CPU去做其他工作，等这个慢的完成后，CPU才会接着完成后续的操作。

非阻塞会造成线程切换增加，增加CPU的使用时间能不能补偿系统的切换成本需要考虑。

CAS（Compare And Swap） 无锁算法：

CAS是乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。

线程池的作用：

在程序启动的时候就创建若干线程来响应处理，它们被称为线程池，里面的线程叫工作线程。

第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。

第三：提高线程的可管理性。

常用线程池：ExecutorService 是主要的实现类，其中常用的有

Executors.newSingleThreadPool(),newFixedThreadPool(),newcachedTheadPool(),newScheduledThreadPool()。

类加载器工作机制：

1.装载：将Java二进制代码导入jvm中，生成Class文件。

2.连接：a）校验：检查载入Class文件数据的正确性 b）准备：给类的静态变量分配存储空间 c）解析：将符号引用转成直接引用。

3：初始化：对类的静态变量，静态方法和静态代码块执行初始化工作。

双亲委派模型：类加载器收到类加载请求，首先将请求委派给父类加载器完成。

用户自定义加载器->应用程序加载器->扩展类加载器->启动类加载器。

一致性哈希：

Memcahed缓存：

数据结构：key,value对

使用方法：get,put等方法

Redis数据结构: String—字符串（key-value 类型）

Hash—字典(hashmap) Redis的哈希结构可以使你像在数据库中更新一个属性一样只修改某一项属性值。

List—列表 实现消息队列

Set—集合 利用唯一性

Sorted Set—有序集合 可以进行排序

可以实现数据持久化

索引：B+，B-,全文索引

Mysql的索引是一个数据结构，旨在使数据库高效的查找数据。

常用的数据结构是B+Tree，每个叶子节点不但存放了索引键的相关信息还增加了指向相邻叶子节点的指针，这样就形成了带有顺序访问指针的B+Tree，做这个优化的目的是提高不同区间访问的性能。

什么时候使用索引：

1.经常出现在group by,order by和distinc关键字后面的字段

2.经常与其他表进行连接的表，在连接字段上应该建立索引

3.经常出现在Where子句中的字段

4经常出现用作查询选择的字段

Spring IOC （控制反转，依赖注入）

Spring支持三种依赖注入方式，分别是属性（Setter方法）注入，构造注入和接口注入。

在Spring中，那些组成应用的主体及由Spring IOC容器所管理的对象被称之为Bean。

Spring的IOC容器通过反射的机制实例化Bean并建立Bean之间的依赖关系。

简单地讲，Bean就是由Spring IOC容器初始化、装配及被管理的对象。

获取Bean对象的过程，首先通过Resource加载配置文件并启动IOC容器，然后通过getBean方法获取bean对象，就可以调用他的方法。

Spring Bean的作用域：

Singleton：Spring IOC容器中只有一个共享的Bean实例，一般都是Singleton作用域。

Prototype：每一个请求，会产生一个新的Bean实例。

Request：每一次http请求会产生一个新的Bean实例。

代理的共有优点：业务类只需要关注业务逻辑本身，保证了业务类的重用性。

Java静态代理：

代理对象和目标对象实现了相同的接口，目标对象作为代理对象的一个属性，具体接口实现中，代理对象可以在调用目标对象相应方法前后加上其他业务处理逻辑。

缺点：一个代理类只能代理一个业务类。如果业务类增加方法时，相应的代理类也要增加方法。

Java动态代理：

Java动态代理是写一个类实现InvocationHandler接口，重写Invoke方法，在Invoke方法可以进行增强处理的逻辑的编写，这个公共代理类在运行的时候才能明确自己要代理的对象，同时可以实现该被代理类的方法的实现，然后在实现类方法的时候可以进行增强处理。

实际上：代理对象的方法 = 增强处理 + 被代理对象的方法

JDK和CGLIB生成动态代理类的区别：

JDK动态代理只能针对实现了接口的类生成代理（实例化一个类）。此时代理对象和目标对象实现了相同的接口，目标对象作为代理对象的一个属性，具体接口实现中，可以在调用目标对象相应方法前后加上其他业务处理逻辑。

CGLIB是针对类实现代理，主要是对指定的类生成一个子类（没有实例化一个类），覆盖其中的方法 。

Spring AOP应用场景

性能检测，访问控制，日志管理，事务等。

默认的策略是如果目标类实现接口，则使用JDK动态代理技术，如果目标对象没有实现接口，则默认会采用CGLIB代理。

SpringMVC运行原理

1.客户端请求提交到DispatcherServlet

2.由DispatcherServlet控制器查询HandlerMapping，找到并分发到指定的Controller中。

3.Controller调用业务逻辑处理后，返回ModelAndView。

4.DispatcherServlet查询一个或多个ViewResoler视图解析器，找到ModelAndView指定的视图。

5.视图负责将结果显示到客户端。

一个Http请求

DNS域名解析 --> 发起TCP的三次握手 --> 建立TCP连接后发起http请求 --> 服务器响应http请求，浏览器得到html代码 --> 浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css、图片等） --> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户。

设计存储海量数据的存储系统：设计一个叫“中间层”的一个逻辑层，在这个层，将数据库的海量数据抓出来，做成缓存，运行在服务器的内存中，同理，当有新的数据到来，也先做成缓存，再想办法，持久化到数据库中，这是一个简单的思路。主要的步骤是负载均衡，将不同用户的请求分发到不同的处理节点上，然后先存入缓存，定时向主数据库更新数据。读写的过程采用类似乐观锁的机制，可以一直读（在写数据的时候也可以），但是每次读的时候会有个版本的标记，如果本次读的版本低于缓存的版本，会重新读数据，这样的情况并不多，可以忍受。

Session与Cookie：Cookie可以让服务端跟踪每个客户端的访问，但是每次客户端的访问都必须传回这些Cookie，如果Cookie很多，则无形的增加了客户端与服务端的数据传输量，而Session则很好地解决了这个问题，同一个客户端每次和服务端交互时，将数据存储通过Session到服务端，不需要每次都传回所有的Cookie值，而是传回一个ID，每个客户端第一次访问服务器生成的唯一的ID，客户端只要传回这个ID就行了，这个ID通常为NAME为JSESSIONID的一个Cookie。这样服务端就可以通过这个ID，来将存储到服务端的KV值取出了。

Session和Cookie的超时问题，Cookie的安全问题

分布式Session框架

1.配置服务器，Zookeeper集群管理服务器可以统一管理所有服务器的配置文件

2.共享这些Session存储在一个分布式缓存中，可以随时写入和读取，而且性能要很好，如Memcache，Tair。

3.封装一个类继承自HttpSession，将session存入到这个类中然后再存入分布式缓存中

4由于Cookie不能跨域访问，要实现Session同步，要同步SessionID写到不同域名下。

适配器模式：将一个接口适配到另一个接口，Java I/O中InputStreamReader将Reader类适配到InputStream，从而实现了字节流到字符流的准换。

装饰者模式：保持原来的接口，增强原来有的功能。

FileInputStream 实现了InputStream的所有接口，BufferedInputStreams继承自FileInputStream是具体的装饰器实现者，将InputStream读取的内容保存在内存中，而提高读取的性能。

Spring事务配置方法：

1.切点信息，用于定位实施事物切面的业务类方法

2.控制事务行为的事务属性，这些属性包括事物隔离级别，事务传播行为，超时时间，回滚规则。 

Spring通过aop/tx Schema 命名空间和@Transaction注解技术来进行声明式事物配置。

Mybatis

每一个Mybatis的应用程序都以一个SqlSessionFactory对象的实例为核心。首先用字节流通过Resource将配置文件读入，然后通过SqlSessionFactoryBuilder().build方法创建SqlSessionFactory，然后再通过sqlSessionFactory.openSession()方法创建一个sqlSession为每一个数据库事务服务。

经历了Mybatis初始化 -->创建SqlSession -->运行SQL语句 返回结果三个过程。

Servlet和Filter的区别：

整的流程是：Filter对用户请求进行预处理，接着将请求交给Servlet进行处理并生成响应，最后Filter再对服务器响应进行后处理。

Filter有如下几个用处：

Filter可以进行对特定的url请求和相应做预处理和后处理。

在HttpServletRequest到达Servlet之前，拦截客户的HttpServletRequest。

根据需要检查HttpServletRequest，也可以修改HttpServletRequest头和数据。

在HttpServletResponse到达客户端之前，拦截HttpServletResponse。

根据需要检查HttpServletResponse，也可以修改HttpServletResponse头和数据。

实际上Filter和Servlet极其相似，区别只是Filter不能直接对用户生成响应。实际上Filter里doFilter()方法里的代码就是从多个Servlet的service()方法里抽取的通用代码，通过使用Filter可以实现更好的复用。

Filter和Servlet的生命周期：

1.Filter在web服务器启动时初始化

2.如果某个Servlet配置了 <load-on-startup >1 </load-on-startup >，该Servlet也是在Tomcat（Servlet容器）启动时初始化。

3.如果Servlet没有配置<load-on-startup >1 </load-on-startup >，该Servlet不会在Tomcat启动时初始化，而是在请求到来时初始化。

4.每次请求， Request都会被初始化，响应请求后，请求被销毁。

5.Servlet初始化后，将不会随着请求的结束而注销。

6.关闭Tomcat时，Servlet、Filter依次被注销。

HashMap与HashTable的区别。

1、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的。

2、HashMap的键和值都允许有null值存在，而HashTable则不行。

3、因为线程安全的问题，HashMap效率比HashTable的要高。

HashMap的实现机制：

1.维护一个每个元素是一个链表的数组，而且链表中的每个节点是一个Entry[]键值对的数据结构。

2.实现了数组+链表的特性，查找快，插入删除也快。

3.对于每个key,他对应的数组索引下标是 int i = hash(key.hashcode)&(len-1);

4.每个新加入的节点放在链表首，然后该新加入的节点指向原链表首。

HashMap和TreeMap区别

HashMap冲突

HashMap，ConcurrentHashMap与LinkedHashMap的区别

1.ConcurrentHashMap是使用了锁分段技术技术来保证线程安全的，锁分段技术：首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

2.ConcurrentHashMap 是在每个段（segment）中线程安全的。

3.LinkedHashMap维护一个双链表，可以将里面的数据按写入的顺序读出。