java后台面试题整理及解答Java 并发

Posted 2021-01-14 yjfdiy

线程安全，是Java并发编程中的重要关注点，应该注意到的是，造成线程安全问题的主要原因有两点：
1，存在共享数据（也称临界资源）
2，存在多条线程，共同操作共享数据。

 

1、synchronized 的实现原理以及锁优化？

　　　　　synchronized的作用主要有三个：

1. 1. 确保线程互斥的访问代码
   2. 保证共享变量的修改能够及时可见（可见性）
   3. 可以阻止JVM的指令重排序

　　　　　　在Java中所有对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础。
　　　　　　synchronized主要有三种应用方式：

1. 普通同步方法，锁的是当前实例的对象
2. 静态同步方法，锁的是静态方法所在的类对象
3. 同步代码块，锁的是括号里的对象。（此处的可以是实例对象，也可以是类的class对象。）

详细可见：https://blog.csdn.net/qq_26222859/article/details/53786134

2、volatile 的实现原理？

Java语言规范对volatile的定义如下：

Java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。

通俗点讲就是说一个变量如果用volatile修饰了，则Java可以确保所有线程看到这个变量的值是一致的，如果某个线程对volatile修饰的共享变量进行更新，那么其他线程可以立马看到这个更新，这就是所谓的线程可见性，也相当于大家实时共享这个变量，变量以改变大家都会知道。

反正我个人到现在使用起来也还不是很说的清楚。

底层具体如何我就直接整理他人的链接：https://blog.csdn.net/xuxile/article/details/73732647 

3、Java 的信号灯？

先知道一下Semaphore的概念（往往结合线程池使用）
Semaphore是Java1.5之后提供的一种同步工具，Semaphore可以维护访问自身线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而release() 释放一个许可。

引用：https://blog.csdn.net/u011613354/article/details/51150248

 

4.怎么实现所有线程在等待某个事件的发生才会去执行？

方案一：读写锁
　　刚开始主线程先获取写锁，然后所有子线程获取读锁，然后等事件发生时主线程释放写锁；

方案二：CountDownLatch
　　CountDownLatch初始值设为1，所有子线程调用await方法等待，等事件发生时调用countDown方法计数减为0；

方案三：Semaphore
　　Semaphore初始值设为N，刚开始主线程先调用acquire(N)申请N个信号量，其它线程调用acquire()阻塞等待，等事件发生时同时主线程释放N个信号量；

原文：https://blog.csdn.net/yangguosb/article/details/80339001

5.什么是CAS？

CAS是compare and swap的缩写，即我们所说的比较交换。cas是一种基于锁的操作，而且是乐观锁。在java中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住，等一个之前获得锁的线程释放锁之后，下一个线程才可以访问。而乐观锁采取了一种宽泛的态度，通过某种方式不加锁来处理资源，比如通过给记录加version来获取数据，性能较悲观锁有很大的提高。

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存地址里面的值和A的值是一样的，那么就将内存里面的值更新成B。CAS是通过无限循环来获取数据的，若果在第一轮循环中，a线程获取地址里面的值被b线程修改了，那么a线程需要自旋，到下次循环才有可能机会执行。

原文：https://blog.csdn.net/u011381576/article/details/79922538

6.HashMap 的并发问题

多线程put后可能导致get死循环

我们就知道HashMap被多个线程操作。而Java的文档说HashMap是非线程安全的，应该用ConcurrentHashMap。

转自：https://my.oschina.net/xianggao/blog/393990?fromerr=OPResiVf

7.AQS

AQS(AbstractQueuedSynchronizer)，AQS是JDK下提供的一套用于实现基于FIFO等待队列的阻塞锁和相关的同步器的一个同步框架。这个抽象类被设计为作为一些可用原子int值来表示状态的同步器的基类。如果你有看过类似 CountDownLatch 类的源码实现，会发现其内部有一个继承了 AbstractQueuedSynchronizer 的内部类 Sync。可见 CountDownLatch 是基于AQS框架来实现的一个同步器.类似的同步器在JUC下还有不少。

8.如何检测死锁？怎么预防死锁？

首先什么是死锁

所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。

就是A等B，B等C，C却要等A。三个人就无线等了。

产生死锁的四个必要条件

（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程（线程）使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程（线程）因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3） 不剥夺条件 : 此进程（线程）已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4） 循环等待条件 : 多个进程（线程）之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

可以使用 jstack或者pstack 和 gdb 工具对死锁程序进行分析。

pstack： 功能是打印输出此进程的堆栈信息。可以输出所有线程的调用关系栈

jstack：jstack是java虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具，所以仅适用于java程序，功能跟pstack一样，但是更强大，可以提示哪个地方可能死锁了。

pstack和jstack判断死锁，都需要多执行几次命令，观察每次的输出结果，才能推测是否死锁了。

具体：：https://blog.csdn.net/ls5718/article/details/51896159

 

9.Java 内存模型？

定义Java内存模型并不是一件容易的事情，这个模型必须定义得足够严谨，才能让Java的并发操作不会产生歧义；但是，也必须得足够宽松，使得虚拟机的实现能有足够的自由空间去利用硬件的各种特性（寄存器、高速缓存等）来获取更好的执行速度。经过长时间的验证和修补，在JDK1.5发布后，Java内存模型就已经成熟和完善起来了。

　Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样底层细节。此处的变量与Java编程时所说的变量不一样，指包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素，但是不包括局部变量与方法参数，后者是线程私有的，不会被共享。

　　Java内存模型中规定了所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存（可以与前面将的处理器的高速缓存类比），线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要在主内存来完成，线程、主内存和工作内存的交互关系

具体可见：https://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html

 

10.阻塞队列以及各个阻塞队列的特性

先说说什么叫做阻塞队列：阻塞队列是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。

支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，知道队列不满。

支持阻塞的移除方法：意思是当队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。

 

阻塞队列主要分为以下7类：

ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的有界(默认是无界的，可以自行设置和可重入锁相似，默认是非公平锁，但是可以进行设置)阻塞队列。

PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列

SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。

LinkedTransfer：一个链表结构组成的无界阻塞队列。

LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

原文：https://blog.csdn.net/jarvan_song/article/details/52218110

11.线程池如何调优，最大数目如何确认？

   在JAVA中，线程可以使用定制的代码来管理，应用也可以利用线程池。在使用线程池时，有一个因素非常关键：调节线程池的大小对获得最好的性能至关重要。线程池的性能会随线程池大小这一基本选择而有所不同，在某些条件下，线程池过大对性能也有很多不利的影响。

    所有线程池的工作方式本质是一样的：有一个任务队列，一定数量的线程会从该任务队列获取任务然后执行。任务的结果可以发回客户端，或保存到数据库，或保存到某个内部数据结构中，等等。但是在执行完任务后，这个线程会返回任务队列，检索另一个任务并执行。

    线程池有最小线程数和最大线程数。池中会有最小数目的线程随时待命，等待任务指派给它们。因为创建线程的成本非常高昂，这样可以提高任务提交时的整体性能。线程池的最小线程数称作核心池大小，考虑ThreadPoolExecutor最简单的情况，如果有个任务要执行，而所有的并发线程都在忙于执行另一个任务，就会启动一个新线程，直到创建的线程达到最大线程数。

原文：https://www.cnblogs.com/jianzh5/p/6437315.html

 

12.LockSupport工具

 LockSupport是JDK中比较底层的类，用来创建锁和其他同步工具类的基本线程阻塞原语，包含一个park(Object blocker)和unpark(Object blocker)方法，分别用于阻塞和唤醒。

 

简书：https://www.jianshu.com/p/ceb8870ef2c5