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java并发编程从入门到精通



我回复说等我再增加点内容,这不,今天给大家整理了一份 Java 并发编程篇的八股文,大家在面试前背一波,不管是秋招还是金九银十的跳槽,稍微“吊打”一下面试官我觉得还是很舒服的。

简述Java内存模型(JMM)

Java内存模型定义了程序中各种变量的访问规则:

简述as-if-serial

编译器会对原始的程序进行指令重排序和优化。但不管怎么重排序,其结果都必须和用户原始程序输出的预定结果保持一致。

简述happens-before八大规则

as-if-serial 和 happens-before 的区别

as-if-serial 保证单线程程序的执行结果不变,happens-before 保证正确同步的多线程程序的执行结果不变。

简述原子性操作

一个操作或者多个操作,要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行,这就是原子性操作。

简述线程的可见性

可见性指当一个线程修改了共享变量时,其他线程能够立即得知修改。volatile、synchronized、final 关键字都能保证可见性。

简述有序性

虽然多线程存在并发和指令优化等操作,但在本线程内观察该线程的所有执行操作是有序的。

简述Java中volatile关键字作用

Java线程的实现方式

简述Java线程的状态

线程状态有 NEW、RUNNABLE、BLOCK、WAITING、TIMED_WAITING、THERMINATED

简述线程通信的方式

简述线程池

没有线程池的情况下,多次创建,销毁线程开销比较大。如果在开辟的线程执行完当前任务后复用已创建的线程,可以降低开销、控制最大并发数。

线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程 Worker,Worker 在执行完任务后还会循环获取工作队列中的任务来执行。

将任务派发给线程池时,会出现以下几种情况

线程池参数:

拒绝策略有以下几种:

简述Executor框架

Executor框架目的是将任务提交和任务如何运行分离开来的机制。用户不再需要从代码层考虑设计任务的提交运行,只需要调用Executor框架实现类的Execute方法就可以提交任务。

简述Executor的继承关系

简述线程池的状态

简述线程池类型

简述阻塞队列

阻塞队列是生产者消费者的实现具体组件之一。当阻塞队列为空时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,当阻塞队列满了,往队列添加元素的操作将会被阻塞。具体实现有:

谈一谈ThreadLocal

ThreadLocal 是线程共享变量。ThreadLoacl 有一个静态内部类 ThreadLocalMap,其 Key 是 ThreadLocal 对象,值是 Entry 对象,ThreadLocalMap是每个线程私有的。

存在的问题:对于线程池,由于线程池会重用 Thread 对象,因此与 Thread 绑定的 ThreadLocal 也会被重用,造成一系列问题。

比如说内存泄漏。由于 ThreadLocal 是弱引用,但 Entry 的 value 是强引用,因此当 ThreadLocal 被垃圾回收后,value 依旧不会被释放,产生内存泄漏。

聊聊你对Java并发包下unsafe类的理解

对于 Java 语言,没有直接的指针组件,一般也不能使用偏移量对某块内存进行操作。这些操作相对来讲是安全(safe)的。

Java 有个类叫 Unsafe 类,这个类使 Java 拥有了像 C 语言的指针一样操作内存空间的能力,同时也带来了指针的问题。这个类可以说是 Java 并发开发的基础。

Java中的乐观锁与CAS算法

乐观锁认为数据发送时发生并发冲突的概率不大,所以读操作前不上锁。

到了写操作时才会进行判断,数据在此期间是否被其他线程修改。如果发生修改,那就返回写入失败;如果没有被修改,那就执行修改操作,返回修改成功。

乐观锁一般都采用 Compare And Swap(CAS)算法进行实现。顾名思义,该算法涉及到了两个操作,比较(Compare)和交换(Swap)。

CAS 算法的思路如下:

ABA问题及解决方法简述

CAS 算法是基于值来做比较的,如果当前有两个线程,一个线程将变量值从 A 改为 B ,再由 B 改回为 A ,当前线程开始执行 CAS 算法时,就很容易认为值没有变化,误认为读取数据到执行 CAS 算法的期间,没有线程修改过数据。

juc 包提供了一个 AtomicStampedReference,即在原始的版本下加入版本号戳,解决 ABA 问题。

简述常见的Atomic类

在很多时候,我们需要的仅仅是一个简单的、高效的、线程安全的++或者--方案,使用synchronized关键字和lock固然可以实现,但代价比较大,此时用原子类更加方便。基本数据类型的原子类有:

Atomic数组类型有:

Atomic引用类型有:

FieldUpdater类型:

简述Atomic类基本实现原理

以AtomicIntger 为例。

方法getAndIncrement,以原子方式将当前的值加1,具体实现为:

简述CountDownLatch

CountDownLatch这个类使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。是通过一个计数器来实现的,计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后,调用countDown方法,计数器的值就减1,当计数器的值为0时,表示所有线程都执行完毕,然后在等待的线程就可以恢复工作了。只能一次性使用,不能reset。

简述CyclicBarrier

CyclicBarrier 主要功能和CountDownLatch类似,也是通过一个计数器,使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。但是其可以重复使用(reset)。

简述Semaphore

Semaphore即信号量。Semaphore 的构造方法参数接收一个 int 值,设置一个计数器,表示可用的许可数量即最大并发数。使用 acquire 方法获得一个许可证,计数器减一,使用 release 方法归还许可,计数器加一。如果此时计数器值为0,线程进入休眠。

简述Exchanger

Exchanger类可用于两个线程之间交换信息。可简单地将Exchanger对象理解为一个包含两个格子的容器,通过exchanger方法可以向两个格子中填充信息。线程通过exchange 方法交换数据,第一个线程执行 exchange 方法后会阻塞等待第二个线程执行该方法。当两个线程都到达同步点时这两个线程就可以交换数据当两个格子中的均被填充时,该对象会自动将两个格子的信息交换,然后返回给线程,从而实现两个线程的信息交换。

简述ConcurrentHashMap

JDK7采用锁分段技术。首先将数据分成 Segment 数据段,然后给每一个数据段配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段的数据时,其他段的数据也能被其他线程访问。

get 除读到空值不需要加锁。该方法先经过一次再散列,再用这个散列值通过散列运算定位到 Segment,最后通过散列算法定位到元素。put 须加锁,首先定位到 Segment,然后进行插入操作,第一步判断是否需要对 Segment 里的 HashEntry 数组进行扩容,第二步定位添加元素的位置,然后将其放入数组。

JDK8的改进

synchronized底层实现原理

Java 对象底层都会关联一个 monitor,使用 synchronized 时 JVM 会根据使用环境找到对象的 monitor,根据 monitor 的状态进行加解锁的判断。如果成功加锁就成为该 monitor 的唯一持有者,monitor 在被释放前不能再被其他线程获取。

synchronized在JVM编译后会产生monitorenter 和 monitorexit 这两个字节码指令,获取和释放 monitor。这两个字节码指令都需要一个引用类型的参数指明要锁定和解锁的对象,对于同步普通方法,锁是当前实例对象;对于静态同步方法,锁是当前类的 Class 对象;对于同步方法块,锁是 synchronized 括号里的对象。

执行 monitorenter 指令时,首先尝试获取对象锁。如果这个对象没有被锁定,或当前线程已经持有锁,就把锁的计数器加 1,执行 monitorexit 指令时会将锁计数器减 1。一旦计数器为 0 锁随即就被释放。

synchronized关键词使用方法

简述Java偏向锁

JDK 1.6 中提出了偏向锁的概念。该锁提出的原因是,开发者发现多数情况下锁并不存在竞争,一把锁往往是由同一个线程获得的。偏向锁并不会主动释放,这样每次偏向锁进入的时候都会判断该资源是否是偏向自己的,如果是偏向自己的则不需要进行额外的操作,直接可以进入同步操作。

其申请流程为:

简述轻量级锁

轻量级锁是为了在没有竞争的前提下减少重量级锁出现并导致的性能消耗。

其申请流程为:

简述锁优化策略

即自适应自旋、锁消除、锁粗化、锁升级等策略偏。

简述Java的自旋锁

线程获取锁失败后,可以采用这样的策略,可以不放弃 CPU ,不停的重试内重试,这种操作也称为自旋锁。

简述自适应自旋锁

自适应自旋锁自旋次数不再人为设定,通常由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态决定。

简述锁粗化

锁粗化的思想就是扩大加锁范围,避免反复的加锁和解锁。

简述锁消除

锁消除是一种更为彻底的优化,在编译时,Java编译器对运行上下文进行扫描,去除不可能存在共享资源竞争的锁。

简述Lock与ReentrantLock

Lock接口是 Java并发包的顶层接口。

可重入锁 ReentrantLock 是 Lock 最常见的实现,与 synchronized 一样可重入。ReentrantLock 在默认情况下是非公平的,可以通过构造方法指定公平锁。一旦使用了公平锁,性能会下降。

简述AQS

AQS(AbstractQuenedSynchronizer)抽象的队列式同步器。AQS是将每一条请求共享资源的线程封装成一个锁队列的一个结点(Node),来实现锁的分配。AQS是用来构建锁或其他同步组件的基础框架,它使用一个 volatile int state 变量作为共享资源,如果线程获取资源失败,则进入同步队列等待;如果获取成功就执行临界区代码,释放资源时会通知同步队列中的等待线程。

子类通过继承同步器并实现它的抽象方法getState、setState 和 compareAndSetState对同步状态进行更改。

AQS获取独占锁/释放独占锁原理:

获取:(acquire)

释放:(release)

AQS获取共享锁/释放共享锁原理

获取锁(acquireShared)

我是二哥呀,希望能帮助大家闯面成功,秋招成功上岸。点赞 + 在看只要来一个,我这张帅脸就泛起了笑容。

把我的座右铭送给大家吧:没有什么使我停留——除了目的,纵然岸旁有玫瑰、有绿荫、有宁静的港湾,我是不系之舟。

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