Java并发相关面试题

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-07-15 09:03 35阅读 0赞

***1、ConcurrentHashMap原理，如何保证线程安全***  
[参考][Link 1]  
使用CAS和synchronized保证线程安全  
***2、红黑树原理***  
[参考][Link 2]  
***3、synchronized***  
*（1）synchronized是可重入锁。*  
可重入锁顾名思义表示可重新反复进入的锁，但仅限于当前线程。是为了解决自己锁死自己的情况。  
一个类中的同步方法调用另一个同步方法，假如 Synchronized 不支持重入，进入 method1 方法时当前线程获得锁，method1 方法里面执行 method2 时当前线程又要去尝试获取锁，如果不支持重入，它就要等释放，把自己阻塞，导致自己锁死自己。  
*（2）synchronized锁对象是什么？*  
当synchronized作用在实例方法时，监视器锁（monitor）便是对象实例（this）；  
当synchronized作用在静态方法时，监视器锁（monitor）便是对象的Class实例，因为Class数据存在于永久代，因此静态方法锁相当于该类的一个全局锁；  
当synchronized作用在某一个对象实例时，监视器锁（monitor）便是括号括起来的对象实例；  
synchronized 内置锁 是一种 对象锁（锁的是对象而非引用变量），作用粒度是对象。  
*（3）synchronized底层原理*  
synchronized代码块反编译后会发现代码块被monitorenter和monitorexit包裹。当monitor被占用时就会处于锁定状态，线程执行monitorenter指令时尝试获取monitor的所有权，过程如下：  
A、如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为monitor的所有者；  
B、如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1；  
C、如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再重新尝试获取monitor的所有权；  
[参考][Link 3]  
***4、synchronized与ReentrantLock***  
相同点：都是阻塞式的同步，都可重入  
不同点：  
A、ReentrantLock更加灵活。  
a、synchronized是非公平锁，ReentrantLock默认非公平，可选择为公平锁。  
b、等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。  
c、锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定对个对象。ReenTrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。  
B、对于Synchronized来说，它是java语言的关键字，是原生语法层面的互斥，需要jvm实现。而ReentrantLock它是JDK 1.5之后提供的API层面的互斥锁，需要lock()和unlock()方法配合try/finally语句块来完成  
C、在Synchronized优化以前，synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的，但是自从Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者的性能就差不多了，在两种方法都可用的情况下，官方甚至建议使用synchronized，其实synchronized的优化我感觉就借鉴了ReenTrantLock中的CAS技术。都是试图在用户态就把加锁问题解决，避免进入内核态的线程阻塞。  
D、ReentrantLock是一种自旋锁，通过循环调用CAS操作来说实现，性能比较好也是因为避免了使线程进入内核态的阻塞状态。  
[参考][Link 4]  
***5、CAS的原理***  
CAS（Conmpare And Swap）是用于实现多线程同步的原子指令。它将内存位置的内容与给定值进行比较，只有在相同的情况下，将该内存位置的内容修改为新的给定值。 这是作为单个原子操作完成的。 原子性保证新值基于最新信息计算; 如果该值在同一时间被另一个线程更新，则写入将失败。 操作结果必须说明是否进行替换。  
CAS操作都是通过sun包下Unsafe类实现，而Unsafe类中的方法都是native方法，是CPU指令级的操作，本身可以保证原子性。  
***6、ABA问题***  
CAS可以有效的提升并发的效率，但同时也会引入ABA问题。  
ABA问题的解释：如线程1从内存X中取出A，这时候另一个线程2也从内存X中取出A，并且线程2进行了一些操作将内存X中的值变成了B，然后线程2又将内存X中的数据变成A，这时候线程1进行CAS操作发现内存X中仍然是A，然后线程1操作成功。虽然线程1的CAS操作成功，但是整个过程就是有问题的。比如老公银行卡里原来有5000，工资发了5000，老婆转走5000，余额还是5000，这时候老公就会认为工资没发。  
解决办法：AtomicStampReference  
AtomicStampReference在cas的基础上增加了一个标记stamp，使用这个标记可以用来觉察数据是否发生变化，相当于给数据增加了一个版本号。  
***7、强引用、软引用、弱引用、虚引用***  
强引用：默认，如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的物品，不会被垃圾回收器回收。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不回收这种对象。  
软引用：可以理解为有用但并不是必需。对于软引用关联着的对象，只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。  
弱引用：弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。  
应用场景：如果一个对象是偶尔的使用，并且希望在使用时随时就能获取到，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么应该用 Weak Reference 来记住此对象。或者想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候就应该用弱引用，这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。  
虚引用：不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。  
[参考][Link 5]  
***8、volitile是做什么的？***  
volatile 是一个类型修饰符。volatile 的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略。  
特点：

*  保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。（实现可见性）
 *  禁止进行指令重排序。（实现有序性）
 *  volatile 只能保证对单次读/写的原子性。i++ 这种操作不能保证原子性。  
    [参考][Link 6]

***9、公平锁与非公平锁***  
***10、乐观锁与悲观锁***  
***11、wait、notify为什么是Object的方法***  
个人认为wait、notify都是对象锁的功能，放在Object中更加符合单一职责原则。  
[参考][Link 7]  
***12、wait和sleep的区别***

*  这两个方法来自不同的类分别是Thread和Object
 *  最主要是sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
 *  wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用（使用范围）
 *  sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常
 *  sleep是Thread类的静态方法。sleep的作用是让线程休眠制定的时间，在时间到达时恢复，也就是说sleep将在接到时间到达事件事恢复线程执行。wait是Object的方法，也就是说可以对任意一个对象调用wait方法，调用wait方法将会将调用者的线程挂起，直到其他线程调用同一个对象的notify方法才会重新激活调用者。  
    挂起（sleep）与阻塞(wait)的区别  
    [参考][Link 8]

***13、Java内存模型***  
关键点：区分主内存和工作内存、volitile  
[参考][Link 9]

[Link 1]: https://www.cnblogs.com/banjinbaijiu/p/9147434.html
[Link 2]: http://www.360doc.com/content/16/0518/14/7510008_560156026.shtml
[Link 3]: https://www.jianshu.com/p/e62fa839aa41
[Link 4]: https://blog.csdn.net/zxd8080666/article/details/83214089
[Link 5]: https://blog.csdn.net/qq_39192827/article/details/85611873
[Link 6]: https://www.jianshu.com/p/ccfe24b63d87
[Link 7]: https://blog.csdn.net/liuzhixiong_521/article/details/86666787
[Link 8]: https://blog.csdn.net/wordwarwordwar/article/details/85925283
[Link 9]: https://www.jianshu.com/p/15106e9c4bf3