Java并发编程—常见面试题

建议：

学习java并发前需要先掌握JVM知识

关于下面问题档案的详细解析都在后面推荐的相关系列文章中

一、线程安全相关

1、什么叫线程安全？

线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。

2、为什么会存在线程安全的问题？

共享性：多个线程操作同一个类实例时，类属性是共享的。
互斥性：为保证数据安全性，同一时刻只有一个线程可以修改数据

3、如何保证线程安全？

原子性：针对代码块
可见性：数据从线程工作内存刷新到JVM主存中这个动作必须是同步的
有序性：指令重排，操作系统对指令进行重排序时只保证单线程时最终结果的正确性，不能保证多线程情况下最终结果的正确性

4、同步有几种实现方法？(或者问Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？)

JDK内置的syncchronized关键字、共享变量(volatile)实现线程同步、JUC的可重入锁ReentrantLock类、使用局部变量实现线程同步

5、volatile关键字有什么作用？弊端是什么？适用场景是什么？

1）作用：通过volatile关键字可以保证变量的可见性和有序性，但不能保证原子性

可见性：变量修改被立即刷新到主存中；变量读取不能从工作内存读取，必须从主存读取。（通过硬件锁保证线程安全的）
有序性：volatile变量前的代码不能重排到volatile变量后，volatile变量后的代码也不能重排到volatile变量前。

2）弊端

原子性：i++操作是非线程安全的，即使通过volatile关键字修饰也不能保证其原子性

3）适用场景

6、volatile与synchronized区别是什么？什么场景下可以使用volatile替换synchronized？

volatile只能保证可见性和有序性，synchronized可以保证原子性、可见性、有序性

状态标志：把简单地volatile变量作为状态标志，来达成线程之间通讯的目的，省去了用synchronized还要wait、notify或者interrupt的编码麻烦。
替换重量级锁：如果某个变量仅是单次读或者单次写操作，没有复合操作(i++,先检查后判断之类的)就可以用volatile替换synchronized。

二、CAS相关

1、CAS是什么

CAS是乐观锁思想的一种实现方式，也是无锁保证变量线程安全的一种方式。原理是将变量的新值写入主存前，需要比较工作内存中的旧值和主存中的旧值是否相等（相等说明主存中的变量没有被其他线程修改过），相等则将新值写入主存中。

2、ABA问题

比如说一个线程one从内存位置V取出value_A，这时候另一个线程two也从内存中取出value_A，并且线程two进行了一些操作变成了value_B，然后two又将V位置的数据变成value_A，这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A，然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。解决方法：通过版本号（version）的方式来解决，每次比较要比较数据的值和版本号两项内容即可。

3、atomic 的原理？

三、锁的种类

1、分类

乐观锁/悲观锁：假设每次操作都不会冲突，若是遇到冲突失败就重试直到成功；悲观锁是让其他线程都等待，等锁释放完了再竞争锁。
共享锁/独占锁：也叫读写锁/互斥锁
公平锁/非公平锁
可重入锁：线程可以进入任何一个它持有锁的线程
自旋锁
自适应自旋锁
无锁/偏向锁/轻量级锁/重量级锁

2、乐观锁/悲观锁实现方式？

乐观锁实现方式：cas，volatile
悲观锁实现方式：synchronized，Lock

3、读写锁可以用于什么场景？

适用于少写多读的情况，互斥锁效率低，而多线程都是读的情况不需要互斥，只有读-写、写-写冲突时才需要互斥，通过读写锁可以提高效率，具体工具类是ReentrantReadWriteLock

4、什么时候应该使用可重入锁？

可重入锁指的是同一线程外层函数获得锁之后，内层递归函数仍然有获取该锁的代码，ReentrantLock 和synchronized都是可重入锁，所以大部分情况下使用的都是可重入锁

5、锁的4种状态以及膨胀过程

膨胀方向：无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁（只能单向膨胀，不能逆膨胀）

膨胀原因：多线程竞争加剧，导致锁升级

6、什么是死锁？怎么防止死锁？

三、Synchoronied

1、Synchoronied是什么？

关键词：重量级锁、悲观锁、互斥锁、

2、使用方法

用于修饰普通函数、静态函数、代码块

3、底层原理：

通过底层cpu的monitorenter和monitorexit对线程的出入进行控制

4、优化：

轻量级锁、偏向锁

5、当一个线程进入某个对象的一个synchronized的实例方法后，其它线程是否可进入此对象的其它方法？

如果其他方法前加了synchronized关键字，就不能，如果没加synchronized，则能够进去。因为一个对象只有一个monitor锁，当一个线程进入synchronized的实例方法后便获得了当前对象的monitor锁，其他线程由于无法获得monitor锁，所以无法进入此对象的其它被synchronized修饰的方法。
如果这个方法内部调用了wait(),则释放了monitor锁，则可以进入其他加synchronized的方法。如果其他方法加了synchronized关键字，并且没有调用wai方法，则不能。

四、Lock类

1、底层原理：

依赖于AQS

2、AQS原理？

关键词：juc包的Lock类的基石

数据结构：带有头尾指针的双向链表，节点Node中包含头指针、尾指针、抢占状态3个重要的属性

作用：实现线程的抢锁、释放锁、排队等待、阻塞唤醒等操作

3、Lock锁、ReentrantLock、ReentrantWriteReadLock、LockSupport？

4、CountDownLatch、CyclicBarrier 、Semaphore？

5、wait/notify()/notifyAll()、await()/signal/signalAll区别？

6、synchronized和java.util.concurrent.locks.Lock的异同？

主要相同点：Lock能完成Synchronized所实现的所有功能。
主要不同点：

五、多线程操作相关

1、并行和并发有什么区别？

2、线程和进程的区别？

3、守护线程是什么？

4、创建线程有哪几种方式？

5、说一下 runnable 和 callable 有什么区别？

6、线程有哪些状态？

7、 sleep() 和 wait() 有什么区别？

8、notify()和 notifyAll()有什么区别？

9、线程的 run() 和 start() 有什么区别？

10、创建线程池有哪几种方式？

11、线程池都有哪些状态？

12、线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

13. ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？

六、并发编程实战

1、如何实现一个流控程序，用于控制请求的调用次数？

答案参考：Java并发编程—实战

Java并发编程系列文章：

Java 并发编程—核心理论

Java并发编程—volatile关键字（保证变量的可见性、有序性机制）

Java并发编程—无锁互斥机制及CAS原理

Java并发编程—锁的基本概念

Java 并发编程—Synchronized关键字

Java并发编程—Synchronized底层优化（偏向锁、轻量级锁）

Java 并发编程—有锁互斥机制及AQS理论

Java并发编程—AQS原理分析

Java并发编程—自旋锁CLHLock、MCSLock原理

Java并发编程—JUC的Lock锁

Java并发编程—线程同步类

Java并发编程—线程间协作方式wait()、notify()、notifyAll()和Condition

Java并发编程—为什么 wait() 方法需要写在 while 里,而不是 if?