【Java面试题03】Java并发编程经典面试题

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一、前言🚀🚀🚀

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你每一天的努力会在未来的某一个点交汇成宏伟的画面。

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本文简介：本人是大三软件工程专业，java后端方向，学习路线：java基础->JDBC->Maven->MyBatis->SSM，通过做笔记分享到博客上的形式，激励自己学习，同时方便复习，欢迎大佬们评论或私信斧正 Thanks♪(･ω･)

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二、Java并发编程经典面试题：☀️☀️☀️

1、Java 的 synchronized 是怎么实现的?

  synchronized 实现原理依赖于 JVM 的 Monitor（监视器锁）和对象头（Object Header）。
  当 synchronized 修饰在方法或代码块上时，会对特定的对象或类加锁，从而确保同一时刻只有一个线程能执行加锁的代码块。
  ● synchronized 修饰方法：会在方法的访问标志中增加一个 ACC_SYNCHRONIZED 标志。每当一个线程访问该方法时，JVM 会检查方法的访问标志。如果包含 ACC_SYICHRONIZED 标志，线程必须先获得该方法对应的对象的监视器锁（即对象锁），然后才能执行该方法，从而保证方法的同步性。
  ● synchronized 修饰代码块：会在代码块的前后插入 monitorenter和 monitorexit 字节码指令。可以把 monitorenter 理解为加锁，monitorexit 理解为解锁。

2、Java 中 volatile 关键字的作用是什么?

volatile 它的主要作用是保证变量的可见性和禁止指令重排优化。
1）可见性（Visibility）
  ● volatile 关键字确保变量的可见性。当一个线程修改了 volatile 变量的值，新值会立即被刷新到主内存中，其他线程在读取该变量时可以立即获得最新的值。这样可以避免线程间由于缓存一致性问题导致的“看见”旧值的现象。
2）禁止指令重排序(Ordering)
  volatile 还通过内存屏障来禁止特定情况下的指令重排序，从而保证程序的执行顺序符合预期。对 volatile 变量的写操作会在其前面插入一个 Storestore 屏障，而对 volatile 变量的读操作则会在其后插入一个 LoadLoad 屏障。这确保了在多线程环境下，某些代码块执行顺序的可预测性。

3、什么是 Java 的CAS（Compare-And-Swap）操作?

  CAS 是一种硬件级别的原子操作，它比较内存中的某个值是否为预期值，如果是，则更新为新值，否则不做修改
工作原理：
● 比较（Compare）：CAS 会检查内存中的某个值是否与预期值相等
● 交换（Swap）：如果相等，则将内存中的值更新为新值。
● 失败重试：如果不相等，说明有其他线程已经修改了该值，CAS 操作失败，一般会利用重试，直到成功。

4、说说 AQS 吧?

如果面试官问你为什么需要 AQS，不要长篇大论，容易把自己和面试官绕进去。 就这样简要的回答:

  简单来说 AQS 就是起到了一个抽象、封装的作用，将一些排队、入队、加锁、中断等方法提供出来，便于其他相关 JUC 锁的使用，具体加锁时机、入队时机等都需要实现类自己控制。
  它主要通过维护一个共享状态（state）和一个先进先出（FIFO）的等待队列，来管理线程对共享资源的访问。
state 用 volatile 修饰，表示当前资源的状态。例如，在独占锁中，state 为0表示未被占用，为1表示已被占用。
  当线程尝试获取资源失败时，会被加入到 AQS 的等待队列中。这个队列是一个变体的 CLH 队列，采用双向链表结构，节点包含线程的引用、等待状态以及前驱和后继节点的指针。
  AQS 常见的实现类有 ReentrantLock、countDownLatch、semaphore 等等

然后面试官会引申问你具体 ReentrantLock 的实现原理是怎样的呢?

5、Java 中 ReentrantLock 的实现原理是什么?

  ReentrantLock 其实就是基于 AQS 实现的一个可重入锁，支持公平和非公平两种方式。内部实现依靠一个 state 变量和两个等待队列：同步队列和等待队列。
  利用 CAS 修改 state 来争抢锁。争抢不到则入同步队列等待，同步队列是一个双向链表。条件 condition 不满足时候则入等待队列等待，是个单向链表。
是否是公平锁的区别在于:
  线程获取锁时是加入到同步队列尾部还是直接利用 CAS 争抢锁。

6、Synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别?

  Synchronized 是 Java 内置的关键字，实现基本的同步机制，不支持超时，非公平，不可中断，不支持多条件。ReentrantLock 是JUC 类库提供的，由JDK1.5引入，支持设置超时时间，可以避免死锁，比较灵活，并且支持公平锁，可中断，支持多条件判断。
  ReentrantLock需要手动解锁，而 Synchronized 不需要，它们都是可重入锁。一般情况下用 Synchronized 足矣，比较简单，而 ReentrantLock 比较灵活，支持的功能比较多，所以复杂的情况用 ReentrantLock。
  性能问题:很多年前，Synchronized 性能不如 ReentrantLock，现在基本上性能是一致的。

7、创建线程池有哪些方式？

1）使用 Executors 工厂类，例如 Executors.newFixedThreadPool(10);
2）使用 ThreadPoolExecutor 直接创建线程池

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(5, // corePoolSize10, // maximumPoolSize60, // keepAliveTimeTimeUnit.SECONDS, // TimeUnitnew LinkedBlockingQueue<Runnable>(100) // BlockingQueue
);

3）通过 ForkJoinPool 创建并行任务线程池。

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
forkJoinPool.submit(() -> {// Task
});

8、聊一下线程池的原理

  线程池是一种池化技术，用于预先创建并管理一组线程，避免频繁创建和销毁线程的开销，提高性能和响应速度。
它几个关键的配置包括：核心线程数、最大线程数、空闲存活时间、工作队列、拒绝策略。

主要工作原理如下：

1. 默认情况下线程不会预创建，任务提交之后才会创建线程（不过设置 prestartAllCoreThreads 可以预创建核心线程）
2. 当核心线程满了之后不会新建线程，而是把任务堆积到工作队列中。
3. 如果工作队列放不下了，然后才会新增线程，直至达到最大线程数。
4. 如果工作队列满了，然后也已经达到最大线程数了，这时候来任务会执行拒绝策略。
5. 如果线程空闲时间超过空闲存活时间，并且当前线程数大于核心线程数的则会销毁线程，直到线程数等于核心线程数（设置allowCoreThreadTimeOut 为 true 可以回收核心线
     

  
  

三、总结：🍓🍓🍓

  以上就是今天要讲的内容。