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java 并发面试题2

news 2025/7/16 10:15:26

1.为什么java内存不可见

java线程是CPU调度的。每个CPU又L1、L2、L3的高速缓存。CPU调度某个线程的时候会将JVM中的数据拉取到高速缓存中。因为现在基本都是多核CPU，所以其他CPU如果也获取了相同的数据并且有写操作发生，就会导致多核之间高速缓存中的数据不一致。

2.什么是JMM

JMM是java内存模型（注意不是内存结构），属于并发编程。
不同的CPU厂商，CPU的实现机制不同。所以在内存和指令上又一些不同。JMM是为了屏蔽硬件和操作系统带来的差异，使得java程序能够在不同的硬件和操作系统下，实现并发编程的原子性、可见性、禁止指令重排列。
是存在CPU和JVM之间的一个规范，这个规范可以将JVM的字节码指令转换为CPU能够识别的一些指令。

3.JAVA里有哪些锁？区别是什么？

面试建议可以从乐观锁和悲观锁的实现方面回答。
乐观锁和悲观锁是两个概念，不是两个具体的锁。JAVA中针对这两种锁做了具体的落地。
乐观锁：认为在操作的时候，没有线程并发操作，如果有并发会操作失败，返回false，成功返回true。不会阻塞、等待，失败了就再试一次。
悲观锁：认为在操作时，会有并发操作。发生并发时，就会先去尝试竞争锁资源，如果拿不到资源，则会将线程挂起、阻塞等待。

JAVA中的实现：
乐观锁：CAS，在JAVA中是以Unsafe类中的native方法形式存在的，到了底层就是CPU支持的原子操作。
悲观锁：synchronized、Lock锁。

4.乐观锁和悲观锁的区别，乐观锁一定好吗？

乐观锁：不会让线程阻塞、挂起，可以让CPU调度执行这个乐观锁，可以直到成功为止。
悲观锁：会在竞争锁资源失败后阻塞、挂起。等待锁资源释放后，才可能唤醒这个线程去竞争资源。
核心区别在于是否会挂起线程，因为挂起线程这个操作在用户态时不能这么操作，需要从用户态转换到内核态，让OS去唤醒挂起的线程。用户态和内核态切换比较耗时。
如果竞争很激烈，导致乐观锁一直失败，那么CPU会一直去调度。此时会浪费CPU资源。

5.CAS有没有加锁，有哪些用的地方？

在JAVA中没有涉及到锁的情况，因为没有涉及到线程的阻塞挂起和唤醒操作。
但是CAS是在CPU是基于某个特定指令去实现的，而CPU是多核的。那么在多个核心都会去对一个变量进行CAS操作时，会添加LOCK前缀指令，可能会基于缓存锁或者总线锁，只让一个CPU执行这个CAS操作。
一般在开发中用不到CAS操作。但是在java并发包下可能会用到，比如synchronized、ReentrantLock、ThreadPoolExecutor、CountDownLatch等
（不知道实现中哪里具体用到了CAS锁？）

6.java中锁的底层实现

1）CAS ，CPU的cmpxchg指令
2）synchronied：
a.对象头中MarkWord，锁升级、无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁
(如果深入问，要掌握到什么程度？)
3）Lock
a.AQS
(如果深入问，要掌握到什么程度？)

7.为什么HashMap的kv允许是null，而CHM（CurrentHashMap）不允许kv为null

hashMap的使用场景是现成局部使用，不存在多线程并发操作的问题。kv存null不影响当前线程的操作。
CHM设计的目标是在多线程的环境下去使用，如果允许存储null，会存在二义性问题，即：get（k）得到的的v是null，是获取到了？还是没获取到？多线程操作的情况下，null值，极有可能造成空指针异常。

8.hash冲突有几种解决方式？

链地址法
多次hash法
公共溢出区：将hash表分为基准表和溢出表，但凡出现了hash冲突，就将冲突的数据扔到溢出表里。
开放地址法：有关键字的哈希地址（i），出现冲突时,以这个地址（i）为基准,产生另一个hash地址（i2）,若i2还有冲突，则以（i2）为基准再生成一个i3,以此类推，直到产生一个不冲突的地址。
线性探测：顺序往后找hash地址，0有冲突看1,1有冲突看2…
二次平方探测：2,4,8，。。。

9.怎么用runable实现callable的功能

本质就是问futuretask
区别就是是否能抛异常，是否有返回值。
Callable本质是通过futuretask去执行。而在futuretask中有一个成员变量outcome，任务执行过程中抛出的异常或者返回的结果，都会被封装到outcome中，执行者需要结果时则会返回outcome中存储的内容。

10.ThreadLocal的应用场景，key和value是什么？

真正存储数据的是每个thread的threadLocalMap
应用场景（同一个线程中做参数传递）：
1）声明事务，service层和mapper层使用的是同一个connection
2）日志
3）在filter中截获token，在controller中使用token。
key：threalLocal本身
value：put的内容

11.子线程如何获取父线程的信息

1）采用共享变量的方式，来做数据传递
2）java提供了inheritableThreadLocal类来实现这个操作

12.java中如何唤醒一个阻塞的线程

java中线程中阻塞的方式只有一种，就是park（）所以唤醒的方法有：
1）interrupt方法
2）Unsafe.unpark()

java对阻塞的状态细分了三种：
1）BLOCKED:synchronied(在c++中线程会被唤醒，但是在java层面来看就没有唤醒)
2）WAITING
3）TIMED_WAITING
三个状态的区别不理解
blocked：争夺锁造成的阻塞
waiting:无限期等待，通常是Object.wait()（需在 synchronized 块中调用）Thread.join()（等待目标线程终止）LockSupport.park()（底层工具方法）造成
timed_waiting:线程调用带有超时参数的等待方法，进入有限期等待状态,一般调用如下方法会造成：
Thread.sleep(long millis)
Object.wait(long timeout)
Thread.join(long millis)
LockSupport.parkNanos(long nanos)
LockSupport.parkUntil(long deadline)

13.多个任务同时达到临界点，主线程执行如何实现？

1）减法计数器（CountDownLatch）锁实现
2）thread.join()方法实现
3）FutureTask
4）CompleableFuture

14.如何让20个线程同时开始执行？

CyclicBarrier 加法计数器实现
CyclicBarrier的底层是基于ReentrantLock实现的。到位的线程会基于await挂起，并且丟到Condition单向链表中。等到计数器到0时，会基于signalAll的方法，将所有到位的线程一个一个的唤醒，每个唤醒的线程还需要到AQS的同步队列中获取锁资源，才能继续往下执行，所以他们是存在先后顺序的。
示例代码：
public static void main(String[] args) {
int parties = 4; // 参与线程数
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(parties, new Runnable() {
//每一轮执行完都打印一下日志
@Override
public void run() {
System.out.println(“所有线程已到达屏障, 开始汇总结果或进行下一轮准备…”);
}
});

for (int i = 0; i < parties; i++) {new Thread(new Worker(barrier, "Worker-" + i)).start();
}

}

static class Worker implements Runnable {
private final CyclicBarrier barrier;
private final String name;

Worker(CyclicBarrier barrier, String name) {this.barrier = barrier;this.name = name;
}@Override
public void run() {try {for (int i = 0; i < 3; i++) {// 每个线程执行三次任务Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000)); // 模拟任务执行时间System.out.println(name + " 第 " + (i + 1) + " 次任务完成");barrier.await(); // 等待所有线程完成当前轮次}} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {Thread.currentThread().interrupt();e.printStackTrace();}
}

}

15.CountDownLatch和CyclicBarrier分别适用于什么业务，哪个可以复用，为什么？

CountDownLatch：等多个线程的操作完成，再去执行某个业务。在面试中建议结合项目经历来说。
Cyclicbarrier:等指定个线程都执行完毕，再去执行某个业务。比如拼团。

CyclicBarrier可以复用。
CountDownLatch是基于AQS中的state做计数，每完成一个任务，countDown方法执行后，会对state1，当state为0后，就会唤醒那些基于CountDownLatch执行await的线程。CyclicBarrier是自己搞了一个count属性，每当有一个线程到位之后，就会对count进行–操作。等到count计数到0后，依然会唤醒，可以优先触发一个任务，然后唤醒所有到位的线程。
CyclicBarrier是可以复用的。他提供了一个reset的方法，在这个reset方法中，会将所有之前到位，和即将到位的线程全部唤醒结束，清空当前CyclicBarrier，以便下次使用

16.线程池的执行过程

任务投递之后
1）如果当前线程池的核心线程数不满足设定的核心线程数，那么会创建核心线程去处理投递过来的任务。
2）如果线程个数等于设置的核心线程数，那么会将任务投递到工作队列中排队。
3）如果工作队列的长度大于排队数量，任务会被正常投递到工作队列
4）如果工作队列的任务数和现在排队的任务数一致（即工作队列满了），任务无法投递到工作队列，此时需要创建一个非核心线程来处理刚刚投递过来的任务。
5）创建非核心线程时，还需要判断一下线程个数是否小于设置的最大线程数。小于才会正常创建。
6）如果线程个数等于最大线程数，则会执行拒绝策略。
线程池的执行过程参考图片：
在这里插入图片描述

17.线程池中为什么任务队列满了，会创建一个非核心线程去执行要投递的任务，而不是先去执行队列中最靠前的任务？

减少任务提交等待时间。避免先去队列取一个任务出来执行的时间。

18.核心线程和非核心线程有什么区别

没区别，只有在创建的时候会区分。

19.核心线程可以被回收吗？

如果allowCoreThreadTimtOut（默认为false）设置为true，那么只要工作线程的空闲时间超过了最大空闲时间，那么该线程就会被回收。
false：仅对非核心线程生效
true：对所有线程生效

20.线程池连环问

java线程池，5核心、10最大、10队列
第六个任务来了处于什么状态？-仍在队列里（无论核心线程是否空闲）
第十六个任务怎么处理？-创建非核心线程去处理这个任务
第十六个任务来了，核心线程空闲，那么如何处理？-如果队列中十个任务已经被核心线程取走，那么直接加入队列。如果队列中的任务还没有被核心线程取走，则创建非核心线程处理。
队列满了以后执行队列的任务是从头还是尾获取？-从头取
核心线程和非核心线程执行结束后，谁先执行队列里的任务？-谁先空闲了，等待任务，谁就先执行。

21.线程池的工作线程在执行任务的过程中，如何取消任务的执行？

原生的ThreadPoolExecutor在提交普通的Runnable任务时，是无法做到的，需要通过提交FutureTask任务，在任务处理的过程中会记录是哪个线程在处理当前任务。这样可以通过cancel方法，取消该任务。
这样咱们就可以获取到执行当前任务的线程对象执行他的interrupt方法。如果有中断的出口，那就结束了，但是如果没有中断的出口，那即便你中断了，任务也会执行完毕!所以需要catch InterruptedException。
其次也可以在任务还没执行前，通过对任务提供状态的修饰，基于状态来阻止任务执行。

22.线程池参数怎么设置？

线程池参数：
核心线程数
最大线程数
最大空闲时间
空闲时间单位
工作队列
线程工厂
拒绝策略
如何设置，分三步回答
1 根据线上服务器配置去聊：
CPU内核数
内存大小
2 线程池任务处理情况：
CPU密集
IO密集
混合型
3 直接说明核心线程数设置的是多少，以及工作队列多长
核心线程数：与最大线程数保持一致（因为压测得出的核心线程数就是最优解）
可以提前编一个数值，但是要说明这个数值是压测出来的。
如果是混合型，那么50左右没问题，如果是CPU密集的，别太大，与核心数差不多就行。
工作队列：要么ArrayBlockingQueue，要么LinkedBlockingQueue。推荐使用LinkedBlockingQueue。因为底层是队列，且工作队列本身就是增删频繁的情况，所以用这个。长度要考虑并发情况，如果任务体量较大，会造成内存使用率过大。如果任务队列太长，那么任务被处理时，最大的延迟时间能否被接受。
队列长度要直接说是多少，一般是核心线程的2倍左右。