Java 并发知识点

最新推荐文章于 2025-05-07 15:47:40 发布

ddcdcdcvf

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文章标签： java 开发语言

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Java 并发知识点

1. 线程状态

新建（NEW）：创建线程对象后进入此状态，无法获取 CPU 资源。
就绪（RUNNABLE）：调用 start() 方法后进入，等待获取 CPU 资源以运行。
运行：获得 CPU 资源后执行代码。
阻塞：因某些事件触发，如锁阻塞、等待唤醒、超时等待、IO 操作等，阻塞解除后回到就绪状态。
- BLOCKED：获取同步锁失败，进入锁池等待。
- WAITING：调用 wait() 方法后等待，需 notify() 或 notifyAll() 唤醒。
- TIMED_WAITING：调用 wait(long) 或 sleep(long) 方法，时间到或被唤醒后就绪。
- IO 阻塞：进行 IO 操作时让出 CPU 资源，操作结束后就绪。
消亡（TERMINATED）：线程代码执行结束，被销毁。

2. 线程池

核心参数

corePoolSize：核心线程数，闲时从阻塞队列取任务执行，不使用时不释放。
maximumPoolSize：最大线程数，核心线程和队列满后，可创建非核心线程，但总数不超此值。
keepAliveTime：非核心线程空闲时的存活时间。
unit：存活时间的时间单位。
workQueue：阻塞队列，核心线程满后，新任务存入队列。
threadFactory：使用工厂模式创建线程对象。
handler：拒绝策略，核心线程、队列和非核心线程都满时，处理新任务的策略。

拒绝策略

AbortPolicy：抛出 RejectedExecutionException 异常。
CallerRunsPolicy：提交任务的线程自行执行该任务。
DiscardOldestPolicy：用新任务替换队列中等待最久的任务。
DiscardPolicy：丢弃新提交的任务。

最大线程数设置

需综合考虑系统资源、任务性质等因素，一般可根据 CPU 核心数、IO 密集程度等进行估算。

3. 阻塞队列

当核心线程满时，新任务存入的队列，避免内存溢出，常选用有界队列。
常见阻塞队列：ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue 等。

4. `wait()` 和 `sleep()` 的区别

共同点：都使当前线程放弃 CPU 资源，进入阻塞状态。
归属不同：sleep() 是 Thread 类的静态方法，wait() 是 Object 类的实例方法。
唤醒时机：sleep(long) 和 wait(long) 时间到自动苏醒，wait() 需 notify() 或 notifyAll() 唤醒。
锁持有情况：sleep() 阻塞时持有锁，wait() 阻塞时释放锁。

5. 线程安全的集合类

Vector：使用 Synchronized 锁实现。
CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet：使用写入复制算法，用 lock 锁实现。
ConcurrentHashMap：使用写入复制算法，用 lock 锁实现。

6. `Lock` 锁

比 Synchronized 更灵活，是对其的补充，需手动加锁和解锁。
实现类有 ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock。

7. `synchronized` 和 `Lock` 的区别

实现方式：synchronized 是 Java 内置关键字，由 JVM 控制；Lock 是接口，有丰富 API。
锁状态判断：synchronized 无法判断，Lock 可以。
锁释放：synchronized 自动释放，Lock 手动释放。
特性：两者都是可重入锁，synchronized 不可中断、非公平，Lock 可判断锁、可设置公平或非公平。
适用场景：synchronized 适合少量代码同步，Lock 适合大量同步代码。

8. Fail - Fast

概念：对线程不安全集合迭代时，若其他线程修改集合结构或元素数量，抛出 ConcurrentModificationException。
原因：集合修改操作使 modCount 和 expectedModCount 不一致，遍历检测到就抛异常。

9. 取消正在执行的线程

可通过设置标志位、调用 interrupt() 方法等方式。

10. `ReadWriteLock`

读写锁，分为读锁（共享锁）和写锁（独占锁）。
读锁允许多线程同时访问，提高读取效率；写锁只允许一个线程访问，保证数据修改安全。

11. 千万级计算任务处理

使用分支合并计算（ForkJoin），将大任务拆分成小任务并行计算，最后合并结果。可使用 ForkJoinPool 实现。

12. `ForkJoinPool`

特点是分叉合并和工作窃取，为每个线程分配独立队列，线程可从其他线程队列取任务执行。
与 ThreadPoolExecutor 的区别：都实现相关接口，可设置线程数；ForkJoinPool 有独立队列和工作窃取机制，适合处理大数据量任务。

13. 工作窃取

线程完成自己队列任务后，从其他未完成线程的队列尾部获取任务计算，减少竞争。

14. 双端队列

两端都可进行插入和获取操作的队列。

非线程安全：LinkedList、ArrayDeque。
线程安全：ConcurrentLinkedDeque、LinkedBlockingDeque。

15. 函数式接口

接口中只有一个抽象方法，可用 @FunctionalInterface 注解强制规定。
好处是简化编程模型，可结合 lambda 表达式使用。

16. 常用函数式接口

Function<T, R>：函数型接口，有 R apply(T) 方法。
Predicate：判定型接口，有 boolean test(T) 方法。
Supplier：生产型接口，有 T get() 方法。
Consumer：消费型接口，有 void accept(T) 方法。

17. 锁的分类

公平锁和非公平锁：公平锁按顺序获取锁，非公平锁支持抢占，Synchronized 和 ReentrantLock 是非公平锁。
独占锁和共享锁：独占锁一次只能被一个线程持有，如 Synchronized 等；共享锁可被多个线程持有，如 ReentrantReadWriteLock.ReadLock。
悲观锁和乐观锁：悲观锁读写数据都上锁，如 Synchronized 等；乐观锁读时不上锁，更新时判断数据是否被修改，Java 中常用 CAS 实现。