【Java面试课程】并发

1. 什么是线程安全？

线程安全是一个多线程环境下正确性的概念，也就是保证多线程环境下共享的、可修改的状态的正确性。

换句话说，如果状态不共享、不可修改，那么也就不存在线程安全问题。进而引出确保线程安全的两个方法

• 封装：把对象内部状态隐藏、保护起来
• 不可变：比如final、immutable等

线程安全需要确保几个基本特性

• 原子性：相关操作不会中途被其他线程干扰，一般通过同步机制实现
• 可见性：一个线程修改了某个共享变量，其状态能够被其他线程知晓。解释为将线程本地状态反映到主内存上去。volatile就是用来保证可见性的
• 有序性：保证线程内串行语义，避免指令重排

2.synchronized和ReentrantLock有什么区别呢？

典型回答

synchronized是Java内建的同步机制，它提供了互斥的语义和可见性。当一个线程已经获取当前锁时，其他试图获取的线程只能等待或阻塞在那里。

在java 5 以前，synchronized是仅有的同步手段。在代码中，synchronized可以修饰方法也可以用在特定的代码块上。本质上synchronized方法等价于把方法全部语句用synchronized块包起来。

ReentrantLock，通常翻译为再入锁。是Java5中提供的锁实现。语义与synchronized基本相同。再入锁通过代码直接调用lock()获取，书写更加灵活。同时ReentrantLock提供了很多实用的方法，能够实现很多synchronized无法做到的细节控制，比如控制fairness(公平性)，但是必须要通过unlock()方法释放锁，不然会一直持有该锁。

所谓的再入是指当一个线程视图获取一个它已经获得的锁时，这个获取动作就自动成功，这是对锁获取粒度的一个概念。也就是锁的持有是以线程为单位而不是基于调用次数。

再入锁可以设置公平性fairness，这里的公平性是指当公平性为真时，会倾向于将锁赋予等待时间最久的线程。公平性是减少饥饿(个别进程长期等待锁、但始终无法获取)情况发生的一种方法.

如果使用synchronized，我们根本无法进行公平性的选择。但这也是主流操作系统调度的选择。通用场景下，公平性并没有想象的那么重要，Java默认的调度很少产生饥饿情况。此外引入公平性会导致吞吐量的下降。

ReentrantLock相比synchronized。因为可以像普通对象一样使用，可以利用其提供的各种便利方法，进行精细的同步操作，甚至是实现synchronized难以表达的用例。如：

• 带超时的获取锁请求
• 可以判断是否有线程在排队等待获取锁
• 可以响应中断请求

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总结版

ReentrantLock是Lock的实现类，是一个互斥的同步器，在多线程高竞争条件下，ReentrantLock比synchronized有更加优异的性能表现。
1 用法比较

• Lock使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的配合动作
• Lock必须手动获取与释放锁，而synchronized不需要手动释放和开启锁
• Lock只适用于代码块锁，而synchronized可用于修饰方法、代码块等

2 特性比较
ReentrantLock的优势体现在：
具备尝试非阻塞地获取锁的特性：当前线程尝试获取锁，如果这一时刻锁没有被其他线程获取到，则成功获取并持有锁
能被中断地获取锁的特性：与synchronized不同，获取到锁的线程能够响应中断，当获取到锁的线程被中断时，中断异常将会被抛出，同时锁会被释放
超时获取锁的特性：在指定的时间范围内获取锁；如果截止时间到了仍然无法获取锁，则返回

3 注意事项
在使用ReentrantLock类的时，一定要注意三点：
在finally中释放锁，目的是保证在获取锁之后，最终能够被释放
不要将获取锁的过程写在try块内，因为如果在获取锁时发生了异常，异常抛出的同时，也会导致锁无故被释放。
ReentrantLock提供了一个newCondition的方法，以便用户在同一锁的情况下可以根据不同的情况执行等待或唤醒的动作。