Java面试——并发问题（sleep、synchronized、volatile等）

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并发

线程有哪些状态

Java线程分成六种状态

• 新建
• 可运行
• 阻塞
• 等待
• 等待（有时间）
• 消亡

线程池的核心参数

1.corePoolSize 核心线程数目

• 最多保留的线程数

2.maximumPoolSize 最大线程数目

• 核心线程+救急线程

3.keepAliveTime 生存时间

• 针对救急线程

4.unit 时间单位

• 针对救急线程

5.workQueue

• 阻塞队列

6.threadFactory 线程工厂

• 可以为线程创建时起名字

7.handler 拒绝策略

• 四种

sleep VS wait

• 共同点：wait()，wait(long)和sleep(long)的效果都是让当前线程暂时放弃CPU的使用权，进入阻塞状态。
• 方法归属不同
  • sleep方法是Thread的静态方法
  • 而wait()，wait(long)是Object的成员方法，每个对象都有
• 醒来时间不同
  • 执行sleep(long)和wait(long)的线程都会在等待相同毫秒后醒来
  • wait(long)和wait()还可以被notify唤醒，wait()如果不唤醒就一直等待下去
  • 都可以被打断唤醒
• 锁特性不同
  • wait方法的调用必须先获取wait对象的锁，而sleep不用
  • wait方法执行后会释放对象锁，允许其他线程获得该对象锁
  • sleep如果在synchronized代码块中执行，并不会释放对象锁

lock 和synchronized的区别

• 语法层面：
  • synchronized是关键字，源码在jvm，是C++实现
  • lock是接口，由jdk提供，Java实现
  • 使用synchronized时，退出同步代码块时会自动释放锁，lock需要调用unlock手动释放锁
• 功能层面
  • 二者均属于悲观锁、都具备基本的互斥、同步、锁重入功能
  • lock提供了很多synchronized不具备的功能，例如获取等待状态、公平锁、可打断、可超速、多条件变量
  • lock有适合不同的场景使用，如ReentrantLock，ReentrantReadWriteLock（读多写少）
• 性能层面
  • 在没有竞争或较小时，synchronized做了很多优化、如意向锁、轻量级锁，性能不赖
  • 在竞争激烈时，lock的实现通常能提供更好的性能

volatile能否保证线程安全

• 1.线程安全考虑三个方面：可见性、有序性、原子性
  • 可见性：一个线程对共享变量修改，另一个线程能看到最新的结果
  • 有序性：一个线程内代码按编写顺序执行
  • 原子性：一个线程内多行代码以一个整个执行，期间不能有其他线程的代码插队
• 2.volatile能保证可见性、有序性，但不保证原子性，在多线程时可能会在执行了一半时切换线程，共享变量交错覆盖

//共享变量 sum = 10
//t1线程内容
{
    int s = sum;
	s -= 5;  //如果在这时线程切换就会结果覆盖了
	sum = s;
    return sum;
}

//t2线程
{
    int s = sum;
    s += 5;
    sum = s;
    return sum;
}

• 可见性问题：是JIT优化更改了热点代码（常调用的方法，大量循环的代码），可以添加参数-Xint表示只需要翻译成机器码不用jit优化。

乐观锁和悲观锁

• 1.悲观锁的代表是synchronized和 Lock锁
  • 其核心思想是【线程只有占有了锁，才能去操作共享变量，每次只有一个线程占锁成功，获取锁失败的线程，都得停下来等待】
  • 线程从运行到阻塞、再从阻塞到唤醒，涉及线程上下文切换，如果频繁发生，影响性能
  • 实际上，线程在获取synchronized和Lock锁时，如果锁已被占用，都会做几次重试操作，减少阻塞的机会
• 2.乐观锁的代表是AtomicInteger，使用cas（compareAndSet——对比并修改）（一般配合volatile使用）来保证原子性
  • 其核心思想是【无需加锁，每次只有一个线程能成功修改共享变量，其它失败的线程不需要停止，不断重试直至成功】
  • 由于线程一直运行，不需要阻塞，因此不涉及线程上下文切换
  • 它需要多核cpu支持，且线程数不应超过cpu核数

Hashtable_vs_ConcurrentHashMap

• Hashtable 与ConcurrentHashMap都是线程安全的Map集合

• Hashtable并发度低，整个Hashtable对应一把锁，同一时刻，只能有一个线程操作它

• 1.8之前ConcurrentHashMap使用了Segment+数组＋链表的结构，每个Segment对应一把锁，如果多个线程访问不同的Segment，则不会冲突

• 1.8开始ConcurrentHashMap将数组的每个头节点作为锁，如果多个线程访问的头节点不同，则不会冲突

  • 1.7：ConcurrentHashMap底层数据结构是Segment+数组+链表

  • 1.8：ConcurrentHashMap底层数据结构是数组+（链表 | 红黑树）

  • 1.7：ConcurrentHashMap初始化直接创建了16大小的数组

  • 1.8：ConcurrentHashMap是在第一次使用put方法才创建

  • 1.7：ConcurrentHashMap扩容机制是超过3/4扩容

  • 1.8：ConcurrentHashMap扩容机制是满3/4就扩容

• Hashtable初始数组大小是11、扩容阈值是超过3/4，扩容数量是原容量*2+1

谈一谈对ThreadLocal的理解

• ThreadLocal可以实现【资源对象】的线程隔离，让每个线程各用各的【资源对象】，避免争用引发的线程安全问题
• ThreadLocal同时实现了线程内的资源共享
• 其原理是，每个线程内有一个ThreadLocalMap类型的成员变量，用来存储资源对象
  • 调用set方法，就是以ThreadLocal自己作为key，资源对象作为value，放入当前线程的ThreadLocalMap集合中
  • 调用get方法，就是以ThreadLocal自己作为key，到当前线程中查找关联的资源值
  • 调用remove方法，就是以ThreadLocal自己作为key，移除当前线程关联的资源值