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面试 Java 并发编程八股文十问十答第十期

article 2024/11/6 8:19:51

面试 Java 并发编程八股文十问十答第十期

作者：程序员小白条，个人博客

相信看了本文后，对你的面试是有一定帮助的！关注专栏后就能收到持续更新！

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1）Executors和ThreaPoolExecutor创建线程池的区别

Executors是一个工厂类，提供了一些静态方法用于创建不同类型的线程池。它隐藏了ThreadPoolExecutor的一些细节，简化了线程池的创建过程。但是，它的一些默认配置可能不适合所有场景，因此使用时需要注意。
ThreadPoolExecutor是线程池的实现类，提供了更灵活的配置选项。可以通过构造函数来指定核心线程数、最大线程数、线程空闲时间、任务队列等参数，以及自定义拒绝策略。可以根据具体需求进行定制化配置。

2）你知道怎么创建线程池吗？

可以使用ThreadPoolExecutor类的构造函数来创建线程池，也可以使用Executors类提供的静态方法来创建线程池。以下是两种常见的创建线程池的方法：

使用ThreadPoolExecutor构造函数：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit, BlockingQueue);

其中，corePoolSize表示核心线程数，maximumPoolSize表示最大线程数，keepAliveTime表示线程空闲时间，TimeUnit表示时间单位，BlockingQueue表示任务队列。

使用Executors类的静态方法：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);

其中，nThreads表示线程池中的线程数量。

3）ThreadPoolExecutor构造函数重要参数分析

corePoolSize：核心线程数，表示线程池中保持活动状态的线程数量，即使它们处于空闲状态也不会被回收。
maximumPoolSize：最大线程数，表示线程池中允许存在的最大线程数量。
keepAliveTime：线程空闲时间，表示当线程池中的线程数量超过核心线程数时，空闲线程在被回收之前等待新任务的时间。
TimeUnit：时间单位，用于指定keepAliveTime的单位，如秒、毫秒等。
BlockingQueue：任务队列，用于保存等待执行的任务。可以选择不同类型的队列，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等，以满足不同的需求。
ThreadFactory：线程工厂，用于创建新的线程。可以自定义线程工厂来指定线程的名称、优先级等属性。
RejectedExecutionHandler：拒绝策略，用于处理无法接受的新任务。可以选择不同的拒绝策略，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等，或自定义拒绝策略来处理任务被拒绝的情况。

这些参数可以根据具体需求来进行配置，以创建适合的线程池。

4）一个简单的线程池Demo:Runnable+ThreadPoolExecutor 线程池实现原理

下面是一个简单的线程池Demo，使用Runnable接口和ThreadPoolExecutor类来实现线程池：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小为5的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交10个任务给线程池执行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable task = new Task(i);
            executor.execute(task);
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {
        private int taskId;

        public Task(int taskId) {
            this.taskId = taskId;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Task " + taskId + " is running.");
        }
    }
}

这个示例中，通过Executors类的newFixedThreadPool方法创建一个固定大小为5的线程池。然后，使用execute方法提交10个任务给线程池执行。每个任务都是一个实现了Runnable接口的Task类的实例。最后，调用shutdown方法关闭线程池。

线程池的实现原理是，线程池内部维护了一个线程队列和一个任务队列。当有任务提交时，线程池会从线程队列中取出一个空闲线程来执行任务。如果线程队列中没有空闲线程，且当前线程数小于最大线程数，则会创建新的线程。如果线程数已达到最大线程数，任务会被放入任务队列中等待执行。当线程执行完任务后，会继续从任务队列中取出下一个任务执行，直到任务队列为空。

通过使用线程池，可以更好地管理和控制线程的数量，避免线程创建和销毁的开销，提高系统的性能和资源利用率。

5）什么是原子操作？在 Java Concurrency API 中有哪些原子类 (atomic classes)？

原子操作是指不可被中断的操作，要么全部执行成功，要么全部不执行。在并发编程中，原子操作是保证多线程安全的重要手段。

Java Concurrency API中提供了一些原子类，用于支持原子操作。常见的原子类有：

AtomicInteger：提供原子操作的int类型变量。
AtomicLong：提供原子操作的long类型变量。
AtomicBoolean：提供原子操作的boolean类型变量。
AtomicReference：提供原子操作的引用类型变量。
AtomicStampedReference：提供带有版本号的原子引用操作。

这些原子类提供了一些常用的原子操作方法，如get、set、compareAndSet等，保证了对变量的操作是原子的，避免了多线程并发访问时的数据不一致和竞态条件问题。

6）说一下 atomic 的原理？

atomic的原理是通过使用底层的硬件指令或锁机制来保证操作的原子性。

在硬件层面，现代处理器提供了一些原子操作的指令，如compare-and-swap (CAS)。CAS指令可以在一个原子操作中读取和修改一个内存位置的值，如果内存位置的值与预期值相等，则将新值写入该位置，否则不进行任何操作。CAS操作是原子的，因为它在执行期间会锁定内存位置，防止其他线程修改该值。

在Java中，原子类使用了CAS操作来保证原子性。它们使用了volatile变量和Unsafe类来实现底层的CAS操作。volatile变量保证了变量的可见性，而Unsafe类提供了直接操作内存的方法。原子类通过使用CAS操作来保证对变量的操作是原子的，从而避免了多线程并发访问时的数据不一致和竞态条件问题。

总结起来，atomic的原理是通过底层的硬件指令或锁机制来保证操作的原子性，从而实现多线程并发访问时的数据一致性和线程安全性。

7）在 Java 中 CycliBarriar 和 CountdownLatch 有什么区别？

CountDownLatch是一种同步工具，它可以让一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。它通过一个计数器来实现，计数器的初始值为线程的数量，每个线程完成操作后会将计数器减1，当计数器减到0时，等待的线程就会被唤醒继续执行。CountDownLatch只能使用一次，计数器的值无法重置。
CyclicBarrier也是一种同步工具，它可以让一组线程互相等待，直到所有线程都达到某个共同的屏障点后再继续执行。CyclicBarrier的计数器可以重复使用，当所有线程都到达屏障点后，计数器会重置为初始值，等待的线程会被唤醒继续执行。

总的来说，CountDownLatch用于等待其他线程完成操作，而CyclicBarrier用于等待一组线程互相达到屏障点。CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以重复使用。

8）Semaphore 有什么作用

Semaphore是一种计数信号量，用于控制同时访问某个资源的线程数量。Semaphore维护了一个计数器，线程可以通过acquire方法获取许可证，表示线程占用了一个资源，计数器会减1；线程可以通过release方法释放许可证，表示线程释放了一个资源，计数器会加1。当计数器为0时，acquire方法会阻塞线程，直到有其他线程释放许可证。

Semaphore的主要作用是限制同时访问某个资源的线程数量，可以用于控制并发线程的数量，避免资源的过度竞争。它可以用于实现一些常见的并发模式，如连接池、限流器等。