Java并发篇

java线程和操作系统的线程一样吗？

Java线程是基于操作系统线程实现的。Java虚拟机（JVM）将Java线程映射到操作系统的原生线程上，但Java提供了更高层次的线程抽象，简化了线程管理。

使用多线程要注意哪些问题？

1. 线程安全：确保多个线程访问共享资源时数据的一致性。

2. 资源竞争：避免多个线程竞争同一资源导致的性能问题。

3. 死锁：多个线程相互等待对方释放资源，导致程序无法继续执行。

4. 性能开销：线程创建和销毁需要消耗系统资源，过多线程可能导致性能下降。

保证数据一致性有哪些方案？

1. 锁：使用互斥锁（如synchronized和ReentrantLock）来保护共享资源。

2. 原子变量：使用AtomicInteger等原子类来保证操作的原子性。

3. 不可变对象：使用不可变对象来避免修改，从而保证数据一致性。

线程的创建方式有哪些？

1. 继承Thread类：创建一个类继承自Thread类，并重写run方法。

2. 实现Runnable接口：创建一个类实现Runnable接口，并实现run方法。

3. 实现Callable接口：创建一个类实现Callable接口，并实现call方法。

4. 使用ExecutorService：使用线程池来创建和管理线程。

怎么启动线程？

调用Thread对象的start()方法来启动线程。

如何停止一个线程的运行？

通过调用线程的interrupt()方法来请求线程停止。线程应该定期检查中断状态，并在适当的时候停止执行。

调用interrupt是如何让线程抛出异常的？

调用interrupt()方法会设置线程的中断状态。如果线程在执行某些阻塞操作（如sleep()、wait()等）时被中断，会抛出InterruptedException。

Java线程的状态有哪些？

1. 新建（New）：线程被创建但尚未启动。

2. 就绪（Runnable）：线程已经准备好运行，等待JVM调度。

3. 运行（Running）：线程正在JVM中执行。

4. 阻塞（Blocked）：线程等待获取一个排他锁，以便进入同步代码块或同步方法。

5. 等待（Waiting）：线程等待另一个线程执行特定的操作。

6. 超时等待（Timed Waiting）：线程等待另一个线程执行特定的操作，但有等待时间限制。

7. 终止（Terminated）：线程已经执行完毕或被强制停止。

blocked和waiting有啥区别？

• Blocked：线程等待获取一个排他锁，以便进入同步代码块或同步方法。

• Waiting：线程等待另一个线程执行特定的操作（如调用notify()或notifyAll()）。

wait状态下的线程如何进行恢复到running状态？

通过其他线程调用notify()或notifyAll()方法，将等待状态的线程唤醒。

notify和notifyAll的区别？

• notify()：唤醒在此对象监视器上等待的一个线程。

• notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

notify选择哪个线程？

JVM会选择一个等待状态的线程进行唤醒，选择过程是非确定性的。

并发安全

并发安全是指在多线程环境下，程序的行为仍然正确，数据的一致性和完整性得到保证。

juc包下你常用的类？

1. ReentrantLock：可重入互斥锁。

2. Semaphore：信号量，用于控制同时访问特定资源的线程数量。

3. CountDownLatch：倒计数锁存器，用于等待其他线程完成操作。

4. CyclicBarrier：循环屏障，用于等待一组线程在屏障处汇合。

怎么保证多线程安全？

1. 同步机制：使用synchronized关键字或显式锁（如ReentrantLock）来保护共享资源。

2. 原子变量：使用AtomicInteger等原子类来保证操作的原子性。

3. 不可变对象：使用不可变对象来避免修改，从而保证数据一致性。

Java中有哪些常用的锁，在什么场景下使用？

1. synchronized：适用于简单的同步需求，使用方便但不够灵活。

2. ReentrantLock：提供更灵活的锁操作，如可中断、可超时、可公平。

3. ReadWriteLock：读写锁，允许多个线程同时读取，但写入时需要独占。

怎么在实践中用锁的？

1. synchronized：通过在方法或代码块前加上synchronized关键字来实现同步。

2. ReentrantLock：通过创建ReentrantLock对象，并在需要同步的代码块中调用lock()和unlock()方法来实现同步。

Java并发工具你知道哪些？

1. ExecutorService：线程池，用于管理线程的生命周期。

2. CountDownLatch：倒计数锁存器，用于等待其他线程完成操作。

3. CyclicBarrier：循环屏障，用于等待一组线程在屏障处汇合。

4. Semaphore：信号量，用于控制同时访问特定资源的线程数量。

synchronized和reentrantlock及其应用场景？

• synchronized：适用于简单的同步需求，使用方便但不够灵活。

• ReentrantLock：提供更灵活的锁操作，如可中断、可超时、可公平，适用于需要更复杂同步控制的场景。

synchronized和reentrantlock区别？

1. synchronized：不可中断，不可超时，不可选择公平性。

2. ReentrantLock：可中断，可超时，可选择公平性。

怎么理解可重入锁？

可重入锁是指同一个线程可以多次获取同一把锁，而不会导致死锁。

synchronized支持重入吗？如何实现的？

支持。synchronized通过一个计数器记录同一线程获取锁的次数，每次获取锁时计数器加一，释放锁时计数器减一，当计数器为零时锁被释放。

synchronized锁升级的过程讲一下

1. 偏向锁：线程第一次获取锁时，锁会偏向该线程。

2. 轻量级锁：当其他线程尝试获取锁时，会尝试通过自旋来获取锁。

3. 重量级锁：当自旋一定次数后仍未获取到锁，会升级为重量级锁，使用操作系统的互斥锁来保护共享资源。

JVM对Synchronized的优化？

1. 锁粗化：将多个连续的同步块合并成一个同步块。

2. 锁消除：在编译时去掉不可能发生数据竞争的锁。

3. 锁升级：根据锁的使用情况，自动将锁从偏向锁升级为轻量级锁，再升级为重量级锁。

介绍一下TAQS

TransferQueue是一个支持传输操作的队列。它允许生产者在无法立即将元素传输给消费者时等待，直到消费者准备好接收元素。

ThreadLocal作用，原理，具体里面存的key value是啥，会有什么问题，如何解决？

1. 作用：ThreadLocal用于为每个线程提供独立的变量副本，避免线程间的数据共享。

2. 原理：ThreadLocal为每个线程维护一个独立的变量副本，通过线程ID来索引。

3. 存储内容：ThreadLocal中存储的是键值对，键是ThreadLocal对象，值是线程的局部变量。

4. 问题：可能导致内存泄漏，因为线程结束时，ThreadLocal中的数据不会被自动清理。

5. 解决方法：在不再需要ThreadLocal变量时，调用remove()方法来清理数据。

Java中想实现一个乐观锁，都有哪些方式？

1. CAS操作：使用Atomic类提供的CAS操作来实现乐观锁。

2. 版本号：在数据中增加版本号，每次更新时检查版本号是否匹配。

CAS有什么缺点？

1. ABA问题：CAS操作可能遇到ABA问题，即值从A变为B，再变回A，CAS操作无法检测到这种变化。

2. 循环时间长：CAS操作可能需要长时间自旋，导致CPU占用高。

为什么不能所有的锁都用CAS？

CAS适用于单个变量的原子操作，不适合复杂的同步场景，如需要锁重入、可中断、可超时等特性的场景。

volatile关键字有什么作用？

volatile关键字用于保证变量的可见性和有序性，确保一个线程对变量的修改对其他线程立即可见，并防止指令重排序。

指令重排序的原理是什么？

编译器和处理器为了优化性能，可能会改变指令的执行顺序，这可能导致多线程环境下的数据不一致问题。

volatile可以保证线程安全吗？

volatile只能保证变量的可见性和有序性，不能保证原子性，因此不能保证线程安全。

volatile和synchronized比较？

1. synchronized：块级锁定，提供原子性、可见性和有序性。

2. volatile：变量级，只提供可见性和有序性，不保证原子性。

什么是公平锁和非公平锁？

1. 公平锁：按照请求锁的顺序来分配锁，先请求的线程先获取锁。

2. 非公平锁：不保证按照请求锁的顺序来分配锁，可能导致某些线程长时间等待。

非公平锁吞吐量为什么比公平锁大？

非公平锁允许某些线程插队获取锁，从而减少了线程等待时间，提高了并发度和吞吐量。

Synchronized是公平锁吗？

不是，synchronized是非公平锁。

ReentrantLock是怎么实现公平锁的？

通过在ReentrantLock的构造函数中设置fairness参数为true来实现公平锁。

什么情况会产生死锁问题？如何解决？

死锁产生的四个必要条件是：互斥、占有、不可剥夺、循环等待。解决方法包括：

1. 避免一个线程同时占有多个资源。

2. 资源分配顺序：按照一定的顺序分配资源。

3. 超时机制：设置获取资源的超时时间。

4. 死锁检测：使用工具检测并解决死锁。

线程池

介绍下线程池的工作原理

线程池通过复用线程来减少线程创建和销毁的开销。它维护一个线程池，根据任务需求来复用已有线程或创建新线程。

线程池的参数有哪些？

1. 核心线程数：线程池中始终保持的线程数量。

2. 最大线程数：线程池中允许的最大线程数量。

3. 工作队列：用于存放等待执行的任务。

4. 线程存活时间：非核心线程空闲时在终止前等待新任务的最长时间。

5. 时间单位：线程存活时间的时间单位。

6. 线程工厂：用于创建新线程的工厂。

7. 拒绝策略：当任务太多，无法被线程池及时处理时，采取的策略。

线程池工作队列满了有哪些拒绝策略？

1. 抛出异常：直接抛出RejectedExecutionException。

2. 丢弃任务：直接丢弃任务，不进行任何处理。

3. 调用者执行：将任务返回给提交任务的线程执行。

4. 丢弃最旧任务：丢弃最早的未处理任务，然后尝试重新提交当前任务。

有线程池参数设置的经验吗？

根据任务特性和系统资源合理设置线程池参数。例如，对于CPU密集型任务，核心线程数可以设置为CPU核心数的1到1.5倍；对于IO密集型任务，核心线程数可以设置为CPU核心数的2到3倍。

核心线程数设置为0可不可以？

可以，但可能会导致所有任务都在工作队列中等待，无法及时处理。

线程池种类有哪些？

1. 固定大小线程池：线程数量固定的线程池。

2. 单线程线程池：只有一个线程的线程池。

3. 缓存线程池：根据需要创建新线程，对于空闲超过一定时间的线程进行回收。

4. 定时及周期性任务线程池：用于延迟执行或定期执行任务的线程池。

线程池一般是怎么用的？

通过创建线程池对象，然后使用execute()或submit()方法提交任务给线程池执行。线程池会根据任务需求来复用已有线程或创建新线程。

线程池中shutdown()、shutdownNow()这两个方法有什么作用？

1. shutdown()：平滑关闭线程池，不再接受新任务，但会完成所有已提交的任务。

2. shutdownNow()：立即关闭线程池，不再接受新任务，并尝试中断所有正在执行的任务。

提交给线程池中的任务可以被撤回吗？

可以，通过Future.cancel()方法来撤回任务。

场景

多线程打印奇偶数，怎么控制打印的顺序

可以使用两个线程分别打印奇数和偶数，并通过同步机制（如synchronized或ReentrantLock）来控制打印顺序。

单例模型既然已经用了synchronized，为什么还要在加volatile？

volatile确保实例的可见性和有序性，防止指令重排序。在单例模型中，volatile可以确保在多线程环境下，实例的正确性和及时可见性。