java并行面试题 java并发面试

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新新人类 2023-08-14 20:48:09

文章标签 java并行面试题 java 面试线程安全重入锁 文章分类 Java 后端开发

问题大纲

一、并发产生背景：为什么出现并发？
二、并发理论基础：并发有哪些问题？根本原因是什么？解决理论有哪些？

2.1 基本概念

1、进程和线程

追问1：Java线程有几种状态？
追问2：线程等待时位于哪个区域，具体讲一下

2、可重入锁的可重入性是什么意思，哪些是可重入锁？
3、JMM
4、线程的局部变量

追问1：为什么安全？
追问2：如何跨越方法边界呢？

5、什么是线程安全，怎么保证多线程线程安全？（*4）

2.2、关键字：wait、sleep、notify、notifyAll

1、sleep和wait的区别，sleep会不会释放锁

追问1：sleep会不会释放锁？

2、notify和notifyAll的区别

追问1：为什么notify()可能会导致死锁，而notifyAll()则不会？

四、参考

java并行面试题 java并发面试_线程安全

一、并发产生背景：为什么出现并发？

二、并发理论基础：并发有哪些问题？根本原因是什么？解决理论有哪些？

线程安全怎么做的？
不安全会导致哪些问题？

2.1 基本概念

1、进程和线程

进程是最小资源分配单位，线程是最小运行单位，线程们共享同一个进程的内存空间等资源。一个进程下面能有一个或多个线程，每个线程都有独立一套的寄存器和栈，这样可确保线程控制流相对独立。

java并行面试题 java并发面试_线程安全_02

补充：
1、协程是为了避免线程IO阻塞，能去做其他事情，因此把程序逻辑封装在叫协程的抽象里。

追问1：Java线程有几种状态？

java并行面试题 java并发面试_面试_03

追问2：线程等待时位于哪个区域，具体讲一下

……（暂时不太清楚）

2、可重入锁的可重入性是什么意思，哪些是可重入锁？

可重入性：可以正确重复使用。
可重入锁：synchronized 和 ReentrantLock。

(待消化确认)可重入锁：自己可以再次获取自己的内部锁。比如，一个线程获得了某个对象的锁，此时这个对象锁还没有释放，当其再次想要获取这个对象的锁时，还可以再获取的；如果不可锁重入的话，就会造成死锁；同一个线程每次获取锁，锁的计数器都自增1，所以要等到锁的计数器下降为0时，才能最终释放锁。

3、JMM

Java 内存模型(JMM) 作用于工作内存（本地内存）和主存之间数据同步过程，它规定了如何做数据同步以及什么时候做数据同步，如下图。

java并行面试题 java并发面试_重入锁_04

4、线程的局部变量

局部变量：方法内部的变量。

//生成斐波那契数列
public int[] fibonacci(int n){
    //存放结果的数组
    int[] result = new int[n];
    //数组的第1项和第2项为1
    result[0] = result[1] = 1;
    //计算第3项到第n项
    for(int i = 2; i < n; i++){
        result[i] = result[i-2] + result[i-1];
    }
    return result;  // 调用result生成斐波那契数列，result是安全的
}

不涉及到数据竞争，是线程安全的。

追问1：为什么安全？

局部变量就是存放在调用栈里的，栈帧在调用方法时创建，返回时销毁。

java并行面试题 java并发面试_java并行面试题_05

而每个线程有自己独立的调用栈，所以不存在并发问题。

java并行面试题 java并发面试_java_06

追问2：如何跨越方法边界呢？

变量必须创建在堆里。

5、什么是线程安全，怎么保证多线程线程安全？（*4）

线程安全：不同线程访问相同资源而不会产生错误或不可预知结果。

保证方式：synchronized、Volatile、并发工具类、Reentrant Locks等

补充：

方式	内容	具体
并发集合	java.util.concurrent包	ConcurrentHashMap()
原子对象		AtomicInteger、AtomicLong、AtomicXXX……
同步方法	synchronized修饰方法/语句	synchronized关键字
Volatile	解决线程间可见性问题，确保JVM读取/写入主内存，而不是CPU缓存。	Volatile修饰变量
Reentrant Locks	改进的Lock实现	ReentrantLock
读/写锁	可以实现没有线程写，就可以有许多线程读取该资源，否则阻止其他线程取	ReadWriteLock

无状态实现
不可变实现
线程本地变量	字段本地化，线程间不会共享
同步集合		Collections.synchronizedCollection()
外部锁定

……

2.2、关键字：wait、sleep、notify、notifyAll

1、sleep和wait的区别，sleep会不会释放锁

对象	位置	说明	异常捕获	CPU、锁资源
sleep	Thread线程类方法	线程状态控制	Y(必须)	释放CPU资源，不释放锁资源
wait	Object顶级类方法	线程间通信	N(不需)	两者都释放

追问1：sleep会不会释放锁？

[外层包有synchronized] 不会，只是释放CPU资源，锁资源并没有释放。

2、notify和notifyAll的区别

notifyAll会让所有 等待池 的线程进入锁池去竞争锁的机会；
notify只会 随机选取一个 等待池的线程进入锁池去竞争锁的的机会。

补充：

1、锁池
假设线程A已经拥有了某个对象ObjectA(不是类)的锁,而其他线程B,C想要调用这个对象的某个sychronized方法(或者块)。
线程必须先获得该对象锁的拥有权，才能进入对象的的synchronized方法。
但是ObjectA的锁正被线程A拥有，所以线程B、C会被阻塞，进入一个地方【对象锁池】去等待锁释放。

简要理解，锁池就是 线程 获取锁进行等待的地方。

2、等待池
假设线程A调用了某个对象ObjectA的wait方法,线程A就会释放对象的锁；同时线程A就进入ObjectA的等待池,进入等待池中的线程不会去竞争ObjectA的锁

重点：锁池和等待池都是针对对象。