金三银四跳槽季(六)Java并发

1、synchronized 的实现原理以及锁优化?

2、volatile 的实现原理?

3、Java 的信号灯?

4、synchronized 在静态方法和普通方法的区别?

5、怎么实现所有线程在等待某个事件的发生才会去执行?

6、CAS?CAS 有什么缺陷,如何解决?

CAS是乐观锁技术,当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。CAS有3个操作数,内存值V旧的预期值A要修改的新值B。当且仅当预期值A内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。

7、synchronized 和 Lock 有什么区别?

Lock接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。他们允许更灵活的结构,可以具有完全不同的性质,并且可以支持多个相关类的条件对象。
它的优势有:

  • 可以使锁更公平
  • 可以使线程在等待锁的时候响应中断
  • 可以让线程尝试获取锁,并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间
  • 可以在不同的范围,以不同的顺序获取和释放锁

8、Hashtable 是怎么加锁的 ?

9、HashMap 的并发问题?

10、ConcurrenHashMap 介绍?1.8 中为什么要用红黑树?

11、AQS

12、如何检测死锁?怎么预防死锁?

13、Java 内存模型?

14、如何保证多线程下 i++ 结果正确?

15、线程池的种类,区别和使用场景?

16、分析线程池的实现原理和线程的调度过程?

17、线程池如何调优,最大数目如何确认?

18、ThreadLocal原理,用的时候需要注意什么?

19、CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的用法,以及相互之间的差别?

20、LockSupport工具

21、Condition接口及其实现原理

22、Fork/Join框架的理解

23、分段锁的原理,锁力度减小的思考

24、八种阻塞队列以及各个阻塞队列的特性

java.util.concurrent.BlockingQueue的特性是:当队列是空的时,从队列中获取或删除元素的操作将会被阻塞,或者当队列是满时,往队列里添加元素的操作会被阻塞。

阻塞队列不接受空值,当你尝试向队列中添加空值的时候,它会抛出NullPointerException

阻塞队列的实现都是线程安全的,所有的查询方法都是原子的并且使用了内部锁或者其他形式的并发控制。

BlockingQueue 接口是java collections框架的一部分,它主要用于实现生产者-消费者问题。

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

原子操作是指一个不受其他操作影响的操作任务单元。原子操作是在多线程环境下避免数据不一致必须的手段。

int++并不是一个原子操作,所以当一个线程读取它的值并加1时,另外一个线程有可能会读到之前的值,这就会引发错误。

为了解决这个问题,必须保证增加操作是原子的,在JDK1.5之前我们可以使用同步技术来做到这一点。到JDK1.5,java.util.concurrent.atomic包提供了int和long类型的装类,它们可以自动的保证对于他们的操作是原子的并且不需要使用同步。

26、简单说说你所了解的 Java 锁分类和特点有哪些?

其实对于 Java 锁的分类没有严格意义的规则,我们常说的分类一般都是依据锁的特性、锁的设计、锁的状态等进行归纳整理的,所以常见的分类如下:

  • 公平锁、非公平锁:公平锁指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁,非公平锁就是没有顺序完全随机,所以能会造成优先级反转或者饥饿现象;synchronized 就是非公平锁,ReentrantLock(使用 CAS 和 AQS 实现) 通过构造参数可以决定是非公平锁还是公平锁,默认构造是非公平锁;非公平锁的吞吐量性能比公平锁大好。

  • 可重入锁:又名递归锁,指在同一个线程在外层方法获取锁的时候在进入内层方法会自动获取锁,synchronized和 ReentrantLock 都是可重入锁,可重入锁可以在一定程度避免死锁。

  • 独享锁、共享锁:独享锁是指该锁一次只能被一个线程持有,共享锁指该锁可以被多个线程持有;synchronizedReentrantLock 都是独享锁,ReadWriteLock的读锁是共享锁,写锁是独占锁;ReentrantLock 的独享锁和共享锁也是通过 AQS 来实现的。

  • 互斥锁、读写锁:其实就是独享锁、共享锁的具体说法;互斥锁实质就是 ReentrantLock,读写锁实质就是 ReadWriteLock

  • 乐观锁、悲观锁:这个分类不是具体锁的分类,而是看待并发同步的角度;悲观锁认为对于同一个数据的并发操作一定是会发生修改的(哪怕实质没修改也认为会修改),因此对于同一个数据的并发操作悲观锁采取加锁的形式,因为悲观锁认为不加锁的操作一定有问题;乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作是不会发生修改的,在更新数据的时候会采用不断的尝试更新,乐观锁认为不加锁的并发操作是没事的;由此可以看出悲观锁适合写操作非常多的场景,乐观锁适合读操作非常多的场景,不加锁会带来大量的性能提升,悲观锁在Java 中很常见,乐观锁其实就是基于 CAS 的无锁编程,譬如 java 的原子类就是通过 CAS 自旋实现的。

  • 分段锁:实质是一种锁的设计策略,不是具体的锁,对于 ConcurrentHashMap 而言其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效并发操作;当要 put 元素时并不是对整个 hashmap 加锁,而是先通过 hashcode 知道它要放在哪个分段,然后对分段进行加锁,所以多线程 put 元素时只要放在的不是同一个分段就做到了真正的并行插入,但是统计 size 时就需要获取所有的分段锁才能统计;分段锁的设计是为了细化锁的粒度。

  • 偏向锁、轻量级锁、重量级锁:这种分类是按照锁状态来归纳的,并且是针对 synchronized 的,java 1.6 为了减少获取锁和释放锁带来的性能问题而引入的一种状态,其状态会随着竞争情况逐渐升级,锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后无法降为偏向锁,这种升级无法降级的策略目的就是为了提高获得锁和释放锁的效率。

  • 自旋锁:其实是相对于互斥锁的概念,互斥锁线程会进入 WAITING 状态和 RUNNABLE 状态的切换,涉及上下文切换、cpu 抢占等开销,自旋锁的线程一直是 RUNNABLE 状态的,一直在那循环检测锁标志位,机制不重复,但是自旋锁加锁全程消耗 cpu,起始开销虽然低于互斥锁,但随着持锁时间加锁开销是线性增长。

  • 可中断锁synchronized 是不可中断的,Lock 是可中断的,这里的可中断建立在阻塞等待中断,运行中是无法中断的。

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