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Java 并发常见面试题自测

Java 并发在面试中还是非常常问的，需要多花一些时间准备！另外，个人建议你在项目经历中提到一两条多线程相关的应用，例如 CompletableFuture 编排任务。

📌说明：

  1. 下面这些 Java 并发自测问题的详细参考答案你都可以在 JavaGuide 中找到。我还会直接给出对应的参考文章，方便你查阅。
  2. ⭐代表重要程度，⭐越多表现面试越爱问，越要认真准备。

如果觉得 Java 并发知识点太多的话，完全可以按照这个自测来准备，把握重点，这样可以节省不少时间！

基础​

相关阅读：Java 并发常见面试题总结（上） - JavaGuide

什么是线程和进程?线程与进程的关系,区别及优缺点？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：可以从从 JVM 角度说进程和线程之间的关系

为什么要使用多线程呢? ⭐⭐⭐​

💡 提示：从计算机角度来说主要是为了充分利用多核 CPU 的能力，从项目角度来说主要是为了提升系统的性能。

说说线程的生命周期和状态? ⭐⭐⭐⭐​

💡 提示： 6 种状态（NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIME_WAITING、TERMINATED）。

🌈 拓展：在操作系统中层面线程有 READY 和 RUNNING 状态，而在 JVM 层面只能看到 RUNNABLE 状态。

什么是线程死锁?如何避免死锁?如何预防和避免线程死锁? ⭐⭐⭐⭐​

💡 提示： 这里最好能够结合代码来聊，你要确保自己可以写出有死锁问题的代码。

🌈 拓展：项目中遇到死锁问题是比较常见的，除了要搞懂上面这些死锁的基本概念之外，你还要知道线上项目遇到死锁问题该如何排查和解决。

乐观锁和悲观锁​

相关阅读：乐观锁和悲观锁详解 - JavaGuide

乐观锁和悲观锁的区别 ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：乐观锁和悲观锁的最终目的都是为了保证线程安全，避免在并发场景下的资源竞争问题，但乐观锁不会真的去加锁。

如何实现乐观锁？ ⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：乐观锁一般会使用版本号机制或 CAS 算法实现，CAS 算法相对来说更多一些，这里需要格外注意。

CAS 了解么？原理？ ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：多地方都用到了 CAS 比如 ConcurrentHashMap 采用 CAS 和 synchronized 来保证并发安全，再比如java.util.concurrent.atomic包中的类通过 volatile+CAS 重试保证线程安全性。和面试官聊 CAS 的时候，你可以结合 CAS 的一些实际应用来说。

乐观锁存在哪些问题？ ⭐⭐⭐​

💡 提示： ABA 问题、循环时间长开销大、只能保证一个共享变量的原子操作

什么是 ABA 问题？ABA 问题怎么解决？ ⭐⭐⭐⭐​

💡 提示： 所谓 ABA 问题，就是一个值原来是 A，变成了 B，又变回了 A。这个时候使用 CAS 是检查不出变化的，但实际上却被更新了两次。ABA 问题的解决思路是在变量前面追加上版本号或者时间戳。从 JDK 1.5 开始，JDK 的 atomic 包里提供了一个类 AtomicStampedReference 类来解决 ABA 问题。

JMM​

相关阅读：JMM（Java 内存模型）详解 - JavaGuide

并发编程的三个重要特性 ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示： 原子性、可见性、有序性

什么是 JMM？为什么需要 JMM？ ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：对于 Java 来说，你可以把 JMM 看作是 Java 定义的并发编程相关的一组规范，除了抽象了线程和主内存之间的关系之外，其还规定了从 Java 源代码到 CPU 可执行指令的这个转化过程要遵守哪些和并发相关的原则和规范，其主要目的是为了简化多线程编程，增强程序可移植性的。

相关阅读：JMM（Java 内存模型）详解

JMM 是如何抽象线程和主内存之间的关系？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：Java 内存模型的抽象示意图如下：

jmm.png

Java 内存区域和 JMM 有何区别？ ⭐⭐⭐⭐​

💡 提示： Java 内存区域和内存模型是完全不一样的两个东西。

happens-before 原则是什么？为什么需要 happens-before 原则？ ⭐⭐⭐​

💡 提示：happens-before 原则的诞生是为了程序员和编译器、处理器之间的平衡。程序员追求的是易于理解和编程的强内存模型，遵守既定规则编码即可。编译器和处理器追求的是较少约束的弱内存模型，让它们尽己所能地去优化性能，让性能最大化。

synchronized 和 volatile​

synchronized 关键字 ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：synchronized 关键字几乎是面试必问，你需要搞懂下面这些 synchronized 关键字相关的问题：

  • synchronized 关键字的作用，自己是怎么使用的。
  • synchronized 关键字的底层原理（重点！！！）
  • JDK1.6 之后的 synchronized 关键字底层做了哪些优化。synchronized 锁升级流程。
  • synchronized 和 ReentrantLock 的区别。
  • synchronized 和 volatile 的区别。

volatile 关键字 ⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：volatile 关键字同样是一个重点！结合 JMM（Java Memory Model，Java 内存模型）来回答就行了。

ThreadLocal​

ThreadLocal 有什么用？⭐⭐⭐​

💡 提示：ThreadLocal 用于为每个线程提供独立的变量副本，解决多线程环境中的数据竞争和线程安全问题。每个线程都有自己的“本地变量盒子”，确保数据互不干扰。通过 ThreadLocal，线程可以使用 get() 和 set() 方法访问和修改自己的副本，从而避免线程安全问题。

ThreadLocal 原理了解吗？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

  • 每个线程都有一个 ThreadLocalMap。
  • ThreadLocal 变量的值存储在这个 ThreadLocalMap 中，而不是直接在 ThreadLocal 对象上。
  • ThreadLocal 作为键，存储和访问线程特有的数据。
  • 通过 get() 和 set() 方法，ThreadLocal 传递和管理变量值。

<font style="color:rgb(59, 69, 78);">ThreadLocal</font> 数据结构如下图所示：

1727256334342-4e94a8e9-786d-43b3-bbe7-acae14f58215.png

线程池​

相关阅读：Java 线程池详解 - JavaGuide 。

为什么要用线程池？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

  • 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
  • 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
  • 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

为什么不推荐使用内置线程池？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

  • FixedThreadPool 和 SingleThreadExecutor 使用 LinkedBlockingQueue，任务队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能导致 OOM。
  • CachedThreadPool 使用 SynchronousQueue，线程数量可达 Integer.MAX_VALUE，任务过多时可能导致 OOM。
  • ScheduledThreadPool 和 SingleThreadScheduledExecutor 使用 DelayedWorkQueue，任务队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能导致 OOM。

线程池常见参数有哪些？如何解释？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：<font style="color:rgb(59, 69, 78);">corePoolSize</font>、<font style="color:rgb(59, 69, 78);">maximumPoolSize</font>、<font style="color:rgb(59, 69, 78);">workQueue</font>、<font style="color:rgb(59, 69, 78);">keepAliveTime</font>、<font style="color:rgb(59, 69, 78);">threadFactory</font>、<font style="color:rgb(59, 69, 78);">handler</font>。

线程池的拒绝策略有哪些？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

策略描述
AbortPolicy抛出异常拒绝新任务。
CallerRunsPolicy在调用者线程中运行被拒绝任务，可能影响性能。
DiscardPolicy直接丢弃新任务。
DiscardOldestPolicy丢弃最早的未处理任务。

线程池的核心线程会被回收吗？⭐⭐⭐​

💡 提示：

ThreadPoolExecutor 默认不会回收核心线程，即使它们已经空闲了。这是为了减少创建线程的开销，因为核心线程通常是要长期保持活跃的。但是，如果线程池是被用于周期性使用的场景，且频率不高（周期之间有明显的空闲时间），可以考虑将 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法的参数设置为 true，这样就会回收空闲（时间间隔由 keepAliveTime 指定）的核心线程了。

换一种问法：

  • keepAliveTime 对核心线程是否生效，是否能杀死核心线程?
  • 如果我想杀死核心线程应该怎么做?

线程池常用的阻塞队列有哪些？⭐⭐⭐​

💡 提示：容量为 Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingQueue（有界阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）、DelayedWorkQueue（延迟队列）、ArrayBlockingQueue（有界阻塞队列）。

线程池处理任务的流程了解吗？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

thread-pool-principle.png

线程池中线程异常后，销毁还是复用？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

使用execute()时，未捕获异常导致线程终止，线程池创建新线程替代；使用submit()时，异常被封装在Future中，线程继续复用。

如何设计一个能够根据任务的优先级来执行的线程池？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

可以考虑使用 PriorityBlockingQueue （优先级阻塞队列）作为任务队列。

AQS​

相关阅读：AQS 详解 - JavaGuide。

AQS 是什么？AQS 的原理是什么？⭐⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

AQS 的全称为 AbstractQueuedSynchronizer ，翻译过来的意思就是抽象队列同步器。这个类在 java.util.concurrent.locks 包下面。AQS 核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 CLH 队列锁 实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

Semaphore 有什么用？Semaphore 的原理是什么？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

Semaphore 是共享锁的一种实现，它默认构造 AQS 的 state 值为 permits，你可以将 permits 的值理解为许可证的数量，只有拿到许可证的线程才能执行。

CountDownLatch 有什么用？CountDownLatch 的原理是什么？用过 CountDownLatch 么？什么场景下用的？⭐⭐⭐⭐​

💡 提示：

CountDownLatch 允许 count 个线程阻塞在一个地方，直至所有线程的任务都执行完毕，一次性的。

CyclicBarrier 有什么用？CyclicBarrier 的原理是什么？⭐⭐⭐​

💡 提示：

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 非常类似，它也可以实现线程间的技术等待，但是它的功能比 CountDownLatch 更加复杂和强大。主要应用场景和 CountDownLatch 类似。

更新: 2024-09-25 17:39:02
原文: https://www.yuque.com/snailclimb/mf2z3k/cm70wa