JUC多线程与高并发
2021-05-01 22:10:50 42 举报AI智能生成
尚硅谷Java大厂面试题第二季(java面试必学，周阳主讲) P1-P55 https://www.bilibili.com/video/BV18b411M7xz?p=56
作者其他创作
大纲/内容
1.请谈谈你对volatile的理解
1. votail是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制
1.1.保证可见性
1.2.不保证原子性
1.3.禁止指令重排
2. JMM你谈谈
2.1.可见性
2.2.原子性
number++在多线程下是非线程安全的，如何不加synchronized解决?
AutomacInteger
2.3. VolatileDemo代码演示可见性+原子性代码
2.4.有序性
计算机在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器的常常会对指令做重排，-般分以下3种
源代码
编译器优化的重排+
指令并行的重排
内存系统的重排
最终执行的指令
单线程环境里面确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果- - 致。
处理器在进行重排序时必须要考虑指令之间的数据依赖性
多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证---致性是无法确定的,结果无法预测
禁止指令重排
volatile实现禁止指令重排优化，从而避免多线程环境下程序出现乱序执行的现象
先了解一个概念，内存屏障(Memory Barrier)又称内存栅栏，是一 一个CPU指令，它的作用有两个:
一是保证特定操作的执行顺序，
二是保证某些变量的内存可见性(利用该特性实现volatile的内存可见性)。
由于编译器和处理器都能执行指令重排优化。如果在指令间插入一条MemoryBarrier则会告诉编译器和CPU，不管什么指令都不能和这条MemoryBarrier指令重排序，也就是说通过插入内存屏障禁止在内存屏障前后的指令执行重排序优化。内存屏障另外-一个作用是强制刷出各种CPU的缓存数据，因此任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本。
3.你在哪些地方用到过volatile?
3.1.单例模式DCL代码
3.2.单例模式volatile分析
2. CAS你知道吗?
1. 比较并交换
2. CAS底层原理
unsafe.getAndAddInt
假设线程A和线程B两个线程同时执行getAndAddInt操作 (分别跑在不同CPU上) :
1 AtomicInteger里面的value原始值为3， 即主内存中AtomicInteger的value为3， 根据JMM模型，线程A和线程B各自持有一
份值为3的value的副本分别到各自的工作内存。
2线程A通过getIntVolatile(var1, var2)拿到value值3， 这时线程A被挂起。
3线程B也通过getlntVolatile(var1, var2)方法获取到value值3， 此时刚好线程B没有被挂起并执行compareAndSwaplnt方法
比较内存值也为3，成功修改内存值为4，线程B打完收工，一切OK。
4这时线程A恢复，执行compareAndSwaplnt方法比较， 发现自己手里的值数字3和主内存的值数字4不- -致， 说明该值已
经被其它线程抢先一步修改过了，那A线程本次修改失败，只能重新读取重新来一-遍了。
5线程A重新获取value值， 因为变量value被volatile修饰， 所以其它线程对它的修改，线程A总是能够看到，线程A继续执
行compareAndSwapInt进行比较替换，直到成功。
底层汇编
简单版小总结
CAS ( CompareAndSwap)
比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果相同则执行规定操作，
否则继续比较直到主内存和工作内存中的值--致为止.
CAS应用
CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的更新值B。
当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
3. CAS缺点
循环时间长开销很大。
只能保证一个共享变量的原子操作。
引出来ABA问题???
3.原子类AtomicInteger的ABA问题谈谈?原子更新引用知道吗?
ABA问题怎么产生的
原子引用
时间戳原子引用
4.我们知道ArrayList是线程不安全，请编码写一个不安全的案例并给出解决方案。
1. List
1故障现象
java. util. ConcurrentModificationException
2导致原因
3解决方案
3.1 new Vector<>();
3.2 Collections. synchronizedlist(new ArrayList<>());
3.3 new CopyOnwriteArraylist();
4优化建议(同样的错误不犯第2次)
2. Set
3. Map
4. TransferValue
5.公平锁/非公平锁/可重入锁/递归锁/自旋锁谈谈你的理解?请手写一个自旋锁
公平和非公平锁+③
公平锁是指多 个线程按照申请锁的顺序来获取锁，类似排队打饭，先来后到。
非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁在高并发的情况下，有可能会造成优先级反转或者饥饿现象
可重入钡(又名递归锁)
是什么
ReentrantLock/Synchronized就是一一个典型的可重入锁+
可重入锁最大的作用是避免死锁
ReenterLockDemo
自旋锁
是指尝试获取锁的线程不会立即阻寒，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU
独占锁/共享锁/互斥锁
6. CountDownLatch/CyclicBarrier/Semaphore使用过吗?
CountDownLatch
让一些线程阻塞直到另--些线程完成--系列操作后才被唤醒
CountDownLatch主要有两个方法，当一个或多个线程调用await方法时， 调用线程会被阻塞。
其它线程调用countDown方法会将计数器减1([调用countDown方法的线程不会阻塞), .
当计数器的值变为零时，因调用await方法被阻塞的线程会被唤醒，继续执行。
- CountDownLatchDemo
CyclicBarrier
Semaphore
7.阻塞队列知道吗?
队列+阻塞队列
为什么用?有什么好处?
BlockingQueue的核心方法凰
架构梳理+种类分析
架构介绍口
种类分析
4 ArrayRlockingQueue:由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue:由链表结构组成的有界(但大小默认值为Integer.MAX_ _VALUE)阻塞队:
PriorityBlockingQueue:支 持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列，也即单个元素的队列。
每一个put操作必须要等待- - 个take操作，否则不能继续添加元素，反之亦然。
LinkedTransferQueue:由链表结构组成的无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque:由链表结构组成的双向阻塞队列
用在哪里
生产者消费者模式
传统版
ProdConsumer_ _TraditionDemo
多线程生一个，消费一个，通过ReentrantLock加锁保证线程安全
阻塞队列版
ProdConsumer_ BlockQueueDemo
sync和lock区别
1. sync是语法本身支持。lock是接口
2. sync底层是monitorenter，正常异常都不会死锁
3. 等待是否中断
synchronized不可中断，除非抛出异常或者正常运行完成
ReentrantLock T4+1lF, 1. ikEf7i tryLock(long timeout, TimeUnit unit)
2. LockInterruptiblv( ) ifthttfi, fFinterrupt() FilndfF
4. 加锁是否公平
5. 锁绑定多个条condition
ReentrantLock用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，可以精确唤醒，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要 么唤醒全部线程。
线程池
消息中间件
sync和Lock的区别
8.线程池用过吗? ThreadPoolExecutor 谈谈你的理解?
为什么用线程池，优势圆
线程池做的工作主要是控制运行的线程的数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量超出数量的线程排队等候，等其它线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。
他的主要特点为:线程复用:控制最大并发数;管理线程。
第一: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。
第二:提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
第三: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- - 的分配，调优和监控
线程池如何使用?
Executors.newFixedThreadPool(int) 执行长期的任务， 性能好很多
Executors.newsingleThreadExecutor() 一 个 任务- - 个任务执行的场景
Executors.newCachedThreadPool() 适用: 执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务
线程池的几个重要参数介绍?
1.corePoolsie: 线程池中的常驻核心线程数国
2.maximumPoolSize:
线程池能够容纳同时执行的最大线程数，此值必须大于等于1
3.keepAliveTime:多余的空闲线程的存活时间。当前线程池数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime值时，多余空闲线程会被销毁直到只剩下corePoolsize个线程为止
4.unit: keepAliveTime的 单位。
5.workQueue:任务队列，被提交但尚未被执行的任务。
6.threadFactory:表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程一般用默认的即可。
7.handler:拒绝策略，表示当队列满了并且工作线程大于等于线程池的最大线程数(maximumPoolSize) 时如何来
说说线程池的底层工作原理?
1. 在创建了线程池后，等待提交过来的任务请求。
2. 当调用Iexecute()方法添加- -个请求任务时，线程池会做如下判断:
2.1如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务;
2.2如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize,那么将这个任务放入队列;
2.3如果这时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
2.4如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
3. 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
4. 当一个线程无事可做超过- -定的时间(keepAliveTime) 时，线程池会判断:
如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
所以线程池的所有任务完成后它最终会收缩到corePoolSize的大小。
9.线程池用过吗?生产上你如何设置合理参数
线程池的拒绝策略你谈谈
AbortPolicy(默认):直接抛出RejectedExecutionException异常阻止系统正常运行。
CallerRunsPolicy: "调用者运行"一种调节机制，该策略既不会抛弃任务，也不会抛出异常，而是将某些任
DiscardOldestPolicy;拋弃队列中等待最久的任务，然后把当前任务加入队列中尝试再次提交当前任务。
DiscardPolicy:直接丢弃任务，不予任何处理也不抛出异常。如果允许任务丢失，这是最好的一种方案。
你在工作中单- "的/固定数的/可变的三种创建线程池的方法，你用那个多?
你在工作中是如何使用线程池的，是否自定义过线程池使用日一Case
合理配置线程池你是如何考虑的?
1. CPU密集型
CPU密集型任务配置尽可能少的线程数量:
- -般公式: CPU核数+1个线程的线程池I
2. 密集型
10.死锁编码及定位分析
是什么
产生死锁主要原因
系统资源不足
进程运行推进白
资源分配不当
代码
解决
职业：后端研发工程师
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