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Java 的 synchronized 是怎么实现的

Java 并发面试题, Java 的 synchronized 是怎么实现的?

Java 并发面试题, Java 的 synchronized 是怎么实现的?

QA

Step 1

Q:: Java 的 synchronized 是怎么实现的?

A:: Java 的 synchronized 关键字用于实现线程同步,它通过一种内置的锁机制来确保同一时刻只有一个线程可以执行被 synchronized 修饰的方法或代码块。当一个线程进入 synchronized 方法或代码块时,它会自动获得该对象的锁,其他线程需要等待这个线程释放锁后才能进入。synchronized 的底层实现依赖于 JVM 内置的监视器锁(monitor lock)和对象头(object header)的 Mark Word 进行状态管理。

Step 2

Q:: synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别?

A:: synchronized 是 Java 提供的关键字,通过 JVM 实现的同步机制,而 ReentrantLock 是 Java.util.concurrent.locks 包下的一个类,提供了更灵活的锁机制。主要区别包括:1. synchronized 是隐式锁,获取和释放锁是隐式的,而 ReentrantLock 需要显式地获取和释放锁;2. ReentrantLock 提供了更高级的功能,如定时锁等待、可中断锁等待、公平锁等;3. 性能方面,ReentrantLock 在高竞争环境下可能更优。

Step 3

Q:: synchronized 的锁对象是什么?

A:: synchronized 的锁对象可以是任何一个 Java 对象。当使用 synchronized 方法时,锁对象是当前实例对象(this);当使用静态 synchronized 方法时,锁对象是当前类的 Class 对象;当使用 synchronized 块时,锁对象是括号内指定的对象。

Step 4

Q:: 如何避免死锁?

A:: 避免死锁的方法包括:1. 尽量减少锁的持有时间;2. 尽量减少锁的粒度(尽量使用细粒度的锁);3. 尽量减少锁的数量;4. 对多个锁的获取顺序进行规定,避免交叉锁定;5. 使用超时机制,如 tryLock 方法,可以指定等待时间,如果在指定时间内没有获得锁,则返回 false,从而避免死锁。

用途

面试这个内容是为了考察候选人对 Java 并发编程的理解和掌握程度。在实际生产环境下,synchronized 关键字广泛应用于多线程编程中,用于解决多个线程对共享资源的并发访问问题。如果不能正确使用同步机制,可能会导致数据不一致、死锁等问题,严重影响系统的稳定性和性能。因此,熟练掌握 synchronized 及其他锁机制对于开发高性能、可靠的多线程应用至关重要。\n

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Java 中的 volatile 关键字有什么作用?

volatile 关键字用于修饰变量,确保变量的修改对所有线程立即可见。volatile 禁止了变量在线程中的本地缓存,每次都从主内存读取和写入,从而保证了可见性。此外,volatile 还可以防止指令重排,但它不能保证原子性操作。

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什么是乐观锁和悲观锁?

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什么是线程池?

线程池是管理和复用线程的机制,通过减少创建和销毁线程的开销,提高系统性能和稳定性。Java 提供了 Executor 框架来支持线程池,常见的实现包括 FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool 和 SingleThreadExecutor。线程池可以有效控制线程的数量,避免因线程过多导致的资源耗尽问题。