Java 并发面试题, Java并发
Java 并发面试题, Java并发
QA
Step 1
Q:: 什么是Java内存模型（Java Memory Model, JMM）？
A:: Java内存模型是Java虚拟机规范的一部分，定义了Java程序中各种变量的访问规则，包括变量存储到内存和从内存中取出的底层细节。JMM在多线程编程中至关重要，因为它解决了在并发执行中变量访问的可见性和有序性问题。
Step 2
Q:: 什么是volatile关键字，如何使用？
A:: volatile关键字用于声明一个变量，其值可能会被多个线程修改。使用volatile保证了变量在多个线程之间的可见性，即一个线程对volatile变量的修改会立即被其他线程看到。它还禁止对volatile变量进行重排序优化。
Step 3
Q:: synchronized关键字的作用是什么？
A:: synchronized关键字用于修饰方法或代码块，以实现线程间的同步，保证同一时间只有一个线程可以执行被synchronized修饰的方法或代码块。它解决了多线程并发访问共享资源时的数据一致性问题。
Step 4
Q:: 什么是线程池，为什么要使用线程池？
A:: 线程池是一种多线程处理方式，它包含若干个工作线程，避免了频繁创建和销毁线程的开销。使用线程池可以提高性能，尤其是在处理大量短时间任务时。线程池还提供了线程的复用机制，便于管理和监控线程。
Step 5
Q:: Java中有哪些常见的线程池实现？
A:: Java中常见的线程池实现包括：
1. FixedThreadPool：定长线程池。
2. CachedThreadPool：缓存线程池，可以根据需要创建新线程。
3. SingleThreadExecutor：单线程池。
4. ScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池。
Step 6
Q:: 什么是Callable和Future，它们与Runnable有什么区别？
A:: Callable和Future用于表示有返回值的任务。Callable接口类似于Runnable，但它可以返回结果或抛出异常。Future用于表示Callable任务的结果，可以通过Future的get方法获取任务的执行结果，而Runnable接口不能返回结果。
Step 7
Q:: 什么是死锁，如何避免死锁？
A:: 死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放锁资源，从而导致所有线程都无法继续执行的一种状态。避免死锁的方法包括：
1. 避免嵌套锁定。
2. 尝试使用定时锁（如Lock.tryLock()）。
3. 保持锁定顺序一致。
4. 使用更高级别的并发控制工具（如信号量、并发集合等）。
Step 8
Q:: 什么是线程安全，如何实现线程安全？
A:: 线程安全是指在多线程环境中访问共享资源时，不会导致数据不一致或程序状态错误。实现线程安全的方法包括：
1. 使用synchronized关键字。
2. 使用Java并发包中的原子类（如AtomicInteger）。
3. 使用线程安全的集合（如ConcurrentHashMap）。
4. 避免共享可变状态。
Step 9
Q:: 什么是乐观锁和悲观锁？
A:: 乐观锁和悲观锁是并发控制的两种机制。悲观锁认为操作会发生冲突，因此在操作前先加锁，确保操作期间不会有其他线程进行干扰。乐观锁则认为冲突较少，操作时不加锁，只在提交时检查是否有冲突，如果有冲突则重试操作。
Step 10
Q:: 什么是Java中的Fork/Join框架？
A:: Fork/Join框架是Java 7引入的一种并行计算框架，适用于大任务的分解和合并。它通过递归地将大任务拆分为小任务，并行执行这些小任务，最后合并结果来提高性能。主要类包括ForkJoinPool、ForkJoinTask及其子类RecursiveTask和RecursiveAction。
用途
Java并发编程是现代多核处理器上实现高性能应用程序的基础。通过了解和掌握Java并发工具和技术，开发者可以编写出高效、安全的多线程程序，避免常见的并发问题，如死锁、数据不一致等。在实际生产环境中，Java并发编程用于处理高并发请求、提升应用响应速度、实现异步任务处理等场景。\n相关问题
Java并发面试题, Java并发
QA
Step 1
Q:: 什么是Java并发?
A:: Java并发是指Java程序中能够同时执行多个线程的能力。Java通过java.util.concurrent包提供了一系列用于并发编程的工具类，例如Executor框架、同步集合类、原子变量类等。
Step 2
Q:: 解释线程和进程的区别?
A:: 线程是进程中的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。线程共享进程的资源如内存空间，而进程之间是相互独立的。线程的切换开销比进程小，且通信更容易，但也更容易产生同步问题。
Step 3
Q:: Java中如何创建线程?
A:: 在Java中创建线程有三种方式：1）继承Thread类，2）实现Runnable接口，3）实现Callable接口并配合Future使用。前三种方式各有优缺点，Callable可以返回结果并抛出异常，而Runnable和Thread都不能。
Step 4
Q:: 什么是线程安全?
A:: 线程安全是指多个线程访问共享资源时，不会引起资源的不一致性。实现线程安全的方式有很多，比如使用synchronized关键字、显式锁（如ReentrantLock）、线程安全的集合类（如ConcurrentHashMap）等。
Step 5
Q:: 什么是死锁?如何避免死锁?
A:: 死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放锁资源，导致所有线程都无法继续执行。避免死锁的方法包括：1）避免嵌套锁定，2）遵循锁定顺序，3）使用超时锁，4）死锁检测。
Step 6
Q:: 什么是Java中的Volatile关键字?
A:: volatile是一个轻量级的同步机制。被volatile修饰的变量在所有线程中可见，即一个线程对其修改会立即被其他线程看到。它可以防止指令重排序，但不能保证原子性。
Step 7
Q:: 解释Java中的同步块和同步方法?
A:: 同步方法使用synchronized关键字修饰整个方法，确保同一时间只有一个线程可以访问该方法。同步块则是对方法中的某一块代码进行同步，以减少锁的粒度，提高性能。
Step 8
Q:: 什么是Executor框架?
A:: Executor框架是Java提供的一种并发编程框架，用于简化多线程编程。它通过提供线程池、任务调度等机制，帮助开发者管理线程生命周期，提高资源利用率和程序稳定性。常见的实现类有ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor等。
Step 9
Q:: 什么是Java中的原子变量类?
A:: 原子变量类（如AtomicInteger、AtomicLong等）提供了一种使用CAS（Compare-And-Swap）操作实现线程安全的机制。相比于使用synchronized关键字，它们在某些情况下可以提供更高的性能。
用途
面试Java并发相关内容是为了评估候选人处理并发编程的能力。在实际生产环境中，并发编程非常重要，因为许多应用需要处理多任务、提高性能和响应速度，确保系统的可靠性和稳定性。并发编程技术在高并发、高可用系统如电商网站、金融交易系统、分布式计算等领域尤为关键。\n相关问题
Java虚拟机面试题, Java并发
QA
Step 1
Q:: 什么是Java虚拟机（JVM），它的主要作用是什么？
A:: Java虚拟机（JVM）是Java程序运行的基础环境，它将Java字节码（.class文件）翻译为操作系统可以理解的机器码，从而使Java程序能够在不同的操作系统上运行。JVM主要负责内存管理、垃圾回收、线程管理等功能。
Step 2
Q:: 请解释JVM的内存结构。
A:: JVM的内存结构主要包括方法区、堆内存、栈内存、本地方法栈和程序计数器。方法区存储已加载的类信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码；堆内存是用于存放对象实例和数组的区域；栈内存用于保存每个线程的局部变量表、操作数栈、方法返回地址等信息；本地方法栈用于本地方法的执行；程序计数器则是线程的私有内存，保存当前线程所执行的字节码的行号指示器。
Step 3
Q:: 什么是垃圾回收（GC），JVM中如何实现垃圾回收？
A:: 垃圾回收（GC）是JVM自动管理内存的一种机制，用于释放不再使用的对象占用的内存空间。JVM通过多种垃圾回收算法来实现垃圾回收，例如标记-清除、复制算法、标记-整理等。常见的垃圾回收器有Serial收集器、Parallel收集器、CMS收集器和G1收集器。
Step 4
Q:: Java中的并发是什么，它如何通过线程实现？
A:: Java中的并发指的是多个线程同时执行任务的能力。通过实现Runnable接口或继承Thread类，Java可以创建线程，并使用start()方法启动线程。Java提供了多种工具类和框架来管理并发，例如线程池、Callable接口、Future接口、同步工具（如Lock、CountDownLatch等）以及并发集合（如ConcurrentHashMap）。
Step 5
Q:: 请解释Java中的volatile关键字及其作用。
A:: volatile关键字用于声明Java变量的值可能会被多个线程修改。它确保变量的值被读取时是最新的（从主内存中读取），避免了线程间的缓存不一致问题。volatile变量的操作是原子的，但并不能保证复合操作的原子性，因此通常结合其他同步机制使用。
用途
JVM的知识是Java开发者的必备基础，因为它直接影响到Java应用程序的性能、稳定性和可扩展性。在生产环境中，JVM调优、内存管理、垃圾回收优化等都依赖对JVM深入的理解。并发编程是现代应用程序高效执行的关键，在处理高并发请求、任务调度以及资源共享时，熟练掌握Java的并发工具和原理至关重要。\n相关问题
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.
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.
并发编程的三个重要特性 ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 提示: 原子性,可见性,有序性
JMMJava Memory Model,Java 内存模型和 happens-before 原则. ⭐⭐⭐⭐⭐
volatile 关键字 ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 提示:volatile 关键字同样是一个重点!结合 JMMJava Memory Model,Java 内存模型和 happens-before 原则来回答就行了.
ThreadLocal 关键字 ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 提示:关注 ThreadLocal 的底层原理,内存泄露问题以及自己是如何在项目中使用 ThreadLocal 关键字的.
线程池 ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 提示:线程池有哪几种,各种线程池的优缺点,线程池的重要参数,线程池的执行流程,线程池的饱和策略,如何设置线程池的大小等等.
ReentrantLock 和 AQS ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 提示: ReentrantLock 的特性,实现原理基于 AQS.可以从 ReentrantLock 的实现来理解 AQS.
乐观锁和悲观锁的区别 ⭐⭐⭐⭐⭐
CAS 了解么?原理?什么是 ABA 问题?ABA 问题怎么解决? ⭐⭐⭐⭐⭐
💡 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.
Atomic 原子类 ⭐⭐
QA
Step 1
Q:: 什么是线程和进程？线程与进程的关系、区别及优缺点？
A:: 进程是操作系统分配资源的基本单位，每个进程都有独立的内存空间。线程是进程中的一个执行单元，它与其他线程共享进程的资源。进程之间的切换开销较大，线程之间的切换开销较小。多进程适用于需要隔离内存空间的场景，多线程适用于需要并发处理的场景。
Step 2
Q:: 为什么要使用多线程？
A:: 使用多线程的主要原因是为了充分利用多核 CPU 的并行处理能力，从而提高系统的性能。在项目中，多线程可以加快任务的处理速度，提升响应效率，尤其在 I/O 密集型和计算密集型任务中尤为重要。
Step 3
Q:: 说说线程的生命周期和状态？
A:: 线程的生命周期包括：NEW（新建），RUNNABLE（运行中），BLOCKED（阻塞），WAITING（等待），TIME_WAITING（计时等待），TERMINATED（终止）。这些状态反映了线程在不同时间点的执行情况。在 JVM 中，RUNNABLE 状态包括操作系统层面的 READY 和 RUNNING 状态。
Step 4
Q:: 什么是线程死锁？如何避免死锁？
A:: 线程死锁是指两个或多个线程因相互等待对方持有的资源而陷入无限等待状态。避免死锁的方法包括：1. 遵循获取锁的顺序，2. 避免嵌套锁，3. 使用 tryLock 等非阻塞锁机制。避免死锁需要程序员在编写多线程代码时特别注意资源的获取和释放顺序。
Step 5
Q:: synchronized 关键字的作用及底层原理？
A:: synchronized 关键字用于实现线程间的同步，确保共享资源在同一时刻只能被一个线程访问。底层通过 Monitor 锁机制实现，JDK1.6 之后通过锁的升级（偏向锁、轻量级锁、重量级锁）进行了优化。synchronized 在编译时会生成 monitorenter 和 monitorexit 字节码指令。
Step 6
Q:: 并发编程的三个重要特性是什么？
A:: 并发编程的三大特性是原子性、可见性和有序性。原子性保证操作不可被中断；可见性保证一个线程对共享变量的修改能够及时被其他线程看到；有序性保证指令按程序的顺序执行，不会发生指令重排。
Step 7
Q:: 什么是 JMM（Java Memory Model）和 happens-before 原则？
A:: JMM 是 Java 内存模型，定义了线程如何通过内存与共享变量交互。happens-before 原则是 JMM 中定义的一个规则，用来确定操作间的先后顺序。happens-before 关系包括：程序顺序规则、监视器锁规则、volatile 变量规则等。
Step 8
Q:: volatile 关键字的作用是什么？
A:: volatile 关键字用于保证变量的可见性和防止指令重排。它不能保证操作的原子性。当一个变量被声明为 volatile 时，所有线程在读取该变量时会直接从主内存中读取，而不是从线程本地缓存中读取。
Step 9
Q:: ThreadLocal 关键字的作用及使用场景？
A:: ThreadLocal 提供了线程本地变量，即每个线程都拥有自己独立的变量副本，适用于需要隔离线程间共享状态的场景。常用于存储线程的上下文信息，如数据库连接、用户会话等。注意使用 ThreadLocal 时需要避免内存泄漏问题。
Step 10
Q:: 线程池有哪些？其优缺点是什么？
A:: 线程池包括：FixedThreadPool（固定大小），CachedThreadPool（缓存线程池），ScheduledThreadPool（定时任务线程池）等。线程池的优点包括减少创建和销毁线程的开销，提高资源利用率。缺点是需要合理配置参数，否则可能导致资源浪费或线程饱和。
Step 11
Q:: ReentrantLock 和 AQS 的作用及原理是什么？
A:: ReentrantLock 是一种可重入锁，基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现。AQS 提供了一个 FIFO 队列来管理锁的争用，通过 state 状态变量来控制锁的获取和释放。ReentrantLock 相较于 synchronized 提供了更细粒度的锁控制。
Step 12
Q:: 乐观锁和悲观锁的区别是什么？
A:: 悲观锁假定并发冲突会发生，因此在操作之前先加锁以防冲突；乐观锁假定冲突很少发生，只有在提交操作时才会检测冲突。乐观锁常用的实现方式是 CAS（Compare-And-Swap）。
Step 13
Q:: CAS 原理是什么？什么是 ABA 问题？如何解决？
A:: CAS 是一种无锁算法，通过比较并交换内存中的值来实现并发控制。ABA 问题是指一个值在比较和交换时已被其他线程修改过但最终又改回原值，导致 CAS 操作错误。解决 ABA 问题的方法包括使用版本号、AtomicStampedReference 类等。
Step 14
Q:: Atomic 原子类的作用是什么？
A:: Atomic 原子类如 AtomicInteger、AtomicLong 提供了原子操作，可以避免使用锁的情况下保证并发安全性。这些类通常通过 volatile 关键字和 CAS 实现。
用途
这些面试问题旨在考察候选人对并发编程的理解和掌握情况。并发编程在实际生产环境中非常重要，特别是在高并发、高性能要求的系统中。理解线程和进程的区别、多线程的优势、线程池的使用、线程同步机制（如 synchronized 和 ReentrantLock）、JMM 和 volatile 的使用、以及如何避免死锁等问题，是开发高性能、可靠系统的基础。面试官通过这些问题来评估候选人在实际项目中设计和调优并发系统的能力。\n相关问题
Java 虚拟机面试题, Java并发
QA
Step 1
Q:: 什么是Java虚拟机（JVM）？请解释它的主要功能。
A:: Java虚拟机（JVM）是一个抽象计算机，它为Java应用程序提供了运行环境。JVM的主要功能包括：加载字节码、执行字节码、内存管理（包括堆内存和栈内存）、垃圾回收机制等。JVM的存在使得Java具有跨平台的能力，因为Java代码通过编译成字节码运行在JVM之上，而不是直接运行在操作系统上。
Step 2
Q:: JVM内存模型是如何划分的？
A:: JVM内存模型主要分为五个区域：1）方法区：存储类的元数据、静态变量和常量池；2）堆：存储对象实例，是GC（垃圾回收）关注的主要区域；3）栈：每个线程私有，存储局部变量、操作数栈和栈帧；4）程序计数器：每个线程私有，用于存储当前执行的字节码的地址；5）本地方法栈：用于执行本地方法。
Step 3
Q:: 什么是垃圾回收机制？它是如何工作的？
A:: 垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制是JVM自动管理内存的一部分，用于回收不再使用的对象所占用的内存。主要的垃圾回收算法包括标记-清除、标记-整理和复制算法。标记-清除算法通过标记所有可达对象，然后清除未被标记的对象来回收内存。标记-整理算法则在标记可达对象后，通过整理来压缩内存空间。复制算法通过将活动对象复制到新区域来避免内存碎片。
Step 4
Q:: 什么是Java中的线程？如何创建一个线程？
A:: 线程是操作系统能够调度的最小执行单元，Java中的线程是通过java.lang.Thread类或实现Runnable接口来创建的。可以通过继承Thread类并重写run方法来创建线程，也可以实现Runnable接口并将其实例传递给Thread对象，再调用start方法启动线程。
Step 5
Q:: Java中的volatile关键字是什么？什么时候应该使用它？
A:: volatile是Java中的一个关键字，用于标记变量，使其对所有线程可见。当一个变量被声明为volatile时，所有对该变量的读写操作都会直接操作主内存，而不是线程的工作内存。这保证了变量的可见性，适用于多个线程之间的共享变量，但不能保证操作的原子性。