Java 多线程相关面试题

1. ConcurrentHashMap的读是否要加锁，为什么?

读操作没有加锁，目的是为了进一步降低锁冲突的概率，为了保证读到刚修改的数据，搭配了volatile 关键字；

2. 介绍下 ConcurrentHashMap 的锁分段技术?

这个是 Java1.7 中采取的技术，Java1.8 中已经不再使用了，简单的说就是把若干个哈希桶分成一个 "段"(Segment)，针对每个段分别加锁，目的也是为了降低锁竞争的概率，当两个线程访问的数据恰好在同一个段上的时候，才触发锁竞争；

3. ConcurrentHashMap在jdk1.8做了哪些优化？

取消了分段锁，直接给每个哈希桶(每个链表)分配了一个锁(就是以每个链表的头结点对象作为锁对象)，将原来数组 + 链表的实现方式改进成数组 + 链表 / 红黑树的方式，当链表较长的时候(大于等于 8 个元素，并且数组长度大于等于 64)就转换成红黑树；

4. Hashtable 和 HashMap、ConcurrentHashMap 之间的区别?

HashMap: 线程不安全，key 允许为 null，

Hashtable: 线程安全，使用 synchronized 锁 Hashtable 对象，效率较低，key 不允许为 null，

ConcurrentHashMap: 线程安全，使用 synchronized 锁每个链表头结点，锁冲突概率低，充分利用 CAS 机制，优化了扩容方式，key 不允许为 null；

5. 谈谈 volatile 关键字的用法?

volatile 能够保证内存可见性，强制从主内存中读取数据，此时如果有其他线程修改被 volatile 修饰的变量，可以第⼀时间读取到最新的值，volatile 还可以避免指令重排序引起的问题；

6. Java多线程是如何实现数据共享的?

JVM 把内存分成了这几个区域: 方法区，堆区，栈区，程序计数器，其中方法区和堆区是多个线程之间共享的，只要把某个数据放到堆内存中，就可以让多个线程都能访问到；

7. Java 创建线程池的接口是什么？参数的含义？

在这两篇博客中都有涉及：Java 多线程（01）—— 认识线程和创建线程，线程池拒绝策略创建线程池主要有两种方式：通过 Executors 工厂类创建，创建方式比较简单，但是定制能力有限；通过ThreadPoolExecutor 创建.创建方式比较复杂，但是定制能力强；

8. LinkedBlockingQueue 的作用是什么？

LinkedBlockingQueue 表示线程池的任务队列，用户通过 submit / execute向这个任务队列中添加任务，再由线程池中的工作线程来执行任务；

9. Java线程共有几种状态？状态之间怎么切换的？

NEW：安排了工作还未开始行动，新创建的线程，还没有调用 start 方法时处在这个状态；

RUNNABLE：可工作的，又可以分成正在工作中和即将开始工作，调用 start 方法之后，并正在CPU上运行 / 在即将准备运行的状态

BLOCKED：使用 synchronized 时，如果锁被其他线程占用，就会阻塞等待，并进入该状态；

WAITING：调用 wait 方法会进入该状态；

TIMED_WAITING：调用 sleep 方法或者 wait(超时时间) 会进入该状态；

TERMINATED：工作完成了，当线程 run 方法执行完毕后，会处于这个状态；

10. 在多线程下，如果对一个数进行叠加，该怎么做？

使用 synchronized/ReentrantLock 加锁，使用 AtomicInteger 原子操作；

11. Servlet是否是线程安全的？

Servlet 本身是工作在多线程环境下，如果在 Servlet 中创建了某个成员变量，此时如果有多个请求到达服务器，服务器就会在多线程进行操作，是可能出现线程不安全的情况的；

12. Thread 和 Runnable 的区别和联系?

Thread 类描述了一个线程，Runnable描述了一个任务；在创建线程的时候需要指定线程完成的任务，可以直接重写 Thread 的 run 方法，也可以使用 Runnable 来描述这个任务；

13. 多次 start ⼀个线程会怎么样？

第一次调用 start 可以成功，后续再调用 start 会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException 异常

14. 有 synchronized 两个方法，两个线程分别同时用这个方法，请问会发生什么？

synchronized 加在非静态方法上，相当于针对当前对象加锁；

如果这两个方法属于同一个实例：线程1 能够获取到锁，并执行方法，线程2 会阻塞等待，直到线程1 执行完毕，释放锁，线程2 获取到锁之后才能执行方法内容；

如果这两个方法属于不同实例：两者能并发执行，互不干扰；

15. 进程和线程的区别？

进程是包含线程的，每个进程至少有一个线程存在，即主线程；进程和进程之间不共享内存空间.同一个进程的线程之间共享同一个内存空间；进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位。

16. 线程同步的方式有哪些？

synchronized，ReentrantLock，Semaphore 等都可以用于线程同步；

17. 为什么有了 synchronized 还需要 juc 下的 lock？

以 juc 的 ReentrantLock 为例，synchronized 使用时不需要手动释放锁，ReentrantLock 使用时需要手动释放，使用起来更灵活；synchronized 在申请锁失败时，会死等，ReentrantLock 可以通过trylock 的方式等待一段时间就放弃；synchronized 是非公平锁，ReentrantLock 默认是非公平锁，但可以通过构造方法传入一个 true 开启公平锁模式；synchronized 是通过 Object 的 wait/notify 实现等待，唤醒，每次唤醒的是一个随机等待的线程，ReentrantLock 搭配 Condition 类实现等待唤醒，可以更精确控制唤醒某个指定的线程；

18. AtomicInteger 的实现原理是什么？

基于 CAS 机制，详细信息可以看这篇博客：Java多线程（04）

19. 信号量听说过么？之前都用在过哪些场景下？

信号量，用来表示 "可用资源的个数"，本质上就是一个计数器，使用信号量可以实现 "共享锁" ，比如某个资源允许 3 个线程同时使用，那么就可以使用 P 操作作为加锁，V操作作为解锁，前三个线程的P操作都能顺利返回，后续线程再进行 P 操作就会阻塞等待，直到前面的线程执行了 V 操作；

20. 什么是偏向锁?

偏向锁不是真的加锁，而只是在锁的对象头中记录一个标记(记录该锁所属的线程)，如果没有其他线程参与竞争锁，那么就不会真正执行加锁操作，从而降低程序开销，一旦真的涉及到其他的线程竞争，再取消偏向锁状态，进入轻量级锁状态；

21. 讲解下你自己理解的 CAS 机制

全称Compareandswap，即"比较并交换"，相当于通过一个原⼦的操作，同时完成 "读取内存，比较是否相等，修改内存" 这三个步骤，本质上需要 CPU 指令的支撑；

22. ABA 问题怎么解决？

给要修改的数据引入版本号；在 CAS 比较数据当前值和旧值的同时，也要比较版本号是否符合预期，如果发现当前版本号和之前读到的版本号一致，就真正执行修改操作，并让版本号自增，如果发现当前版本号比之前读到的版本号大，就认为操作失败；

23. 你是怎么理解乐观锁和悲观锁的，具体怎么实现呢？

悲观锁认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率较大，会在每次访问共享变量之前都去真正加锁.；乐观锁认为多个线程访问同一个共享变量冲突的概率不大，并不会真的加锁，而是直接尝试访问数据.，在访问的同时识别当前的数据是否出现访问冲突；悲观锁的实现就是先加锁(比如借助操作系统提供的 mutex)，获取到锁再操作数据，获取不到锁就等待，乐观锁的实现可以引入一个版本号；借助版本号识别出当前的数据访问是否冲突；