赶紧收藏！2024 年最常见 20道并发编程面试题（十）

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十九、什么是不可变对象？为什么它们在并发编程中很有用？

不可变对象（Immutable Object）是指一旦创建后，其状态（属性值）就不能被改变的对象。在Java中，不可变对象通常通过以下方式实现：

所有字段都是final的：确保对象一旦构造完成，其字段就不能再被修改。
没有setter方法：不提供修改对象状态的方法。
对象的状态被隐藏：不对外公开对象的内部状态，防止外部直接访问和修改。
深拷贝：如果对象包含其他对象引用，确保返回的是引用的深拷贝，而不是原始引用。

不可变对象在并发编程中的用途和优势：

线程安全：不可变对象天然是线程安全的。由于它们的状态不能被改变，多个线程可以同时访问同一个不可变对象的实例，而不必担心数据竞争或同步问题。
简化设计：不可变对象简化了并发编程的设计。开发者不需要考虑如何保护对象的状态，也不需要编写额外的同步代码。
提高性能：不可变对象可以被缓存，并且可以安全地在多个线程间共享，这可以减少创建对象的开销，提高程序性能。
不变性保证：由于不可变对象的状态不会改变，它们的行为更加可预测，这使得调试和测试更加容易。
数据一致性：不可变对象保证了对象的状态在创建后不会发生改变，这有助于维护数据的一致性。
易于理解和维护：不可变对象的简单性使得它们更容易理解和维护，因为它们没有复杂的状态变化逻辑。
函数式编程：不可变对象与函数式编程范式相契合，函数式编程强调无副作用和纯函数，不可变对象正好符合这一原则。

使用场景：

配置对象：配置信息通常在应用启动时加载，并在整个应用生命周期内保持不变。
集合类：如String和Wrapper类（如Integer、Long等），它们是不可变的，可以安全地在多线程环境中使用。
缓存数据：不可变对象可以作为缓存数据，因为它们的状态不会改变，可以被多个线程共享。

注意事项：

内存使用：由于每次修改都需要创建新的对象，不可变对象可能会增加内存使用。
适用性：不可变对象不适用于所有场景，特别是那些需要频繁修改对象状态的场景。

总结：

不可变对象在并发编程中非常有用，因为它们提供了天然线程安全性，简化了设计，提高了性能，并且使得程序更易于理解和维护。然而，开发者需要根据具体场景权衡不可变对象的优缺点，以决定是否使用它们。

二十、请解释什么是Future和Callable接口在Java中的作用

在Java中，Future和Callable接口是并发编程中非常重要的组成部分，它们允许开发者在多线程环境中执行异步操作，并提供了一种机制来获取操作的结果。

Callable接口

Callable接口是java.util.concurrent包的一部分，它是一个功能强大的接口，用于创建可以在ExecutorService中执行的任务。与Runnable接口相比，Callable可以有返回值，并且可以抛出异常。

Callable接口的特点：

返回值：Callable的任务可以有返回值，通过Future对象获取。
异常处理：Callable的任务可以抛出异常，这些异常可以在调用线程中被捕获和处理。
任务类型：Callable通常用于那些需要执行计算并返回结果的任务。
实现方式：实现Callable接口的任务需要实现call()方法，该方法是任务执行的地方。

Future接口

Future接口也是java.util.concurrent包的一部分，它代表了异步计算的结果。一个Future对象可以用于检查计算是否完成，取消计算，以及获取计算的结果。

Future接口的特点：

结果获取：Future对象提供了get()方法，用于获取异步计算的结果。
取消任务：如果任务尚未开始或尚未完成，Future对象提供了cancel()方法来取消任务。
任务完成状态：Future对象提供了isDone()方法，用于检查任务是否已经完成。
等待完成：get()方法可以带有超时参数，允许调用线程在指定时间内等待任务完成。
异常处理：如果Callable任务抛出异常，get()方法将抛出ExecutionException，其原因可以是任务实际抛出的异常。

使用场景

异步执行：当需要执行长时间运行的任务，并且希望主线程不被阻塞时，可以使用Callable和Future来实现异步执行。
并行处理：在需要并行处理多个任务时，可以将这些任务提交给ExecutorService，并通过Future来管理它们。
结果处理：当任务完成后需要处理结果，或者需要根据任务的执行结果来做出决策时，Future提供了一种机制来获取这些结果。

示例代码

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Integer> future = executor.submit(new Callable<Integer>() {@Overridepublic Integer call() throws Exception {// 执行一些计算任务return 123;}
});try {// 获取任务结果，可能会阻塞直到任务完成Integer result = future.get();System.out.println("Task result: " + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {e.printStackTrace();
} finally {executor.shutdown();
}