Java面试题：设计一个线程安全的单例模式，解释Java内存模型（JMM）以及如何在多线程环境下保证可见性，使用Java并发工具包，实现一个有界线程池

在Java技术领域，面试官经常会考察候选人对多线程并发、设计模式以及内存管理等方面的综合运用能力。这三个领域不仅涵盖了Java编程的核心知识，也是面试中的高频考点。本文将为您解析三个综合性的面试题，帮助您从问题的核心内容、考察重点、原理剖析、编程实操以及易错点等方面全面掌握这些知识点。

一、题目：设计一个线程安全的单例模式。
核心内容：该问题主要考察候选人对Java设计模式的理解和运用，特别是在多线程环境下的线程安全问题。
考察重点：如何确保单例对象在多线程环境下只能被创建一次，同时要兼顾效率。
原理剖析：双重检查锁定（Double-Checked Locking）是一种实现线程安全单例的方法。在实例化对象之前，先检查是否已经创建过实例。如果未创建，再进行同步锁定。
编程实操：

public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

易错点：不使用volatile关键字。如果实例已经被创建，那么后面的线程在检查instance != null时，可能会错误地认为已经创建了实例，从而直接返回已有的实例，导致多线程环境下创建多个实例。

二、题目：解释Java内存模型（JMM）以及如何在多线程环境下保证可见性。
核心内容：该问题主要考察候选人对Java内存模型的理解，以及在多线程编程中如何保证共享变量的可见性。
考察重点：Java内存模型基本原理，以及如何使用volatile关键字保证可见性。
原理剖析：Java内存模型定义了Java虚拟机(JVM)在运行Java程序时，内存如何被读取和写入。在多线程环境下，为了提高性能，每个线程都有自己的工作内存（Main Memory的副本），导致共享变量在线程间的可见性问题。使用volatile关键字可以确保主内存中的共享变量对其他线程立即可见。
编程实操：

public class Visibility {private volatile boolean flag = false;public void writer() {flag = true;}public void reader() {if (flag) {System.out.println("Reader sees the flag");}}
}

易错点：不使用volatile关键字。如果共享变量未声明为volatile，那么在多线程环境下，该变量的值可能在线程间发生丢失，导致其他线程无法读取到最新的值。

三、题目：使用Java并发工具包，实现一个有界线程池。
核心内容：该问题主要考察候选人对Java并发工具包的理解和运用，特别是在线程池方面的知识。
考察重点：如何使用Java并发工具包中的Executor框架实现一个有界线程池。
原理剖析：Java并发工具包中的Executor框架提供了一种简便的方式来管理和控制线程。通过自定义ThreadPoolExecutor并设置合理的参数，可以实现一个有界线程池。
编程实操：

import java.util.concurrent.*;
public class BoundedThreadPool {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);for (int i = 0; i < 10; i++) {executorService.submit(() -> {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is done");});}executorService.shutdown();}
}