整理好了！2024年最常见 20 道并发编程面试题（八）

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十五、请解释什么是不可变对象（Immutable Objects）以及它们在并发编程中的优势。

不可变对象（Immutable Objects）是指一旦创建后，其状态（属性或内容）就不能被修改的对象。在不可变对象中，所有属性都是只读的，这意味着一旦对象被构造出来，它的数据就固定了，不能被更改。

不可变对象的特点：

状态不可变：对象的状态在创建后不能被修改。
数据安全性：由于对象的状态不可变，因此它们是线程安全的，不需要额外的同步措施。
易于管理：不可变对象不需要考虑对象状态的变化，简化了对象的管理和使用。
共享性：不可变对象可以在多个线程之间安全地共享，无需担心数据竞争问题。

不可变对象的创建：

在创建不可变对象时，通常会遵循以下原则：

将所有属性设置为final（在Java中）。
属性的访问权限设置为私有，不提供setter方法。
提供的getter方法返回数据的副本，而不是原始数据。

并发编程中不可变对象的优势：

线程安全：不可变对象天然是线程安全的，因为它们的状态不会改变，不存在多线程环境下的数据竞争问题。
简化同步：由于不需要考虑同步问题，编写并发程序时可以减少锁的使用，简化代码逻辑。
提高性能：不可变对象可以被多个线程共享而无需额外的同步开销，这可以提高程序的性能。
避免副作用：不可变对象的使用可以减少函数或方法的副作用，使得代码更容易理解和测试。
易于调试：由于对象状态的一致性，调试时可以更容易地追踪问题和复现错误。
不变性保证：在某些场景下，不变性是必需的，例如在函数式编程中，不可变对象是构建纯函数的基础。

不可变对象的使用场景：

配置对象：配置信息通常在程序启动时加载，并在整个生命周期内保持不变。
常量集合：例如，枚举类型或只读集合，它们的状态在创建后不能被修改。
缓存数据：缓存的数据一旦加载，通常不需要修改，使用不可变对象可以避免缓存数据被意外更改。

示例（Java）：

public final class ImmutablePoint {private final int x;private final int y;public ImmutablePoint(int x, int y) {this.x = x;this.y = y;}public int getX() {return x;}public int getY() {return y;}// 没有setter方法，属性不可变
}

注意事项：

不可变对象的缺点是每次修改都需要创建新的对象，这可能会导致性能问题，尤其是在对象较大或频繁修改的场景下。
在某些语言中，创建不可变对象可能需要更多的内存，因为每次修改都需要复制整个对象。

总的来说，不可变对象在并发编程中提供了一种简单而有效的方式来避免多线程问题，它们使得代码更加安全、清晰和易于维护。然而，使用不可变对象也需要权衡其性能和内存使用，以确保在特定应用场景下是合适的选择。

十六、什么是Java内存模型（JMM）？它如何影响并发编程？

Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）是Java虚拟机（JVM）的一个核心概念，它定义了Java程序中各种变量（线程共享变量）的访问规则，以及在并发环境下对这些变量进行读写操作时的内存一致性行为。JMM是Java并发编程的基础，它确保了在多线程环境下，不同线程对共享变量的访问能够按照预期的方式进行。

Java内存模型的关键组成部分：

主内存（Main Memory）：所有线程共享的内存区域，存储了所有的变量。
工作内存（Working Memory）：每个线程拥有自己的工作内存，是主内存的一个副本，线程对变量的所有操作首先在工作内存中进行，然后再同步回主内存。
内存屏障（Memory Barrier）：确保指令的执行顺序，防止编译器和处理器对代码进行重排序。

Java内存模型的规则：

原子性：对于基本数据类型的访问（除了long和double），JMM保证了操作的原子性。但对于复合操作（如自增操作i++），则需要通过同步机制来保证原子性。
可见性：当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即看到这个改变。JMM通过synchronized、volatile等关键字来保证可见性。
有序性：在单线程环境下，代码的执行顺序是按照编写顺序来的。但在多线程环境下，如果不正确地使用同步机制，可能会导致指令重排序，从而影响程序的正确性。