2022 Java并发精选面试题50道

x33g5p2x  于19天前 发布在 Java  
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1、 ThreadPoolExecutor饱和策略有哪些?

如果当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列也已经被放满了任时,ThreadPoolTaskExecutor 定义一些策略:

1、 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:抛出 RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理。

2、 ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:调用执行自己的线程运行任务。您不会任务请求。但是这种策略会降低对于新任务提交速度,影响程序的整体性能。另外,这个策略喜欢增加队列容量。如果您的应用程序可以承受此延迟并且你不能任务丢弃任何一个任务请求的话,你可以选择这个策略。

3、 ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:不处理新任务,直接丢弃掉。

4、 ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy: 此策略将丢弃最早的未处理的任务请求。

2、 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么?

synchronized 锁升级原理:在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段,在第一次访问的时候 threadid 为空,jvm 让其持有偏向锁,并将 threadid 设置为其线程 id,再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致,如果一致则可以直接使用此对象,如果不一致,则升级偏向锁为轻量级锁,通过自旋循环一定次数来获取锁,执行一定次数之后,如果还没有正常获取到要使用的对象,此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁,此过程就构成了 synchronized 锁的升级。

锁的升级的目的:

锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式,使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式,从而减低了锁带来的性能消耗。

1、 偏向锁,顾名思义,它会偏向于第一个访问锁的线程,如果在运行过程中,同步锁只有一个线程访问,不存在多线程争用的情况,则线程是不需要触发同步的,减少加锁/解锁的一些CAS操作(比如等待队列的一些CAS操作),这种情况下,就会给线程加一个偏向锁。 如果在运行过程中,遇到了其他线程抢占锁,则持有偏向锁的线程会被挂起,JVM会消除它身上的偏向锁,将锁恢复到标准的轻量级锁。

2、 轻量级锁是由偏向所升级来的,偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下,当第二个线程加入锁争用的时候,轻量级锁就会升级为重量级锁;

3、 重量级锁是synchronized ,是 Java 虚拟机中最为基础的锁实现。在这种状态下,Java 虚拟机会阻塞加锁失败的线程,并且在目标锁被释放的时候,唤醒这些线程。

3、 运行时常量池的作用是什么?

运行时常量池是方法区的一部分,Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池表,用于存放编译器生成的各种字面量与符号引用,这部分内容在类加载后存放到运行时常量池。一般除了保存 Class 文件中描述的符号引用外,还会把符号引用翻译的直接引用也存储在运行时常量池。

运行时常量池相对于 Class 文件常量池的一个重要特征是动态性,Java 不要求常量只有编译期才能产生,运行期间也可以将新的常量放入池中,这种特性利用较多的是 String 的 intern 方法。

运行时常量池是方法区的一部分,受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError。

4、 JVM 中一次完整的 GC 流程(从 ygc 到 fgc)是怎样的

这题不是很明白意思(水平有限...如果知道这题的意思可在评论区留言呀~~)

因为按我的理解:执行fgc是不会执行ygc的呀~~

YGC和FGC是什么

1、 YGC :对新生代堆进行gc。频率比较高,因为大部分对象的存活寿命较短,在新生代里被回收。性能耗费较小。

2、 FGC :全堆范围的gc。默认堆空间使用到达80%(可调整)的时候会触发fgc。以我们生产环境为例,一般比较少会触发fgc,有时10天或一周左右会有一次。

什么时候执行YGC和FGC

1、 a.eden空间不足,执行 young gc

2、 b.old空间不足,perm空间不足,调用方法System.gc() ,ygc时的悲观策略, dump live的内存信息时(jmap –dump:live),都会执行full gc

5、 64 位 JVM 中,int 的长度是多数?

Java 中,int 类型变量的长度是一个固定值,与平台无关,都是 32 位。意思就是说,在 32 位 和 64 位 的 Java 虚拟机中,int 类型的长度是相同的。

6、 并发编程有什么缺点

并发编程的目的就是为了能提高程序的执行效率,提高程序运行速度,但是并发编程并不总是能提高程序运行速度的,而且并发编程可能会遇到很多问题,比如:内存泄漏、上下文切换、线程安全、死锁等问题。

7、 什么是CAS

CAS是compare and swap的缩写,即我们所说的比较交换。

cas是一种基于锁的操作,而且是乐观锁。在java中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住,等一个之前获得锁的线程释放锁之后,下一个线程才可以访问。而乐观锁采取了一种宽泛的态度,通过某种方式不加锁来处理资源,比如通过给记录加version来获取数据,性能较悲观锁有很大的提高。

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存地址里面的值和A的值是一样的,那么就将内存里面的值更新成B。CAS是通过无限循环来获取数据的,若果在第一轮循环中,a线程获取地址里面的值被b线程修改了,那么a线程需要自旋,到下次循环才有可能机会执行。

java.util.concurrent.atomic 包下的类大多是使用CAS操作来实现的( AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong)。

8、 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别?

相同点:

相同点就是都可以开启线程执行池中的任务。

不同点:

1、 接收参数:execute()只能执行 Runnable 类型的任务。submit()可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务。

2、 返回值:submit()方法可以返回持有计算结果的 Future 对象,而execute()没有

3、 异常处理:submit()方便Exception处理

9、 你如何在Java中获取线程堆栈?

1、 kill -3 [java pid]

2、 不会在当前终端输出,它会输出到代码执行的或指定的地方去。比如,kill -3 tomcat pid, 输出堆栈到log目录下。

3、 Jstack [java pid]

4、 这个比较简单,在当前终端显示,也可以重定向到指定文件中。

5、 -JvisualVM:Thread Dump

6、 不做说明,打开JvisualVM后,都是界面操作,过程还是很简单的。

7、 55、JVM中哪个参数是用来控制线程的栈堆栈小的?

8、 -Xss 每个线程的栈大小

10、 方法区的作用是什么?

方法区用于存储被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

JDK8 之前使用永久代实现方法区,容易内存溢出,因为永久代有 -XX:MaxPermSize 上限,即使不设置也有默认大小。JDK7 把放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出,JDK8 中永久代完全废弃,改用在本地内存中实现的元空间代替,把 JDK 7 中永久代剩余内容(主要是类型信息)全部移到元空间。

虚拟机规范对方法区的约束宽松,除和堆一样不需要连续内存和可选择固定大小/可扩展外,还可以不实现垃圾回收。垃圾回收在方法区出现较少,主要目标针对常量池和类型卸载。如果方法区无法满足新的内存分配需求,将抛出 OutOfMemoryError。

11、 什么是程序计数器

当前线程所执行的行号指示器。是 JVM 内存区域最小的一块区域。执行字节码工作时就是利用程序计数器来选取下一条需要执行的字节码指令。

12、 什么是原子类

java.util.concurrent.atomic包:是原子类的小工具包,支持在单个变量上解除锁的线程安全编程 原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量,能够支持原子的和有条件的读-改-写操作。

比如:

AtomicInteger 表示一个int类型的值,并提供了 get 和 set 方法,这些 Volatile 类型的int变量在读取和写入上有着相同的内存语义。它还提供了一个原子的 compareAndSet 方法(如果该方法成功执行,那么将实现与读取/写入一个 volatile 变量相同的内存效果),以及原子的添加、递增和递减等方法。AtomicInteger 表面上非常像一个扩展的 Counter 类,但在发生竞争的情况下能提供更高的可伸缩性,因为它直接利用了硬件对并发的支持。

简单来说就是原子类来实现CAS无锁模式的算法

13、 如何判断一个类是无用的类?

方法区主要回收的是无用的类,判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单,而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面3个条件才能算是 “无用的类” :该类所有的实例都已经被回收,也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。加载该类的 ClassLoader 已经被回收。该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收,这里说的仅仅是“可以”,而并不是和对象一样不使用了就会必然被回收。

14、 有哪些打破了双亲委托机制的案例?

1、 Tomcat可以加载自己目录下的class文件,并不会传递给父类的加载器。

2、 Java的SPI,发起者是 BootstrapClassLoaderBootstrapClassLoader已经是最上层的了。它直接获取了 AppClassLoader进行驱动加载,和双亲委派是相反的。。

15、 什么情况下会发生栈溢出?

栈的大小可以通过-Xss参数进行设置,当递归层次太深的时候,就会发生栈溢出。比如循环调用,递归等。

16、 Java线程池中submit() 和 execute()方法有什么区别?

两个方法都可以向线程池提交任务,execute()方法的返回类型是void,它定义在Executor接口中。

而submit()方法可以返回持有计算结果的Future对象,它定义在ExecutorService接口中,它扩展了Executor接口,其它线程池类像ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor都有这些方法。

17、 什么时候会造成堆外内存溢出?

使用了Unsafe类申请内存,或者使用了JNI对内存进行操作。这部分内存是不受JVM控制的,不加限制的使用,容易发生内存溢出。

18、 什么是堆

存放对象实例,所有的对象和数组都要在堆上分配。 是 JVM 所管理的内存中最大的一块区域。

19、 Java 如何实现多线程之间的通讯和协作?

可以通过中断 和 共享变量的方式实现线程间的通讯和协作

比如说最经典的生产者-消费者模型:当队列满时,生产者需要等待队列有空间才能继续往里面放入商品,而在等待的期间内,生产者必须释放对临界资源(即队列)的占用权。因为生产者如果不释放对临界资源的占用权,那么消费者就无法消费队列中的商品,就不会让队列有空间,那么生产者就会一直无限等待下去。因此,一般情况下,当队列满时,会让生产者交出对临界资源的占用权,并进入挂起状态。然后等待消费者消费了商品,然后消费者通知生产者队列有空间了。同样地,当队列空时,消费者也必须等待,等待生产者通知它队列中有商品了。这种互相通信的过程就是线程间的协作。

Java中线程通信协作的最常见方式:

1、 syncrhoized加锁的线程的Object类的wait()/notify()/notifyAll()

2、 ReentrantLock类加锁的线程的Condition类的await()/signal()/signalAll()

线程间直接的数据交换:

通过管道进行线程间通信:字节流、字符流

20、 Java 线程数过多会造成什么异常?

1、 线程的生命周期开销非常高

2、 消耗过多的 CPU

资源如果可运行的线程数量多于可用处理器的数量,那么有线程将会被闲置。大量空闲的线程会占用许多内存,给垃圾回收器带来压力,而且大量的线程在竞争 CPU资源时还将产生其他性能的开销。

降低稳定性JVM

在可创建线程的数量上存在一个限制,这个限制值将随着平台的不同而不同,并且承受着多个因素制约,包括 JVM 的启动参数、Thread 构造函数中请求栈的大小,以及底层操作系统对线程的限制等。如果破坏了这些限制,那么可能抛出OutOfMemoryError 异常。

21、 类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现,以便让应用程序决定如何获取所需的类, JVM 提供了 3 种类加载器:

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的, 或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的, 且被虚拟机认可(按文件名识别, 如 rt.jar) 的类。

扩展类加载器(Extension ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的,或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类库。

应用程序类加载器(Application ClassLoader):

负责加载用户路径(classpath)上的类库。JVM 通过双亲委派模型进行类的加载, 当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

22、 ZGC收集器中的染色指针有什么用?

染色指针是一种直接将少量额外的信息存储在指针上的技术,可是为什么指针本身也可以存储额外信息呢?在64位系统中,理论可以访问的内存高达16EB(2的64次幂)字节 [3] 。实际上,基于需求(用不到那么多内存)、性能(地址越宽在做地址转换时需要的页表级数越多)和成本(消耗更多晶体管)的考虑,在AMD64架构 [4] 中只支持到52位(4PB)的地址总线和48位(256TB)的虚拟地址空间,所以目前64位的硬件实际能够支持的最大内存只有256TB。此外,操作系统一侧也还会施加自己的约束,64位的Linux则分别支持47位(128TB)的进程虚拟地址空间和46位(64TB)的物理地址空间,64位的Windows系统甚至只支持44位(16TB)的物理地址空间。尽管Linux下64位指针的高18位不能用来寻址,但剩余的46位指针所能支持的64TB内存在今天仍然能够充分满足大型服务器的需要。鉴于此,ZGC的染色指针技术继续盯上了这剩下的46位指针宽度,将其高4位提取出来存储四个标志信息。通过这些标志位,虚拟机可以直接从指针中看到其引用对象的三色标记状态、是否进入了重分配集(即被移动过)、是否只能通过finalize()方法才能被访问到。当然,由于这些标志位进一步压缩了原本就只有46位的地址空间,也直接导致ZGC能够管理的内存不可以超过4TB(2的42次幂) 。

23、 你熟悉哪些垃圾收集算法?

标记清除(缺点是碎片化) 复制算法(缺点是浪费空间) 标记整理算法(效率比前两者差) 分代收集算法(老年代一般使用“标记-清除”、“标记-整理”算法,年轻代一般用复制算法)

24、 各种回收算法

GC最基础的算法有三种:

1、 标记 -清除算法

2、 复制算法

3、 标记-压缩算法

我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法(其实就是组合上面的算法,不同的区域使用不同的算法)。

具体:

1、 标记-清除算法,“标记-清除”(Mark-Sweep)算法,如它的名字一样,算法分为“标记”和“清除”两个阶段:首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。

2、 复制算法,“复制”(Copying)的收集算法,它将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

3、 标记-压缩算法,标记过程仍然与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存

4、 分代收集算法,“分代收集”(Generational Collection)算法,把Java堆分为新生代和老年代,这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

25、 OSGI( 动态模型系统)

OSGi(Open Service Gateway Initiative),是面向 Java 的动态模型系统,是 Java 动态化模块化系统的一系列规范。

26、 什么时候会触发FullGC

除直接调用System.gc外,触发Full GC执行的情况有如下四种。

旧生代空间不足

旧生代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象,当执行Full GC后空间仍然不足,则抛出如下错

误:

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

为避免以上两种状况引起的FullGC,调优时应尽量做到让对象在Minor GC阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间及不要创建过大的对象及数组。

Permanet Generation空间满

PermanetGeneration中存放的为一些class的信息等,当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时,Permanet Generation可能会被占满,在未配置为采用CMS GC的情况下会执行Full GC。如果经过Full GC仍然回收不了,那么JVM会抛出如下错误信息:

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

为避免Perm Gen占满造成Full GC现象,可采用的方法为增大Perm Gen空间或转为使用CMS GC。

CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure

对于采用CMS进行旧生代GC的程序而言,尤其要注意GC日志中是否有promotion failed和concurrent mode failure两种状况,当这两种状况出现时可能会触发Full GC。

promotionfailed是在进行Minor GC时,survivor space放不下、对象只能放入旧生代,而此时旧生代也放不下造成的;concurrentmode failure是在执行CMS GC的过程中同时有对象要放入旧生代,而此时旧生代空间不足造成的。

应对措施为:增大survivorspace、旧生代空间或调低触发并发GC的比率,但在JDK 5.0+、6.0+的版本中有可能会由于JDK的bug29导致CMS在remark完毕后很久才触发sweeping动作。对于这种状况,可通过设置-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5(单位为ms)来避免。

统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间

这是一个较为复杂的触发情况,Hotspot为了避免由于新生代对象晋升到旧生代导致旧生代空间不足的现象,在进行Minor GC时,做了一个判断,如果之前统计所得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间,那么就直接触发Full GC。

例如程序第一次触发MinorGC后,有6MB的对象晋升到旧生代,那么当下一次Minor GC发生时,首先检查旧生代的剩余空间是否大于6MB,如果小于6MB,则执行Full GC。

当新生代采用PSGC时,方式稍有不同,PS GC是在Minor GC后也会检查,例如上面的例子中第一次Minor GC后,PS GC会检查此时旧生代的剩余空间是否大于6MB,如小于,则触发对旧生代的回收。除了以上4种状况外,对于使用RMI来进行RPC或管理的Sun JDK应用而言,默认情况下会一小时执行一次Full GC。可通过在启动时通过- java-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000来设置Full GC执行的间隔时间或通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI调用System.gc

27、 invokedynamic指令是干什么的?

属于比较高级的题目。没看过虚拟机的一般是不知道的。所以如果你不太熟悉,不要气馁,加油!(小拳拳锤你胸口)。

invokedynamicJava7之后新加入的字节码指令,使用它可以实现一些动态类型语言的功能。我们使用的Lambda表达式,在字节码上就是invokedynamic指令实现的。它的功能有点类似反射,但它是使用方法句柄实现的,执行效率更高。

28、 CopyOnWriteArrayList 是什么?

CopyOnWriteArrayList 是一个并发容器。有很多人称它是线程安全的,我认为这句话不严谨,缺少一个前提条件,那就是非复合场景下操作它是线程安全的。

CopyOnWriteArrayList(免锁容器)的好处之一是当多个迭代器同时遍历和修改这个列表时,不会抛出 ConcurrentModificationException。在CopyOnWriteArrayList 中,写入将导致创建整个底层数组的副本,而源数组将保留在原地,使得复制的数组在被修改时,读取操作可以安全地执行。

29、 堵塞队列:

DelayQueue, (基于时间优先级的队列,延期阻塞队列)

DelayQueue是一个没有边界BlockingQueue实现,加入其中的元素必需实现Delayed接口。当生产者线程调用put之类的方法加入元素时,会触发Delayed接口中的compareTo方法进行排序,也就是说队列中元素的顺序是按到期时间排序的,而非它们进入队列的顺序。排在队列头部的元素是最早到期的,越往后到期时间赿晚。

ArrayBlockingQueue, (基于数组的并发阻塞队列)

ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列,它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的,我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小,容量大小一旦指定就不可改变。ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据

LinkedBlockingQueue, (基于链表的FIFO阻塞队列)

LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的,如果我们初始化时指定一个大小,它就是有边界的,如果不指定,它就是无边界的。说是无边界,其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE的容量 。它的内部实现是一个链表。

LinkedBlockingDeque, (基于链表的FIFO双端阻塞队列)

LinkedBlockingDeque是一个由链表结构组成的双向阻塞队列,即可以从队列的两端插入和移除元素。双向队列因为多了一个操作队列的入口,在多线程同时入队时,也就减少了一半的竞争。

相比于其他阻塞队列,LinkedBlockingDeque多了addFirst、addLast、peekFirst、peekLast等方法,以first结尾的方法,表示插入、获取获移除双端队列的第一个元素。以last结尾的方法,表示插入、获取获移除双端队列的最后一个元素。

LinkedBlockingDeque是可选容量的,在初始化时可以设置容量防止其过度膨胀,如果不设置,默认容量大小为Integer.MAX_VALUE。

PriorityBlockingQueue, (带优先级的无界阻塞队列)

priorityBlockingQueue是一个无界队列,它没有限制,在内存允许的情况下可以无限添加元素;它又是具有优先级的队列,是通过构造函数传入的对象来判断,传入的对象必须实现comparable接口。

SynchronousQueue (并发同步阻塞队列)

SynchronousQueue是一个内部只能包含一个元素的队列。插入元素到队列的线程被阻塞,直到另一个线程从队列中获取了队列中存储的元素。同样,如果线程尝试获取元素并且当前不存在任何元素,则该线程将被阻塞,直到线程将元素插入队列。

将这个类称为队列有点夸大其词。这更像是一个点。

30、 什么是Vector

Vector与ArrayList一样,也是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,访问它比访问ArrayList慢很多

ArrayList是最常用的List实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。ArrayList的缺点是每个元素之间不能有间隔。

31、 类加载是什么?

Class 文件中描述的各类信息都需要加载到虚拟机后才能使用。JVM 把描述类的数据从 Class 文件加载到内存,并对数据进行校验、解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型,这个过程称为虚拟机的类加载机制。

与编译时需要连接的语言不同,Java 中类型的加载、连接和初始化都是在运行期间完成的,这增加了性能开销,但却提供了极高的扩展性,Java 动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和连接实现的。

一个类型从被加载到虚拟机内存开始,到卸载出内存为止,整个生命周期经历加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段,其中验证、解析和初始化三个部分称为连接。加载、验证、准备、初始化阶段的顺序是确定的,解析则不一定:可能在初始化之后再开始,这是为了支持 Java 的动态绑定。

32、 什么是乐观锁和悲观锁

1、 乐观锁:就像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态,乐观锁认为竞争不总是会发生,因此它不需要持有锁,将比较-替换这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量,如果失败则表示发生冲突,那么就应该有相应的重试逻辑。

2、 悲观锁:还是像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态,悲观锁认为竞争总是会发生,因此每次对某资源进行操作时,都会持有一个独占的锁,就像synchronized,不管三七二十一,直接上了锁就操作资源了。

33、 Java中的同步集合与并发集合有什么区别?

同步集合与并发集合都为多线程和并发提供了合适的线程安全的集合,不过并发集合的可扩展性更高。在Java1.5之前程序员们只有同步集合来用且在多线程并发的时候会导致争用,阻碍了系统的扩展性。Java5介绍了并发集合像ConcurrentHashMap,不仅提供线程安全还用锁分离和内部分区等现代技术提高了可扩展性。

34、 为什么代码会重排序?

在执行程序时,为了提供性能,处理器和编译器常常会对指令进行重排序,但是不能随意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要满足以下两个条件:

在单线程环境下不能改变程序运行的结果;

存在数据依赖关系的不允许重排序

需要注意的是:重排序不会影响单线程环境的执行结果,但是会破坏多线程的执行语义。

35、 CopyOnWriteArrayList 的缺点?

1、 由于写操作的时候,需要拷贝数组,会消耗内存,如果原数组的内容比较多的情况下,可能导致 young gc 或者 full gc。

2、 不能用于实时读的场景,像拷贝数组、新增元素都需要时间,所以调用一个 set 操作后,读取到数据可能还是旧的,虽然CopyOnWriteArrayList 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求。

3、 由于实际使用中可能没法保证 CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少数据,万一数据稍微有点多,每次 add/set 都要重新复制数组,这个代价实在太高昂了。在高性能的互联网应用中,这种操作分分钟引起故障。

36、 什么是ThreadPoolExecutor?

ThreadPoolExecutor就是线程池

ThreadPoolExecutor其实也是JAVA的一个类,我们一般通过Executors工厂类的方法,通过传入不同的参数,就可以构造出适用于不同应用场景下的ThreadPoolExecutor(线程池)

corePoolSize 核心线程数量
maximumPoolSize 最大线程数量
keepAliveTime 线程保持时间,N个时间单位
unit 时间单位(比如秒,分)
workQueue 阻塞队列
threadFactory 线程工厂
handler 线程池拒绝策略

37、 为什么 Thread 类的 sleep()和 yield ()方法是静态的?

Thread 类的 sleep()和 yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作,并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

38、 Java Concurrency API中的Lock接口(Lock interface)是什么?对比同步它有什么优势?

Lock接口比同步方法和同步块提供了更具扩展性的锁操作。

他们允许更灵活的结构,可以具有完全不同的性质,并且可以支持多个相关类的条件对象。

它的优势有

1、 可以使锁更公平

2、 可以使线程在等待锁的时候响应中断

3、 可以让线程尝试获取锁,并在无法获取锁的时候立即返回或者等待一段时间

4、 可以在不同的范围,以不同的顺序获取和释放锁

5、 整体上来说Lock是synchronized的扩展版,Lock提供了无条件的、可轮询的(tryLock方法)、定时的(tryLock带参方法)、可中断的(lockInterruptibly)、可多条件队列的(newCondition方法)锁操作。另外Lock的实现类基本都支持非公平锁(默认)和公平锁,synchronized只支持非公平锁,当然,在大部分情况下,非公平锁是高效的选择。

39、 乐观锁和悲观锁的理解及如何实现,有哪些实现方式?

悲观锁

总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现也是悲观锁。

乐观锁

顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库提供的类似于write_condition机制,其实都是提供的乐观锁。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。

乐观锁的实现方式

1、 使用版本标识来确定读到的数据与提交时的数据是否一致。提交后修改版本标识,不一致时可以采取丢弃和再次尝试的策略。

2、 java中的Compare and Swap即CAS ,当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。 CAS 操作中包含三个操作数 —— 需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值B。否则处理器不做任何操作。

CAS缺点

1、ABA问题

比如说一个线程one从内存位置V中取出A,这时候另一个线程two也从内存中取出A,并且two进行了一些操作变成了B,然后two又将V位置的数据变成A,这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A,然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功,但可能存在潜藏的问题。从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。

2、循环时间长开销大

对于资源竞争严重(线程冲突严重)的情况,CAS自旋的概率会比较大,从而浪费更多的CPU资源,效率低于synchronized。

3、只能保证一个共享变量的原子操作

当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作的原子性,这个时候就可以用锁。

40、 MinorGC、MajorGC、FullGC 什么时候发生?

1、 MinorGC 在年轻代空间不足的时候发生

2、 MajorGC 指的是老年代的 GC,出现 MajorGC 一般经常伴有 MinorGC

3、 FullGC 老年代无法再分配内存;元空间不足;显示调用 System.gc;像 CMS 一类的垃圾回收器,在 MinorGC 出现 promotion failure 时也会发生 FullGC

41、 创建线程的三种方式的对比?

1、 采用实现Runnable、Callable接口的方式创建多线程。

优势是:

线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口,还可以继承其他类。

在这种方式下,多个线程可以共享同一个target对象,所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况,从而可以将CPU、代码和数据分开,形成清晰的模型,较好地体现了面向对象的思想。

劣势是:

编程稍微复杂,如果要访问当前线程,则必须使用Thread.currentThread()方法。

2、 使用继承Thread类的方式创建多线程

优势是:

编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程。

劣势是:

线程类已经继承了Thread类,所以不能再继承其他父类。

3、 Runnable和Callable的区别

1、 Callable规定(重写)的方法是call(),Runnable规定(重写)的方法是run()。

2、 Callable的任务执行后可返回值,而Runnable的任务是不能返回值的。

3、 Call方法可以抛出异常,run方法不可以。

4、 运行Callable任务可以拿到一个Future对象,表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况,可取消任务的执行,还可获取执行结果。

42、 JVM 运行时内存

Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、 From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。

新生代

是用来存放新生的对象。一般占据堆的 1/3 空间。由于频繁创建对象,所以新生代会频繁触发MinorGC 进行垃圾回收。新生代又分为 Eden区、 ServivorFrom、 ServivorTo 三个区。

Eden 区

Java 新对象的出生地(如果新创建的对象占用内存很大,则直接分配到老年代)。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC,对新生代区进行一次垃圾回收。

ServivorFrom

上一次 GC 的幸存者,作为这一次 GC 的被扫描者。

ServivorTo

保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。

MinorGC 的过程(复制->清空->互换)

MinorGC 采用复制算法。

eden、 servicorFrom 复制到 ServicorTo,年龄+1

首先,把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象复制到 ServicorTo 区域(如果有对象的年龄以及达到了老年的标准,则赋值到老年代区),同时把这些对象的年龄+1(如果 ServicorTo 不够位置了就放到老年区);

清空 eden、 servicorFrom

然后,清空 Eden 和 ServicorFrom 中的对象;

ServicorTo 和 ServicorFrom 互换

最后, ServicorTo 和 ServicorFrom 互换,原 ServicorTo 成为下一次 GC 时的 ServicorFrom区。

43、 线程池的优点?

1、 重用存在的线程,减少对象创建销毁的开销。

2、 可有效的控制最大并发线程数,提高系统资源的使用率,同时避免过多资源竞争,避免堵塞。

3、 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

44、 为什么线程通信的方法wait(), notify()和notifyAll()被定义在Object 类里?

Java的每个对象中都有一个锁(monitor,也可以成为监视器) 并且wait(),notify()等方法用于等待对象的锁或者通知其他线程对象的监视器可用。在Java的线程中并没有可供任何对象使用的锁和同步器。这就是为什么这些方法是Object类的一部分,这样Java的每一个类都有用于线程间通信的基本方法。

45、 Semaphore有什么作用

Semaphore就是一个信号量,它的作用是限制某段代码块的并发数。Semaphore有一个构造函数,可以传入一个int型整数n,表示某段代码最多只有n个线程可以访问,如果超出了n,那么请等待,等到某个线程执行完毕这段代码块,下一个线程再进入。由此可以看出如果Semaphore构造函数中传入的int型整数n=1,相当于变成了一个synchronized了。

46、 假如生产环境CPU占用过高,请谈谈你的分析思路和定位。

这个可真是太太太常见了,不过已经烂大街了。如果你还是一个有经验的开发者,不知道的话,需要反省一下了。

首先,使用top -H命令获取占用CPU最高的线程,并将它转化为16进制。

然后,使用jstack命令获取应用的栈信息,搜索这个16进制。这样能够方便的找到引起CPU占用过高的具体原因。

如果有条件的话,直接使用arthas就行操作就好了,不用再做这些费事费力的操作。

47、 说说线程栈

这里的线程栈应该指的是虚拟机栈吧...

1、 JVM规范让每个Java线程拥有自己的独立的JVM栈,也就是Java方法的调用栈。

2、 当方法调用的时候,会生成一个栈帧。栈帧是保存在虚拟机栈中的,栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息

3、 线程运行过程中,只有一个栈帧是处于活跃状态,称为“当前活跃栈帧”,当前活动栈帧始终是虚拟机栈的栈顶元素。

4、 通过jstack工具查看线程状态

48、 阻塞队列和非阻塞队列区别

1、 当队列阻塞队列为空的时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞。

2、 或者当阻塞队列是满时,往队列里添加元素的操作会被阻塞。

3、 或者试图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞,直到其他的线程往空的队列插入新的元素。

4、 试图往已满的阻塞队列中添加新元素的线程同样也会被阻塞,直到其他的线程使队列重新变得空闲起来

49、 JAVA弱引用

弱引用需要用 WeakReference 类来实现,它比软引用的生存期更短,对于只有弱引用的对象来说,只要垃圾回收机制一运行,不管 JVM 的内存空间是否足够,总会回收该对象占用的内存。

50、 标记整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法,为了避免缺陷而提出。标记阶段和 Mark-Sweep 算法相同, 标记后不是清理对象,而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

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