Java面试记录

1、final关键字

它可以用来修饰类、方法和变量。

1. 修饰类：

   • 当一个类被final修饰时，它表示该类不能被继承，即它是最终的类，不能有子类。

2. 修饰方法：

   • 当一个方法被final修饰时，它表示该方法不能被子类重写，即它是最终的方法，子类无法修改它的实现。

3. 修饰变量：

   • 当一个变量被final修饰时，它表示该变量的值不能被修改，即它是一个常量。被final修饰的变量必须在声明时进行初始化，并且不能再次赋值。
     在Java中，synchronized是一个关键字，它用于实现多线程的同步。它可以用来修饰方法或代码块，在多线程环境下确保共享资源的安全访问。

2、synchronized关键字

它可以用来修饰类、方法和变量。

（1）synchronized的功能：

1. 保证线程安全：synchronized关键字可以保证在同一时间只有一个线程可以执行被synchronized修饰的方法或代码块，从而避免多线程同时对共享资源进行修改而产生的数据不一致问题。

（2）synchronized的底层实现原理：

在Java中，synchronized关键字的底层实现主要依赖于对象的监视器锁（也称为内置锁或管程）。

1. 对象的监视器锁：每个对象都有一个与之关联的监视器锁，当一个线程访问一个synchronized方法或代码块时，它会自动获得该对象的监视器锁；其他线程必须等待该线程释放锁后才能访问。

2. 互斥性：synchronized保证了同一时间只有一个线程可以获得对象的监视器锁，其他线程必须等待，实现了互斥性，避免了多线程同时访问共享资源的问题。

3. 可重入性：同一个线程可以多次获得同一个对象的监视器锁，synchronized关键字对重入锁提供了支持，避免了死锁的发生。

需要注意的是，synchronized关键字只能保证同一个对象的同步，不同对象之间的同步需要其他机制（例如使用Lock接口）来实现。此外，synchronized关键字的使用会带来性能的一定损耗，因此在设计多线程应用程序时，需要合理使用synchronized来保证线程安全，同时尽量避免不必要的同步。

3、Java中线程同步的实现方法

有以下几种：

（1）. 使用synchronized关键字：

synchronized关键字可以修饰方法或代码块，保证同一时间只有一个线程可以执行被synchronized修饰的方法或代码块。这样可以确保共享资源的安全访问。

（2）. 使用Lock接口：

Java提供了Lock接口及其实现类，如ReentrantLock，可以手动控制线程的同步。使用Lock接口可以实现更灵活的线程同步，可以实现公平锁和非公平锁，并提供了更多的功能，如可重入性、条件变量等。

（3）. 使用volatile关键字：

volatile关键字可以保证被修饰的变量在多线程环境下的可见性，即一个线程对volatile变量的修改对其他线程是可见的。但是volatile不能保证原子性，无法解决复合操作的线程安全问题。

（4）. 使用wait()和notify()/notifyAll()方法：

这两个方法是Object类中的方法，用于实现线程之间的协作。wait()方法使当前线程等待，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒它；notify()方法唤醒一个等待的线程；notifyAll()方法唤醒所有等待的线程。

以上方法都可以实现线程同步，但根据具体的需求和场景选择合适的方法。

4、ReentrantLock

是Java.util.concurrent包中的一个实现了Lock接口的类，它提供了一种可重入的互斥锁。下面对ReentrantLock进行详细介绍：

概念：

ReentrantLock是一个可重入的互斥锁，它允许线程重复获取同一个锁。与synchronized相比，ReentrantLock提供了更多的灵活性和功能。

功能：

1. 互斥性：同一时间只有一个线程可以获取到锁。
2. 可重入性：线程可以多次获取同一个锁，不会造成死锁。
3. 公平性：可以选择公平锁或非公平锁。公平锁按照线程的申请顺序获取锁，而非公平锁不保证线程获取锁的先后顺序。
4. 中断响应性：支持线程的中断响应，即当一个线程等待获取锁时，可以通过中断该线程来使其放弃等待。
5. 条件变量：提供了Condition接口，可以通过条件变量实现线程的等待和唤醒机制。

实现：

ReentrantLock的实现是基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的，它使用一个FIFO的等待队列来管理线程的等待和唤醒。

原理：

知识跳转（AQS和CAS）

1. ReentrantLock通过CAS（Compare and Swap）操作来实现对锁状态的修改和判断。
2. 当一个线程获取锁时，如果锁是空闲状态，它会直接获取到锁；如果锁被其他线程持有，当前线程会进入等待队列。
3. 当一个线程释放锁时，会唤醒等待队列中的一个线程来获取锁。
4. ReentrantLock内部维护了一个状态变量state，用来记录锁的状态和重入次数。

与synchronized的异同：

异同之处如下：

1. ReentrantLock是一个类，而synchronized是Java的关键字。
2. ReentrantLock提供了更多的功能，如可重入性、公平性、中断响应性和条件变量等，而synchronized只提供了基本的同步功能。
3. ReentrantLock需要手动获取和释放锁，而synchronized由JVM自动管理锁的获取和释放。
4. ReentrantLock可以选择公平锁或非公平锁，而synchronized只能使用非公平锁。
5. ReentrantLock的性能相对较好，但使用时需要注意手动释放锁，否则可能导致死锁。synchronized的性能相对较低，但使用更简单，且能自动释放锁。

5、volatile关键字

用于修饰变量。它具有以下特性和功能：

概念：

1. 可见性：被volatile修饰的变量对所有线程可见，当一个线程修改了volatile变量的值，其他线程可以立即看到这个变化。
2. 禁止指令重排序：volatile关键字禁止编译器和处理器对指令进行重排序，保证了代码的有序性。

功能：

1. 在多线程环境下保证变量的可见性。当一个线程修改了volatile变量的值，其他线程可以立即看到这个变化。
2. 禁止指令重排序，保证代码的有序性。

实现原理：

1. 可见性：在JVM中，volatile关键字通过使用内存屏障（Memory Barrier）来实现可见性。内存屏障会强制刷新处理器缓存并写入主内存，以使得其他线程能够读取最新的值。
2. 禁止指令重排序：volatile关键字会限制编译器和处理器对指令进行重排序，保证代码的执行顺序。

与synchronized的异同：

1. 相同点：都可以用于多线程环境下的同步，保证共享资源的安全访问。
2. 不同点：
   • synchronized是重量级锁，会自动进行加锁和释放锁的操作，而volatile只保证可见性和禁止指令重排序。
   • synchronized可以修饰方法、代码块和类，而volatile只能修饰变量。
   • synchronized可以实现互斥锁，保证同一时间只有一个线程可以执行被修饰的代码块，而volatile不能实现互斥锁。
   • synchronized可以解决线程的安全性和有序性问题，而volatile只能解决有序性问题。