Java面试题（每天10题）-------连载（26）

目录

多线程篇

1、什么是FutureTask？

2、什么是同步容器和并发容器的实现？

3、什么是多线程的上下文切换？

4、ThreadLocal的设计理念与作用？

5、ThreadPool（线程池）用法与优势？

6、Concurrent包里的其他东西：ArrayBlockingQueue、CountDownLatch等等。

7、synchronized和ReentrantLock的区别？

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

9、Hashtable的size()⽅法中明明只有⼀条语句”return count”，为什么还要做同步？

10、ConcurrentHashMap的并发度是什么？

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多线程篇

1、什么是FutureTask？

1 、 FutureTask可⽤于异步获取执⾏结果或取消执⾏任务的场景 。通过传⼊ Runnable 或者 Callable 的任务给 FutureTask ，直接调⽤其run ⽅法或者放⼊线程池执⾏，之后可以在外部通过 FutureTask 的 get ⽅法异步获取执⾏结果，因此，FutureTask⾮常适合⽤于耗时的计算，主线程可以在完成⾃⼰的任务后，再去获取结果。另外， FutureTask 还可以确保即使调⽤了多次run ⽅法，它都只会执⾏⼀次 Runnable 或者 Callable 任务，或者通过 cancel 取消 FutureTask 的执⾏等。

2 、 futuretask 可⽤于执⾏多任务、以及避免⾼并发情况下多次创建数据机锁的出现。

2、什么是同步容器和并发容器的实现？

1 、同步容器

1. 主要代表有Vector和Hashtable，以及Collections.synchronizedXxx等。
2. 锁的粒度为当前对象整体。
3. 迭代器是及时失败的，即在迭代的过程中发现被修改，就会抛出ConcurrentModificationException。

2 、并发容器

1. 主要代表有ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet。
2. 锁的粒度是分散的、细粒度的，即读和写是使⽤不同的锁。
3. 迭代器具有弱⼀致性，即可以容忍并发修改，不会抛出ConcurrentModificationException。 

3、什么是多线程的上下文切换？

1 、多线程：是指从软件或者硬件上实现多个线程的并发技术。

2 、多线程的好处：

• 使⽤多线程可以把程序中占据时间⻓的任务放到后台去处理，如图⽚、视屏的下载
• 发挥多核处理器的优势，并发执⾏让系统运⾏的更快、更流畅，⽤户体验更好

3 、多线程的缺点：

• ⼤量的线程降低代码的可读性；
• 更多的线程需要更多的内存空间
• 当多个线程对同⼀个资源出现争夺时候要注意线程安全的问题。

4 、多线程的上下⽂切换：

CPU 通过时间⽚分配算法来循环执⾏任务，当前任务执⾏⼀个时间⽚后会切换到下⼀个任务。但是，在切换前会保存上⼀个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以再次加载这个任务的状态

4、ThreadLocal的设计理念与作用？

1、概念：线程局部变量。在并发编程的时候，成员变量如果不做任何处理其实是线程不安全的，各个线程都在操作同⼀个变量，显然是不⾏的，并且我们也知道volatile这个关键字也是不能保证线程安全的。那么在有⼀种情况之下，我们需要满⾜这样⼀个条件：变量是同⼀个，但是每个线程都使⽤同⼀个初始值，也就是使⽤同⼀个变量的⼀个新的副本。这种情况之下ThreadLocal就⾮常适⽤，⽐如说DAO的数据库连接，我们知道DAO是单例的，那么他的属性Connection就不是⼀个线程安全的变量。⽽我们每个线程都需要使⽤他，并且各⾃使⽤各⾃的。这种情况，ThreadLocal就⽐较好的解决了这个问题。

2 、原理：从本质来讲，就是每个线程都维护了⼀个 map ，⽽这个 map 的 key 就是 threadLocal ，⽽值就是我们 set 的那个值，每次线程在get 的时候，都从⾃⼰的变量中取值，既然从⾃⼰的变量中取值，那肯定就不存在线程安全问题，总体来讲， ThreadLocal 这个变量的状态根本没有发⽣变化，他仅仅是充当⼀个key 的⻆⾊，另外提供给每⼀个线程⼀个初始值。

3 、 实现机制：每个Thread对象内部都维护了⼀个ThreadLocalMap这样⼀个ThreadLocal的Map，可以存放若⼲个ThreadLocal。

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

4 、应⽤场景：当很多线程需要多次使⽤同⼀个对象，并且需要该对象具有相同初始化值的时候最适合使⽤ ThreadLocal 。

5、ThreadPool（线程池）用法与优势？

1 、 ThreadPool 优点

1. 减少了创建和销毁线程的次数，每个⼯作线程都可以被重复利⽤，可执⾏多个任务
2. 可以根据系统的承受能⼒，调整线程池中⼯作线线程的数⽬，防⽌因为因为消耗过多的内存，⽽把服务器累趴下(每个线程需要⼤约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越⼤，最后死机)

• 减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销
• 如不使⽤线程池，有可能造成系统创建⼤量线程⽽导致消耗完系统内存

2 、⽐较重要的⼏个类：

类	描述
ExecutorService	真正的线程池接口
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题
ThreadPoolExecutor	ExecutorService的默认实现
ScheduledThreadPoolExecutor	继承ThreadPoolExecutor的ScheduldExecutorService接口实现，周期性任务调度的类实现

3、任务执行顺序

 

i. 当线程数⼩于 corePoolSize 时，创建线程执⾏任务。

ii. 当线程数⼤于等于 corePoolSize 并且 workQueue 没有满时，放⼊ workQueue 中

iii. 线程数⼤于等于 corePoolSize 并且当 workQueue 满时，新任务新建线程运⾏，线程总数要⼩于 maximumPoolSize

iv. 当线程总数等于 maximumPoolSize 并且 workQueue 满了的时候执⾏ handler 的 rejectedExecution 。也就是拒绝策略。

6、Concurrent包里的其他东西：ArrayBlockingQueue、CountDownLatch等等。

1 、 ArrayBlockingQueue 数组结构组成的有界阻塞队列：

2、CountDownLatch 允许⼀个或多个线程等待其他线程完成操作；

7、synchronized和ReentrantLock的区别？

1 、基础知识

• 可重⼊锁。可重⼊锁是指同⼀个线程可以多次获取同⼀把锁。ReentrantLock和synchronized都是可重⼊锁。
• 可中断锁。可中断锁是指线程尝试获取锁的过程中，是否可以响应中断。synchronized是不可中断锁，⽽ReentrantLock则提供了中断功能。
• 公平锁与⾮公平锁。公平锁是指多个线程同时尝试获取同⼀把锁时，获取锁的顺序按照线程达到的顺序，⽽⾮公平锁则允许线程“插队”。synchronized是⾮公平锁，⽽ReentrantLock的默认实现是⾮公平锁，但是也可以设置为公平锁。
• CAS操作(CompareAndSwap)。CAS操作简单的说就是⽐较并交换。CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会⾃动将该位置值更新为新值。否则，处理器不做任何操作。⽆论哪种情况，它都会在 CAS 指令之前返回该位置的值。CAS 有效地说明了“我认为位置 V 应该包含值 A；如果包含该值，则将 B 放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。”

2 、 Synchronized

i. synchronized 是 java 内置的关键字，它提供了⼀种独占的加锁⽅式。 synchronized 的获取和释放锁由 JVM 实现，⽤户不需要显示的释放锁，⾮常⽅便。然⽽synchronized 也有⼀定的局限性：

• 当线程尝试获取锁的时候，如果获取不到锁会⼀直阻塞。
• 如果获取锁的线程进⼊休眠或者阻塞，除⾮当前线程异常，否则其他线程尝试获取锁必须⼀直等待。

3 、 ReentrantLock

i. ReentrantLock 它是 JDK 1.5 之后提供的 API 层⾯的互斥锁，需要 lock ()和 unlock ()⽅法配合 try/finally 语句块来完成。

ii. 等待可中断避免，出现死锁的情况（如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true ，如果等待超时，返回 false ）

iii. 公平锁与⾮公平锁多个线程等待同⼀个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁， Synchronized 锁⾮公平锁，ReentrantLock默认的构造函数是创建的⾮公平锁，可以通过参数 true 设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。

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

1 、 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。

2 、它的优势有：

• 可以使锁更公平
• 可以使线程在等待锁的时候响应中断
• 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
• 可以在不同的范围，以不同的顺序获取和释放锁

9、Hashtable的size()⽅法中明明只有⼀条语句”return count”，为什么还要做同步？

1、有问题了，可能线程 A 在执⾏ Hashtable 的 put ⽅法添加数据，线程 B 则可以正常调⽤ size ()⽅法读取 Hashtable 中当前元素的个数，那读取到的值可能不是最新的，可能线程A 添加了完了数据，但是没有对 size++ ，线程 B 就已经读取 size 了，那么对于线程B 来说读取到的 size ⼀定是不准确的。

2 、⽽给 size ()⽅法加了同步之后，意味着线程 B 调⽤ size ()⽅法只有在线程 A 调⽤ put ⽅法完毕之后才可以调⽤，这样就保证了线程安全性。

10、ConcurrentHashMap的并发度是什么？

1、⼯作机制（分⽚思想）：它引⼊了⼀个 “分段锁” 的概念，具体可以理解为把⼀个⼤的 Map 拆分成 N 个⼩的 segment ，根据key.hashCode ()来决定把 key 放到哪个 HashTable 中。可以提供相同的线程安全，但是效率提升 N 倍，默认提升 16 倍。

2 、应⽤：当读 > 写时使⽤，适合做缓存，在程序启动时初始化，之后可以被多个线程访问；

3 、 hash 冲突：

• 简介：HashMap中调⽤hashCode()⽅法来计算hashCode。由于在Java中两个不同的对象可能有⼀样的hashCode,所以不同的键可能有⼀样hashCode，从⽽导致冲突的产⽣。
• hash冲突解决：使⽤平衡树来代替链表，当同⼀hash中的元素数量超过特定的值便会由链表切换到平衡树

4 、⽆锁读： ConcurrentHashMap 之所以有较好的并发性是因为 ConcurrentHashMap 是⽆锁读和加锁写，并且利⽤了分段锁（不是在所有的entry 上加锁，⽽是在⼀部分 entry 上加锁）；

读之前会先判断 count ( jdk1.6 )，其中的 count 是被 volatile 修饰的(当变量被 volatile 修饰后，每次更改该变量的时候会将更改结果写到系统主内存中，利⽤多处理器的缓存⼀致性，其他处理器会发现⾃⼰的缓存⾏对应的内存地址被修改，就会将⾃⼰处理器的缓存⾏设置为失效，并强制从系统主内存获取最新的数据。)，故可以实现⽆锁读。

5 、 ConcurrentHashMap 的并发度就是 segment 的⼤⼩，默认为 16 ，这意味着最多同时可以有 16 条线程操作ConcurrentHashMap，这也是 ConcurrentHashMap 对 Hashtable 的最⼤优势。