Java并发编程笔记

猪爸爸Hulk
103 阅读8分钟

第01讲：为何说只有 1 种实现线程的方法？

1、创建线程实际只有一种方式

  • 实现Runnable接口，重写run()方法；实现Callable接口（有返回值），重写call()方法
  • 继承Thread类，重写run()方法；线程池

2、实现Runnable接口比继承Thread好

  • 从代码架构考虑，实现了Runnable与Thread类的解耦，Runnable是可执行内容，Thread负责线程的启动
  • Thread每执行一次任务，需要开启新的线程，执行完成后销毁；Runnable可直接传入线程池，不需要每次新建销毁线程，可复用
  • Java不支持多继承，继承Thread限制了可拓展性

第02讲：如何正确停止线程？为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的？

最正确的停止线程的方式是使用interrupt，Thread.currentThread().interrupt()，但interrupt仅仅起到通知被停止线程的作用。 Java希望程序间能够相互通知、相互协作地管理线程，贸然强制停止线程就可能会造成一些安全的问题

使用volatile标记位停止线程，如果线程休眠或阻塞无法及时感知标记信号，使用interrupt能及时感知中断信号，休眠或阻塞时抛出InterruptedException，同时清除中断信号

第03讲：线程是如何在 6 种状态之间转换的？

线程的 6 种状态

  1. New（新创建）
  2. Runnable（可运行）
  3. Blocked（被阻塞）
  4. Waiting（等待）
  5. Timed Waiting（计时等待）
  6. Terminated（被终止）

第04讲：wait/notify/notifyAll 方法的使用注意事项？

为什么 wait 必须在 synchronized 保护的同步代码中使用？

因为while判断和wait方法必须是原子操作

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第05讲：有哪几种实现生产者消费者模式的方法？

  1. BlockingQueue
  2. ReentrantLock.newCondition()
  3. Object.wait/notify

第06讲：一共有哪 3 类线程安全问题？

第07讲：哪些场景需要额外注意线程安全问题？

第08讲：为什么多线程会带来性能问题？

  • 调度开销：上下文切换、缓存失效
  • 协作开销

第09讲：使用线程池比手动创建线程好在哪里？

  1. 线程复用，减小线程的创建、销毁开销
  2. 统筹内存和CPU，控制线程数量，避免线程过多导致内存溢出，线程太少浪费资源
  3. 统一管理线程，管理任务

第10讲：线程池的各个参数的含义？

第11讲：线程池有哪 4 种拒绝策略？

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  • AbortPolicy：拒绝时抛出RejectedExecutionException异常
  • DiscardPolicy：直接丢弃新任务，有一定风险
  • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，为新任务让出空间，有一定风险
  • CallerRunsPolicy：将任务交于提交任务的线程执行，谁提交，谁执行（不会被丢弃，提交任务线程被占用，减缓任务提交速度，相当于负反馈）

第13讲：线程池常用的阻塞队列有哪些？

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  • LinkedBlockingQueue：容量Integer.MAX_VALUE，由于FixedThreadPool的线程数量固定，所需要没有容量限制的阻塞队列来存放任务
  • SynchronousQueue：由于CachedThreadPool的最大线程数是Integer.MAX_VALUE，所以并不需要队列来存储任务
  • DelayedWorkQueue：可延迟执行任务队列，内部按照时间对任务进行排序

第14讲：为什么不应该自动创建线程池？

第15讲：合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？

第16讲：如何根据实际需要，定制自己的线程池？

第17讲：如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？

  • shutdown()：调用后并不会立刻关闭，执行完当前任务和队列中的任务才真正关闭，新任务走拒绝策略
  • shutdownNow()：调用后首先会给所有线程发送interrupt中断信号，尝试中断任务，然后将队列中任务转移到List中返回
  • isShutdown()：是否执行了shutdown或shutdownNow方法，返回true并不代表真正关闭
  • isTerminated()：是否真正关闭了
  • awaitTermination()：尝试等待一定时间，如果等待期间内线程池真正关闭，返回true，否则返回false，等待期间线程被中断，抛出InterruptedException

第18讲：线程池实现“线程复用”的原理？

通过取Worker的firstTask或者getTask方法从workQueue中取出新任务，并直接调用Runnable的run方法来执行任务，每个线程都始终在一个大循环中，反复获取任务，执行任务，从而实现线程的复用

第19讲：你知道哪几种锁？分别有什么特点？

  • 偏向锁/轻量级锁/重量级锁（特指synchronized）

    • 偏向锁：如果自始至终，对于这把锁都不存在竞争，那么就没必要上锁，打个标记就行了，开销小，性能最好
    • 轻量级锁：如果synchronized中的代码被多个线程交替执行，不存在实际竞争，或者只有短时间的竞争，用自旋或者CAS就可以解决，不会陷入阻塞
    • 重量级锁：重量级锁是互斥锁，利用操作系统的同步机制实现，开销较大

  • 可重入锁/非可重入锁

    可重入指当前线程已经持有这把锁了，能在不释放这把锁的情况下，再次获取这把锁，如ReentrantLock

  • 共享锁/独占锁

    共享锁指的是同一把锁可以被多个线程同时获得，独占锁指的是一把锁只能被一个线程获得，如读写锁

  • 公平锁/非公平锁

    公平锁先到先得

  • 悲观锁/乐观锁

    悲观锁获取资源前必须独占锁，乐观锁利用CAS理念，不会独占资源

  • 自旋锁/非自旋锁

    自旋锁指当线程拿不到锁时，不直接陷入阻塞或释放CPU资源，而是利用循环不停的尝试获取锁，非自旋锁拿不到锁就放弃，直接陷入阻塞等

  • 可中断锁/不可中断锁

    synchronized是不可中断锁，一旦申请了锁，只能等拿到锁才能进行其他操作，ReentrantLock是可中断锁，如果在申请过程中不想等待，使用lockInterruptibly获取锁可进行中断

第20讲：悲观锁和乐观锁的本质是什么？

悲观锁

悲观锁比较悲观，认为如果不锁住这个资源，别的线程就会争抢，造成数据错误，所以为了确保结果的正确性，每次获取并修改数据时，都把数据锁住（如synchronized关键字和Lock接口）

乐观锁比较乐观，认为在操作资源的时候不会有其他线程干扰，并不会锁住被操作对象，但为了确保数据的正确性，在更新之前，会对比数据有没有修改，如果没有修改，就说明只有自己在操作，可正常修改数据，如果修改了，就放弃本次修改（如原子类AtomicInteger）

第21讲：如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”？

第22讲：synchronized 和 Lock 孰优孰劣，如何选择？

相同点

都是用来保护资源线程安全的，都可以保证可见性，都可重入

不同点

用法不同，加解锁顺序不同，synchronized不够灵活，synchronized只能同时被一个线程拥有，synchronized不能设置公平非公平，原理不同，性能不同

第23讲：Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？

  • lock()：最基础的获取锁的方法，在获取锁时如果锁已被其他线程获取，则进行等待
  • tryLock()：尝试获取锁，如果锁没有被其他线程占用，则获取成功，返回true，否则返回false
  • tryLock(long time, TimeUnit unit)：多了等待时间
  • lockInterruptibly()：可响应中断获取锁
  • unlock()：释放锁

第24讲：讲一讲公平锁和非公平锁，为什么要“非公平”？

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第25讲：读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则？

有两把锁，读锁和写锁，读锁只能查看数据，可被多个线程同时持有，写锁可以读取和修改数据，只能被一个线程持有

要么是一个或多个线程同时有读锁，要么是一个线程有写锁，两者不会同时出现，可总结为：读读共享、其他都互斥

第26讲：读锁应该插队吗？什么是读写锁的升降级？

ReentrantReadWriteLock插队策略

  • 公平策略：只要队列中有线程等待，hasQueuedPredecessors()返回true，都不允许插队
  • 非公平策略：如果允许读锁插队，读锁可以同时被多个线程持有，可能造成后续读锁一直插队成功，写锁一直等待，所以不允许读锁插队；写锁可以随时插队，因为写锁并不容易插队成功，写锁只有当没有其他线程持有读锁和写锁的时候，才能插队成功，同时写锁一旦插队失败就会进入等待队列，所以很难造成“饥饿”的情况，允许写锁插队是为了提高效率

第27讲：什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？

自旋就是利用循环不停的尝试，直到目标达成

线程的阻塞和唤醒开销较大，如果使用自旋能在较短时间内获得锁，就提高了效率；但如果一直获取不到锁，浪费了时间和资源

第28讲：JVM 对锁进行了哪些优化？

  • 自适应的自旋锁
  • 锁消除
  • 锁粗化
  • 偏向锁/轻量级锁/重量级锁
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