一、线程与进程的本质区别
- 进程：操作系统资源分配的基本单位，每个进程有独立的内存空间（如Chrome的每个标签页是一个独立进程）。
- 线程：CPU调度的基本单位，共享进程的资源（如内存、文件句柄）。一个进程至少包含一个线程（主线程），但线程切换开销远小于进程。
关键区别：
- 资源开销：线程共享进程资源，创建和切换成本更低；进程独立分配资源，开销更大。
- 通信方式：线程间通过共享变量直接通信（如wait/notify）；进程间需通过管道、消息队列等机制。
- 稳定性：线程崩溃可能导致整个进程崩溃；进程崩溃不影响其他进程。
面试高频题：
- “为什么Java多线程性能优于多进程？”
答案要点：线程共享内存，减少上下文切换开销；适合高并发场景（如Web服务器）。
二、线程池的核心参数与配置策略
ThreadPoolExecutor参数详解：
- corePoolSize：核心线程数，即使空闲也保留。
- maximumPoolSize：最大线程数，当队列满时触发扩容。
- keepAliveTime：非核心线程存活时间，任务密集时可适当调大。
- workQueue：任务队列（如LinkedBlockingQueue），决定任务等待策略。
- RejectedExecutionHandler：拒绝策略（如AbortPolicy抛出异常）。
典型场景与配置建议：
- 短时高并发任务（如秒杀系统）：使用CachedThreadPool，动态扩展线程数；设置较小的keepAliveTime（如60秒），避免线程闲置浪费。
- 长时稳定任务（如定时任务）：使用ScheduledThreadPool，固定核心线程数；队列选择DelayQueue，实现延迟执行。
面试高频题：
- “为什么线程池要区分核心线程和非核心线程？”
答案要点：核心线程保障基础吞吐量，非核心线程应对突发流量，避免资源浪费。
三、线程同步与锁机制
synchronized vs ReentrantLock：
| 特性 | synchronized | ReentrantLock |
|---|---|---|
| 可中断 | ❌ | ✅（支持tryLock()） |
| 公平锁 | ❌ | ✅（可配置公平锁） |
| 读写锁 | ❌ | ✅（ReentrantReadWriteLock） |
| 性能 | 低（JDK1.6后优化） | 高（适合复杂锁场景） |
锁优化策略：
- 锁粒度：缩小锁作用范围（如只锁共享资源段），减少竞争。
- 锁分离：读写分离（如ConcurrentHashMap分段锁），提升并发性能。
- 锁消除：JVM自动识别无需同步的代码（如StringBuffer局部对象），优化性能。
面试高频题：
- “如何避免死锁？”
答案要点：按固定顺序获取锁、使用tryLock()设置超时、减少锁嵌套。
四、死锁的四个必要条件与排查方法
死锁的四个必要条件：
- 互斥：资源只能被一个线程占用。
- 请求与保持：线程持有资源并请求其他资源。
- 不可抢占：资源不能被强制剥夺。
- 循环等待：线程间形成资源环。
排查与解决方法：
- 工具检测：jstack：分析线程堆栈，定位死锁线程。VisualVM：可视化监控线程状态。
- 日志分析：记录线程获取/释放锁的顺序，发现循环依赖。
- 代码优化：按固定顺序加锁：如所有线程先锁lockA再锁lockB。超时机制：使用tryLock()设置超时时间，避免无限等待。
面试高频题：
- “请模拟一个死锁场景并说明如何修复。”
答案要点：死锁代码：两个线程分别持有lockA和lockB，并尝试获取对方锁。修复方案：统一锁顺序，或使用tryLock()替代lock()。
五、线程间通信与协作
经典场景：生产者-消费者模型
- 问题：生产者向缓冲区写入数据，消费者读取数据，需避免缓冲区溢出或空读。
- 解决方案：阻塞队列（如BlockingQueue）：自动处理等待与唤醒逻辑。wait/notify：通过条件判断实现线程协作。
面试高频题：
- “如何实现三个线程按顺序执行（T1→T2→T3）？”
答案要点：join方法：T1执行完后调用T2.join()，T2执行完后调用T3.join()。CountDownLatch：使用计数器控制线程启动顺序。
六、volatile关键字与内存可见性
volatile的三大特性：
- 可见性：修改后立即刷新到主内存，确保其他线程读取最新值。
- 禁止指令重排：通过内存屏障（Memory Barrier）防止编译器优化。
- 非原子性：仅保证可见性，不保证复合操作的原子性（如i++）。
适用场景：
- 状态标志：如volatile boolean flag用于线程终止信号。
- 单写多读：如缓存更新标志。
面试高频题：
- “volatile能替代synchronized吗？”
答案要点：不能。volatile仅解决可见性与有序性，无法保证原子性（如i++需配合CAS）。
七、Java内存模型（JMM）与happen-before规则
happen-before规则：
- 程序顺序规则：同一个线程内，前操作happen-before后操作。
- 监视器锁规则：解锁happen-before加锁。
- volatile变量规则：写happen-before读。
- 线程启动规则：Thread.start()happen-before线程执行。
- 线程终止规则：线程执行happen-beforeThread.join()返回。
面试高频题：
- “为什么需要happen-before规则？”
答案要点：在编译器、CPU指令重排的背景下，happen-before规则定义了操作的可见性与顺序性，避免并发错误。
八、并发工具类与高阶应用
常用工具类及场景：
- CountDownLatch：倒计时锁，用于等待多个线程完成。场景：主线程等待所有子线程执行完毕再继续。
- CyclicBarrier：循环屏障，用于多线程协同启动。场景：多个线程准备就绪后同时开始计算。
- Semaphore：信号量，用于限制资源访问数量。场景：数据库连接池控制最大连接数。
- Phaser：灵活阶段划分，适用于动态线程协作。场景：分布式任务分阶段执行。
面试高频题：
- “如何用Semaphore实现限流？”
答案要点：初始化Semaphore(10)，每个请求调用acquire()获取许可，释放后调用release()。
九、多线程开发的常见陷阱
- 线程泄漏：原因：线程池未关闭或任务未正确终止。解决方案：使用ExecutorService.shutdown()优雅关闭线程池。
- 上下文丢失：原因：线程间传递数据未使用ThreadLocal。解决方案：在异步任务中传递ThreadLocal变量或使用TransmittableThreadLocal。
- 资源竞争：原因：多线程同时修改共享资源。解决方案：使用原子类（如AtomicInteger）或锁机制。
面试高频题：
- “如何优化高并发下的性能瓶颈？”
答案要点：锁优化：减少锁粒度，使用CAS无锁算法。异步化：将耗时操作异步执行（如使用CompletableFuture）。缓存：通过本地缓存（如Guava Cache）减少数据库访问。
高频考点记忆口诀
- 线程池：核心队列与拒绝，参数配置需谨慎。
- 死锁排查：互斥保持不可抢，循环等待是根源。
- 同步机制：synchronized粗粒度，ReentrantLock更灵活。
- 内存模型：volatile见可见，happen-before保顺序。
