Java 多线程高级面试题
1. 什么是自旋锁？
自旋锁是指线程在获取锁时，如果锁不可用，线程不会立即阻塞，而是在循环中不断尝试获取锁，直到获取成功为止。
2. Java内存模型是什么？
Java内存模型（JMM）定义了程序中变量的访问规则，以及在多线程环境下，这些变量如何与内存交互，确保数据的可见性和一致性。
3. 什么是CAS？
CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁的非阻塞算法，用于实现多线程环境下的原子操作。
4. 什么是AQS？
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java并发包中一个用于构建锁和其他同步器的框架。
public abstract class AbstractQueuedSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements java.io.Serializable {}
5. 什么是乐观锁和悲观锁？
乐观锁假设多线程并发时不会发生冲突，只在提交更新时检查是否存在冲突；悲观锁假设会发生冲突，一开始就加锁。
6. `Executors`框架的作用是什么？
Executors框架用于简化线程的创建和管理，提供了线程池的实现。
7. 什么是阻塞队列？如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型？
阻塞队列是一种在尝试获取或添加元素时，如果操作无法立即完成，会阻塞当前线程的队列。
BlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
Producer producer = new Producer(queue);
Consumer consumer = new Consumer(queue);
producer.start();
consumer.start();
8. `Callable`和`Future`的区别是什么？
Callable可以返回值和抛出异常，而Future用于跟踪异步计算的结果。
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future<Integer> future = executor.submit(new Callable<Integer>() {
public Integer call() {
return 123;
}
});
9. `FutureTask`的作用是什么？
FutureTask是一个实现了Runnable和Future接口的类，用于包装Callable任务。
10. 什么是同步容器和并发容器的实现？
同步容器是指通过同步机制保证线程安全的容器，如Vector和Hashtable；并发容器是指通过并发控制机制保证线程安全的容器，如ConcurrentHashMap。
11. `synchronized`和`ReentrantLock`有什么区别？
synchronized是内置的同步机制，而ReentrantLock是Java并发包中的显式锁，提供了更多的功能。
public class LockExample {
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void method() {
lock.lock();
try {
// 业务代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
12. `Semaphore`有什么作用？
Semaphore是一个计数信号量，用于控制对资源的访问。
Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
semaphore.acquire();
try {
// 访问资源
} finally {
semaphore.release();
}
13. Java Concurrency API中的`Lock`接口是什么？对比同步它有什么优势？
Lock接口提供了比synchronized更灵活的锁定机制。
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
// 业务代码
} finally {
lock.unlock();
}
14. `Hashtable`的`size()`方法中明明只有一条语句`return count`，为什么还要做同步？
为了保证线程安全，防止在多线程环境下，size()方法的调用结果不正确。
15. `ConcurrentHashMap`的并发度是什么？
ConcurrentHashMap的并发度是指它内部分段锁的数量，决定了它可以同时支持的线程并发数。
16. `ReentrantReadWriteLock`读写锁的使用？
ReentrantReadWriteLock允许多个读操作同时进行，但写操作是独占的。
ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rwLock.readLock();
Lock writeLock = rwLock.writeLock();
readLock.lock();
try {
// 读操作
} finally {
readLock.unlock();
}
writeLock.lock();
try {
// 写操作
} finally {
writeLock.unlock();
}
17. `CyclicBarrier`和`CountDownLatch`的用法及区别？
CyclicBarrier用于等待所有线程到达一个共同点，然后继续执行；CountDownLatch用于等待一组事件发生。
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
barrier.await();
latch.await();
18. `LockSupport`工具是什么？
LockSupport提供最基本的线程阻塞和唤醒功能。
LockSupport.park();
LockSupport.unpark(thread);
19. `Condition`接口及其实现原理？
Condition用于线程间的协调，允许一个或多个线程等待某个条件。
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
lock.lock();
try {
condition.await();
} finally {
lock.unlock();
}
20. `Fork/Join`框架的理解？
Fork/Join框架是一种用于并行计算的框架，它通过分而治之的方式将任务分解成更小的任务并行执行。
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
pool.invoke(new MyRecursiveTask());
21. `wait()`和`sleep()`的区别？
wait()释放对象锁，允许其他线程进入同步块；sleep()不释放对象锁。
22. 线程的五个状态（五种状态，创建、就绪、运行、阻塞和死亡）？
线程的五个状态包括：新建、就绪、运行、阻塞和死亡。
23. `start()`方法和`run()`方法的区别？
start()方法用于启动新线程，run()方法是线程执行的入口点。
24. `Runnable`接口和`Callable`接口的区别？
Runnable返回void，Callable可以返回值和抛出异常。
25. `volatile`关键字的作用？
volatile关键字确保变量的读写操作对所有线程都是可见的，并且禁止指令重排。
26. Java中如何获取到线程dump文件？
可以通过jstack工具获取线程dump文件。
27. 线程和进程有什么区别？
进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，线程是进程中的一个实体，是CPU调度和执行的单位。
28. 线程实现方式有几种（四种）？
线程可以通过继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口和通过线程池来实现。
29. 高并发、任务执行时间短的业务怎样使用线程池？并发不高、任务执行时间长的业务怎样使用线程池？并发高、业务执行时间长的业务怎样使用线程池？
根据业务特点选择合适的线程池类型，如FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool等。
30. 如果你提交任务时，线程池队列已满，这时会发生什么？
线程池会根据饱和策略来处理，如AbortPolicy会抛出异常，CallerRunsPolicy会在提交任务的线程中执行任务。
31. 锁的等级：方法锁、对象锁、类锁？
锁可以应用于方法、对象或类，分别对应方法锁、对象锁和类锁。
32. 如果同步块内的线程抛出异常会发生什么？
同步块内的线程抛出异常会导致锁被释放。
33. 并发编程（concurrency）并行编程（parallelism）有什么区别？
并发编程是指多个线程在同一个进程中同时运行，而并行编程是指多个进程同时运行。
34. 如何保证多线程下`i++`结果正确？
可以使用AtomicInteger或synchronized关键字保证i++操作的原子性。
35. 一个线程如果出现了运行时异常会怎么样？
线程出现运行时异常会导致线程终止。
36. 如何在两个线程之间共享数据？
可以通过共享对象、volatile关键字、ThreadLocal等机制在两个线程之间共享数据。
37. 生产者消费者模型的作用是什么？
生产者消费者模型用于协调生产者和消费者之间的工作，确保生产者生产的数据能够被消费者及时处理。
38. 怎么唤醒一个阻塞的线程？
可以通过调用Object的notify()或notifyAll()方法唤醒阻塞的线程。
39. Java中用到的线程调度算法是什么？
Java中使用的线程调度算法通常是抢占式调度算法。
40. 单例模式的线程安全性？
单例模式可以通过加锁或使用volatile关键字保证线程安全。
41. 线程类的构造方法、静态块是被哪个线程调用的？
线程类的构造方法和静态块是由创建线程的线程调用的。
42. `ExecutorService`和`Executor`有什么区别？
ExecutorService是Executor的子接口，提供了提交任务和关闭线程池的方法。
43. `ThreadPoolExecutor`的工作原理是什么？
ThreadPoolExecutor是一个线程池实现，它维护了一个线程队列和一组工作线程。
44. `Executor`框架中的`ThreadPoolExecutor`如何合理设置线程池大小？
线程池大小可以根据系统的CPU核心数和任务类型（CPU密集型或IO密集型）来设置。
45. `Executor`框架中的`ScheduledThreadPoolExecutor`的作用是什么？
ScheduledThreadPoolExecutor用于安排任务在给定的延迟后运行，或者定期执行。
46. `Executor`框架中的`ForkJoinPool`的作用是什么？
ForkJoinPool是一个专为分治任务设计的线程池，它通过工作窃取算法来提高效率。
47. `CompletableFuture`的工作原理是什么？
CompletableFuture提供了一种异步编程的解决方案，它允许你以非阻塞的方式执行任务，并处理结果。
48. `ThreadLocal`的内存泄露问题？
ThreadLocal变量如果没有正确清理，可能会导致内存泄露。
49. `Executor`框架中的`Executors`工厂方法创建的线程池有什么特点？
Executors工厂方法创建的线程池有固定大小、可缓存、单线程和定时/周期性任务的线程池实现。
50. `Fork/Join`框架中的任务如何拆分？
Fork/Join框架中的任务可以通过invokeAll方法拆分成多个子任务并行执行。