【吊打面试官】高并发面试知识点和答案

基础知识

1、并发编程的优缺点
1.1 为什么要使用并发编程（并发编程的优点）
1.2 并发编程有什么缺点
1.3 并发编程三要素是什么？在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
1.4 并行和并发有什么区别？
1.5 什么是多线程，多线程的优劣？
2、线程和进程区别
2.1 什么是线程和进程?
2.2 进程与线程的区别
2.3 什么是上下文切换?
2.4 守护线程和用户线程有什么区别呢？
2.5 如何在 Windows 和 Linux 上查找哪个线程cpu利用率最高？
2.6 什么是线程死锁
2.7 形成死锁的四个必要条件是什么
2.8 如何避免线程死锁
3、创建线程的四种方式
3.1 创建线程有哪几种方式？
3.2 说一下 runnable 和 callable 有什么区别？
3.3 线程的 run()和 start()有什么区别？
3.4 为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法，为什么我们不能直接调用 run() 方法？
3.5 什么是 Callable 和 Future?
3.6 什么是 FutureTask
4、线程的状态和基本操作
4.1 说说线程的生命周期及五种基本状态？
4.2 Java 中用到的线程调度算法是什么？
4.3 线程的调度策略
4.4 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing )？
4.5 说出与线程同步以及线程调度相关的方法。
4.6 sleep() 和 wait() 有什么区别？
4.7 你是如何调用 wait() 方法的？使用 if 块还是循环？为什么？
4.8 为什么线程通信的方法 wait(), notify()和 notifyAll()被定义在 Object 类里？
4.9 为什么 wait(), notify()和 notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用？
4.10 Thread 类中的 yield 方法有什么作用？
4.11 为什么 Thread 类的 sleep()和 yield ()方法是静态的？
4.12 线程的 sleep()方法和 yield()方法有什么区别？
4.13 如何停止一个正在运行的线程？
4.14 Java 中 interrupted 和 isInterrupted 方法的区别？
4.15 什么是阻塞式方法？
4.16 Java 中你怎样唤醒一个阻塞的线程？
4.17 notify() 和 notifyAll() 有什么区别？
4.18 如何在两个线程间共享数据？
4.19 Java 如何实现多线程之间的通讯和协作？
4.20 同步方法和同步块，哪个是更好的选择？
4.21 什么是线程同步和线程互斥，有哪几种实现方式？
4.22 在监视器(Monitor)内部，是如何做线程同步的？程序应该做哪种级别的同步？
4.23 如果你提交任务时，线程池队列已满，这时会发生什么
4.24 什么叫线程安全？servlet 是线程安全吗?
4.25 在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
4.26 你对线程优先级的理解是什么？
4.27 线程类的构造方法、静态块是被哪个线程调用的
4.28 Java 中怎么获取一份线程 dump 文件？你如何在 Java 中获取线程堆栈？
4.29 一个线程运行时发生异常会怎样？
4.30 Java 线程数过多会造成什么异常？

并发理论

1、Java内存模型
1.1 Java中垃圾回收有什么目的？什么时候进行垃圾回收？
1.2 如果对象的引用被置为null，垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存？
1.3 finalize()方法什么时候被调用？析构函数(finalization)的目的是什么？
2、重排序与数据依赖性
2.1 为什么代码会重排序？
3、 as-if-serial规则和happens-before规则的区别

并发关键字

1、synchronized
1.1 synchronized 的作用？
1.2 说说自己是怎么使用 synchronized 关键字，在项目中用到了吗
1.3 说一下 synchronized 底层实现原理？
1.4 什么是自旋
1.5 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么？
1.6 线程 B 怎么知道线程 A 修改了变量
1.7 当一个线程进入一个对象的 synchronized 方法 A 之后，其它线程是否可进入此对象的 synchronized 方法 B？
1.8 synchronized、volatile、CAS 比较
1.9 synchronized 和 Lock 有什么区别？
1.10 synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？
2、volatile
2.1 volatile 关键字的作用
2.2 Java 中能创建 volatile 数组吗？
2.3 volatile 变量和 atomic 变量有什么不同？
2.4 volatile 能使得一个非原子操作变成原子操作吗？
2.5 volatile 修饰符的有过什么实践？
2.6 synchronized 和 volatile 的区别是什么？
3、final
3.1 什么是不可变对象，它对写并发应用有什么帮助？

Lock体系

1、Lock简介与初识AQS
1.1 Java Concurrency API 中的 Lock 接口(Lock interface)是什么？对比同步它有什么优势？
1.2 乐观锁和悲观锁的理解及如何实现，有哪些实现方式？
1.3 什么是 CAS
1.4 CAS 的会产生什么问题？
1.5 什么是死锁？
1.6 产生死锁的条件是什么？怎么防止死锁？
1.7 死锁与活锁的区别，死锁与饥饿的区别？
1.8 多线程锁的升级原理是什么？
2、AQS(AbstractQueuedSynchronizer)详解与源码分析
2.1 AQS 介绍
2.2 AQS 原理分析
3、ReentrantLock(重入锁)实现原理与公平锁非公平锁区别
3.1 什么是可重入锁（ReentrantLock）？
4、读写锁ReentrantReadWriteLock源码分析
4.1 ReadWriteLock 是什么
5、Condition源码分析与等待通知机制
6、LockSupport详解

并发容器

1、并发容器之ConcurrentHashMap详解(JDK1.8版本)与源码分析
1.1 什么是ConcurrentHashMap？
1.2 Java 中 ConcurrentHashMap 的并发度是什么？
1.3 什么是并发容器的实现？
1.4 Java 中的同步集合与并发集合有什么区别？
1.5 SynchronizedMap 和 ConcurrentHashMap 有什么区别？
2、并发容器之CopyOnWriteArrayList详解
2.1 CopyOnWriteArrayList 是什么，可以用于什么应用场景？有哪些优缺点？
3、并发容器之ThreadLocal详解
3.1 ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？
3.2 什么是线程局部变量？
4、ThreadLocal内存泄漏分析与解决方案
4.1 ThreadLocal造成内存泄漏的原因？
4.2 ThreadLocal内存泄漏解决方案？
5、并发容器之BlockingQueue详解
5.1 什么是阻塞队列？阻塞队列的实现原理是什么？如何使用阻塞队列来实现生产者-消费者模型？
6、并发容器之ConcurrentLinkedQueue详解与源码分析
7、并发容器之ArrayBlockingQueue与LinkedBlockingQueue详解

线程池

1、Executors类创建四种常见线程池
1.1 什么是线程池？有哪几种创建方式？
1.2 线程池有什么优点？
1.3 线程池都有哪些状态？
1.4 什么是 Executor 框架？为什么使用 Executor 框架？
1.5 在 Java 中 Executor 和 Executors 的区别？
1.6 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？
1.7 什么是线程组，为什么在 Java 中不推荐使用？
2、线程池之ThreadPoolExecutor详解
2.1 Executors和ThreaPoolExecutor创建线程池的区别
2.2 你知道怎么创建线程池吗？
2.3 ThreadPoolExecutor构造函数重要参数分析
2.4 ThreadPoolExecutor饱和策略
2.5 一个简单的线程池Demo:Runnable+ThreadPoolExecutor
3、线程池之ScheduledThreadPoolExecutor详解
4、FutureTask详解

原子操作类

1、什么是原子操作？在 Java Concurrency API 中有哪些原子类(atomic classes)？
2、说一下 atomic 的原理？

并发工具

1、并发工具之CountDownLatch与CyclicBarrier
1.1 在 Java 中 CycliBarriar 和 CountdownLatch 有什么区别？
2、并发工具之Semaphore与Exchanger
2.1 Semaphore 有什么作用
2.2 什么是线程间交换数据的工具Exchanger
2.3 常用的并发工具类有哪些？

并发实践

答案详情如下：

1、ThreadLocal内存泄漏分析与解决方案
1.1 ThreadLocal造成内存泄漏的原因？
ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而 value 是强引用。所以，如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下，在垃圾回收的时候，key 会被清理掉，而 value 不会被清理掉。这样一来，ThreadLocalMap 中就会出现key为null的Entry。假如我们不做任何措施的话，value 永远无法被GC 回收，这个时候就可能会产生内存泄露。ThreadLocalMap实现中已经考虑了这种情况，在调用 set()、get()、remove() 方法的时候，会清理掉 key 为 null 的记录。使用完 ThreadLocal方法后最好手动调用remove()方法

1.2 ThreadLocal内存泄漏解决方案？
每次使用完ThreadLocal，都调用它的remove()方法，清除数据。

在使用线程池的情况下，没有及时清理ThreadLocal，不仅是内存泄漏的问题，更严重的是可能导致业务逻辑出现问题。所以，使用ThreadLocal就跟加锁完要解锁一样，用完就清理。

2、CopyOnWriteArrayList 是什么，可以用于什么应用场景？有哪些优缺点？
CopyOnWriteArrayList 是一个并发容器。有很多人称它是线程安全的，我认为这句话不严谨，缺少一个前提条件，那就是非复合场景下操作它是线程安全的。

CopyOnWriteArrayList(免锁容器)的好处之一是当多个迭代器同时遍历和修改这个列表时，不会抛出 ConcurrentModificationException。在CopyOnWriteArrayList 中，写入将导致创建整个底层数组的副本，而源数组将保留在原地，使得复制的数组在被修改时，读取操作可以安全地执行。

CopyOnWriteArrayList 的使用场景：

通过源码分析，我们看出它的优缺点比较明显，所以使用场景也就比较明显。就是合适读多写少的场景。

CopyOnWriteArrayList 的缺点

由于写操作的时候，需要拷贝数组，会消耗内存，如果原数组的内容比较多的情况下，可能导致 young gc 或者 full gc。
不能用于实时读的场景，像拷贝数组、新增元素都需要时间，所以调用一个 set 操作后，读取到数据可能还是旧的，虽然CopyOnWriteArrayList 能做到最终一致性,但是还是没法满足实时性要求。
由于实际使用中可能没法保证 CopyOnWriteArrayList 到底要放置多少数据，万一数据稍微有点多，每次 add/set 都要重新复制数组，这个代价实在太高昂了。在高性能的互联网应用中，这种操作分分钟引起故障。

CopyOnWriteArrayList 的设计思想