Java高并发面试必考20题详解

Java高并发多线程基础面试清单

线程与进程的区别

进程是操作系统资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，线程共享进程的内存空间。进程之间相互独立，线程之间可以共享数据。

生活案例：进程像一家公司，线程是公司里的员工。公司有独立的办公场地（内存空间），员工共享办公资源（打印机、会议室），但各自处理不同任务。

线程的创建方式

继承Thread类并重写run方法。这种方式简单但不利于扩展，因为Java不支持多重继承。

实现Runnable接口并实现run方法。推荐使用这种方式，因为可以避免单继承限制，且更适合资源共享。

实现Callable接口。与Runnable类似，但可以返回结果和抛出异常，通常配合FutureTask使用。

// Runnable示例
class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("线程运行中");
    }
}

synchronized关键字

synchronized是Java内置的锁机制，用于保证线程安全。可以修饰实例方法、静态方法或代码块。修饰实例方法时锁是当前对象实例，修饰静态方法时锁是当前类的Class对象。

生活案例：公共卫生间是共享资源，synchronized就像门锁。一个人使用时锁门（获取锁），其他人必须等待（阻塞）。

volatile关键字

volatile保证变量的可见性，但不保证原子性。当一个线程修改volatile变量时，新值会立即写入主内存，其他线程读取时直接从主内存获取。

生活案例：公告板上的通知。任何人修改通知内容（写操作）都会立即更新到公告板（主内存），其他人看到的是最新内容。

线程生命周期

新建（New）：线程被创建但未启动。

就绪（Runnable）：调用start()后，线程等待CPU调度。

运行（Running）：线程获得CPU资源，执行run方法。

阻塞（Blocked）：线程等待获取锁或等待I/O操作完成。

终止（Terminated）：线程执行完毕或异常退出。

线程池核心参数

核心线程数（corePoolSize）：线程池长期维持的线程数量。

最大线程数（maximumPoolSize）：线程池允许的最大线程数量。

存活时间（keepAliveTime）：非核心线程空闲时的存活时间。

工作队列（workQueue）：用于存放待执行任务的阻塞队列。

线程工厂（threadFactory）：用于创建新线程。

拒绝策略（handler）：当任务无法被处理时的策略。

常见线程池类型

FixedThreadPool：固定大小线程池，核心线程数等于最大线程数。

CachedThreadPool：可缓存线程池，线程数量根据需要自动调整。

SingleThreadExecutor：单线程线程池，保证任务顺序执行。

ScheduledThreadPool：支持定时及周期性任务执行的线程池。

死锁条件与避免

死锁产生的四个必要条件：互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件、循环等待条件。

避免死锁的方法：破坏任一条件即可。常用方法包括按固定顺序获取锁、设置锁超时时间、使用锁检测机制等。

CAS原理

CAS（Compare And Swap）是乐观锁的实现方式。包含三个操作数：内存值V、预期值A、新值B。当且仅当V等于A时，才将V更新为B，否则不执行任何操作。

生活案例：寄存柜取物。假设寄存柜当前号码是123（V），你记得存放时号码是123（A），只有两者匹配时才能用新号码456（B）更新。

AQS框架

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是构建锁和同步器的基础框架。核心思想是通过一个volatile的int变量表示状态，配合FIFO队列管理线程的排队工作。

ReentrantLock、CountDownLatch等同步工具都是基于AQS实现的。AQS支持独占模式和共享模式两种同步方式。

ThreadLocal原理

ThreadLocal为每个线程提供独立的变量副本，实现线程隔离。内部通过ThreadLocalMap存储数据，key是弱引用的ThreadLocal实例，value是存储的值。

内存泄漏风险：ThreadLocalMap的key是弱引用，但value是强引用。如果ThreadLocal实例被回收而线程仍在运行，value会一直存在。使用后应及时调用remove方法清理。

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