Java高并发面试必备：多线程核心精讲

Java高并发多线程基础面试清单

多线程的基本概念

多线程允许程序同时执行多个任务。例如，在餐厅中，服务员（线程）可以同时处理多个顾客的订单，而不是按顺序一个一个处理。

Java中创建线程的两种方式：

继承Thread类并重写run()方法：

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }
}
MyThread t = new MyThread();
t.start();

实现Runnable接口并传递给Thread对象：

class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }
}
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start();

线程的生命周期

线程的状态包括：

NEW：线程被创建但未启动。
RUNNABLE：线程正在运行或准备运行。
BLOCKED：线程等待获取锁（如其他线程占用synchronized块）。
WAITING：线程无限期等待（如调用wait()）。
TIMED_WAITING：线程有限期等待（如调用sleep(1000)）。
TERMINATED：线程执行完毕。

生活案例：排队买奶茶时，顾客（线程）可能正在点单（RUNNABLE）、等待取餐（WAITING），或已离开（TERMINATED）。

线程同步与锁

多线程共享资源时可能引发竞态条件。例如，多个顾客同时抢购最后一件商品，需用锁机制确保只有一个顾客成功购买。

synchronized关键字：

class Counter {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

ReentrantLock：

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 临界区代码
} finally {
    lock.unlock();
}

线程间通信

wait()、notify()和notifyAll()用于线程协作。例如，厨师（生产者线程）做好菜后通知服务员（消费者线程）端菜：

synchronized (sharedQueue) {
    while (sharedQueue.isEmpty()) {
        sharedQueue.wait(); // 服务员等待
    }
    sharedQueue.notifyAll(); // 厨师通知
}

线程池

线程池避免频繁创建销毁线程的开销，类似餐厅固定雇佣几个服务员处理订单。

ExecutorService示例：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
executor.submit(() -> System.out.println("Task executed"));
executor.shutdown();

并发工具类

CountDownLatch：多个线程等待一个事件。例如，比赛开始前所有选手等待发令枪。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
latch.await(); // 等待其他线程完成
latch.countDown(); // 完成一个任务

CyclicBarrier：线程相互等待。例如，团队旅游时所有人到齐后才出发。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("All arrived"));
barrier.await();

原子操作

AtomicInteger等类提供无锁线程安全操作，类似多人同时投票但计票器自动累加：

AtomicInteger votes = new AtomicInteger(0);
votes.incrementAndGet(); // 线程安全自增

内存模型与`volatile`

volatile保证变量可见性，避免线程读取缓存旧值。例如，天气预报员更新天气后，所有人立即看到最新信息：

private volatile boolean isUpdated = true;

死锁与避免

死锁类似两人互相等待对方先还钱。避免方法：

按固定顺序获取锁。
使用tryLock()设置超时。

实际应用场景

电商秒杀：线程池处理高并发请求，Redis原子操作扣减库存。
文件处理：多线程分割大文件并行处理。

通过生活案例与代码结合，可更直观理解多线程核心概念。

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