25届实习秋招-Java面试-JUC多线程常见知识点

JUC

线程

线程原理：
- 线程上下文切换，用户态和内核态，切换为什么慢
  - 哪些会引起切换，阻塞、唤醒、synchronized为什么重量级
- 线程模型和操作系统的关系
- 协程是什么，优点：协程之间的调度是怎样的？
什么是进程：
- 特征
什么是线程：
- 为什么多线程什么时候用会变快，什么用单线程，
- 进程和线程的对比：
  - 进程如何通信，每种通信存放的介质。
  - 线程的通信，几种方式，线程通信用来做什么的
  - JVM和进程和线程有关系吗
  - 了解分析影响线程个数的因素
- 创建线程的方式/方法--看javaNote
  - Thread类（重写哪个，怎么调用，缺陷）
  - runnable（接口，优点），与thread的关系
  - callable接口（返回值，怎么包装成线程对象）
    - FutureTask
    - get方法
    - callable和runnable异常信息
  - run和start的区别
- linux，windows，java查看和杀死进程/线程的方法
  - windows
  - linux
    - Process status --ps
      - 查看线程执行时间呢
      - 如何查看有多少线程。
    - top是一个命令行实用程序，用于监视系统的实时进程和系统性能。
    - 查看java线程栈
- 线程运行栈帧过程--了解
  - 哪些会引起上下文切换
- 线程状态-生命周期：
  - 全部由系统控制
    - 和操作系统线程的对比
  - 状态流程和转化
    - start方法作用，线程怎么唤醒的
    - 没有区分就绪状态和运行状态统一为runnable，没有running
- 线程方法：
  - join作用
    - 新建 T1、T2、T3 三个线程，如何保证它们按顺序执行？
    - 底层是什么，怎么唤醒
  - 线程暂停的方法
    - sleep和yield，yield会阻塞吗，
    - sleep和wait的区别，会释放对象锁吗
    - 分别什么时候使用？wait用于通信。
      - 为什么sleep方法不需要申请释放锁
  - interrupt，异常处理：
    - 哪些方法会阻塞，打断阻塞线程和正常线程的区别。
    - 其它线程调用interrupt进行中断它会立即中断吗
      - 三个方法的区别
    - 如何终止线程(三个方法)
      - 为什么不建议使用 stop() 停止线程
      - 两阶段优雅终止：怎么做的
    - 打断park线程
      - park是哪里实现的

同步

什么时候会出现线程安全问题：三个条件
线程的同步和异步
- 同步类似串行执行
临界区和临界资源：
- 保证临界区的原子性
- 阻塞式和非阻塞式解决方法：
  - synchronized优缺点，synchronized会发生死锁吗，什么时候死锁（互相等待对方的锁）。synchronized可以保证原子性
同步和互斥的异同
线程安全分析：
- 什么是线程安全和线程不安全，单核cpu会有线程安全问题吗-有
  - 讲一讲同步机制
  - java怎么处理怎么保证线程安全。
- 成员变量/静态变量，局部变量是否线程安全
- 哪些数据结构/类是安全的
  - 这些数据结构的底层，方法组合不安全性
    - 如何对class和bean进行线程安全分析
  - i++是不是线程安全的
  - 怎么设计一个队列，实现线程安全
    - 如何实现：
介绍一下java下的各种锁
- 如何使用及应用场景
synchronized同步锁（对象锁）
- 同步代码块指加了synchronized的代码块
- 是什么锁：悲观非公平，可重入重量级
- synchronized锁在什么情况下会释放
- synchronized 的使用
  - 三种应用方式--修饰对象==作用域--方法，代码块
  - 线程八锁
  - 作用在类方法和实例方法的区别 --互斥和同步的例子
    - 加在实例方法上，通过两个对象同时访问可以吗
- synchronized的底层原理
  - 总结
  - synchronized存在哪-对象头
  - Monitor-监视器--重量级锁
    - 是什么，存在哪，有什么用，谁提供怎么实现的
    - 工作流程(看javaNote)，monitorenter和monitorexit是什么，作用是什么
    - EntryList，Wait Set
    - 说说你对 Java 里 monitor的理解？monitor是操作系统里的概念，你能讲讲它在 Java 里的实现吗？
  - 字节码
  - 异常结合try-catch 机制，确保一定会被解锁
  - happens-before，和synchronized中的体现
- 锁的升级:
  - 有哪些锁，各自作用适用场景
  - 锁升级的方向，锁升级过程，对synchronized 进行升级。synchronized一定是悲观的吗
  - 偏向锁：
    - 相比轻量级锁的优点
    - MarkWord字段记录什么
    - 导致撤销的三种情况，状态的变换
    - 批量重偏向和批量撤销
  - 轻量级锁：
    - 默认开启偏向锁，偏向-轻量，未开启会直接到轻量锁
    - 操作流程，CAS的作用（硬件原语同步）
      - LockRecord在栈帧中，存锁对象的Markword，，锁对象MarkWord指向LockRecord和LockRecord相互引用
    - CAS上锁失败的两种可能性：
    - 锁膨胀：
      - 如何升级，流程
    - 什么情况下会达到重量级锁
    - 什么情况时候适合用轻量级锁，重量级锁
  - 锁的优化：
    - 自旋锁用在哪-优缺点，自适应自旋锁
    - 锁消除（原理）
    - 锁粗化
park unpark
- wait,sleep,join,yield,park,unpark,notify等通信机制对比 - Hermioner
- 原理
wait-notify-作用
- notify/notifyAll，内部做了什么事情？
  - 和sleep的区别，分别属于什么
  - 怎么获取时间片
  - wait底层原理
活跃性
- 死锁
- 条件/如何检测，如何查看死锁
ReentrantLock见同步器部分：
同步模式
- 线程同步的方式：几种方式十多种方式
- 保护性暂停--了解
- 主线程和三个线程同步问题，另一种方式
  - thread.join()，调用thread的主线程阻塞
  - join底层是由什么实现的
- 顺序输出：
  - 一个线程只输出奇数，第二个只输出偶数
- 交替输出
  - 启动三个线程，每个线程依次打印ABC，打印十次结束
  - 三种方式

内存-JMM

补充看ediary的JVM中的JMM

JMM是什么，作用
- 内存交互操作都是原子的
  - 什么是可见性，为什么有可见性问题，如何修改
    - volatile，print
  - 什么是原子性
  - 什么是有序性
  - 三大特性存在的问题
  - 哪些机制可以保证原子性、可见性、有序性
并发三大特性
- 缓存一致，什么是缓存一致性协议
volatile-不是锁和锁有关：总结
- synchronized 和volatile区别
  - 如何保证两个特性
- 为了解决什么
  - 三个特性中的哪里那两个特性，哪个不能实现
  - 另外两个怎么实现的
- 底层原理
  - 底层lock和内存屏障的关系
  - 细看下
    - 底层 volatile，对应的属性的access_flag为ACC_VOLATILE，汇编指令中添加上内存屏障指令。调用OrderAccess，不同硬件不同实现，x86用lock实现
  - 可见性lock：如何保证可见性的，为什么有可见性问题。
  - volatile保证有序性
    - 如何禁止指令重排序，为什么指令要重排序
      - 重排序两个原则-简单了解
      - 对象半初始化
    - 内存屏障
- 用volatile的地方：一个读，多个写。AtomicInteger

无锁

CAS
- 什么是 CAS，
  - CAS锁底层实现原理-unsafe类调用底层指令，为什么是原子的
    - 自旋次数
    - cas的特点，cas的缺点
  - cas乐观锁和悲观锁的区别
    - 什么时候用cas
    - 什么是多读场景,什么是多写场景
  - java里有哪些地方用到吗
Atomic原子类
- 常见方法，哪两个组合
- AtomicInteger原子类
  - 原理
  - 常用方法api，自增，加法，乘法。
  - 如何模拟一个api
- 原子引用，ABA问题
  - 如何解决
- 对象的属性原子类（volatile）
- unsafe怎么用
  - 本质还是用了cpu的指令
- Adder原子累加器，了解下就行
不可变类
- final，String为什么线程安全。设置/获取final变量的原理
ThreadLocal-总结：
- 基本介绍：
  - 为什么要用threadLocal，适用的场景（单线程多线程）
    - 实例是什么类型，放在哪
    - threadLocal包住原来的变量，可以多个threadLocal1，threadLocal2
  - 和synchronized的区别
- 基本使用：
  - 常用的方法set和get
    - set，获取线程thread对象后，获取到当前thread对象的ThreadLocalMap
    - 一个线程可以有多个ThreadLocal对象，存在每个线程的ThreadLocalMap
- 底层实现原理：
  - 底层结构
    - JDK8以前，存在什么问题为什么，如何解决
    - JDK8以后呢：
      - Key和value是什么，谁持有
    - 前后对比
  - 成员方法：
    - 怎么保证并发安全，每个线程一个ThreadLocalMap 对象
- threadLocalMap
  - Thread 类中有维护两个 ThreadLocal.ThreadLocalMap 对象，通过set和get创建
    - ThreadLoalMap是ThreadLocal中的一个静态内部类，类似HashMap
      - Entry内部使用ThreadLocal作为key，使用我们设置的value作为value。 key 为 ThreadLocal 的弱引用，value是强引用
  - 为什么内存泄漏，怎么解决的内存泄漏；
    - 手动调用remove()方法，remove方法了解吗？
      - 为什么虚引用了还要remove：static final
    - 清理方式：了解
- ThreadLocal跨线程数据共享
  - 总结，总结1
  - A线程中启动一个子线程可以访问父线程中的变量吗？通过get，set
  - 父线程的ThreadLocal子线程可以用吗
    - 线程池里的线程能用IheritableThreadLocal吗
    - 原理：init()中复制
- ThreadLocal和阻塞队列都能做到线程安全，他们的区别是啥
- ```
ThreadLocal 有一次调用了异步线程，数据能接上吗？如果想要数据能够接上该怎么做？
```

线程池

基本概述：
- 为什么要使用线程池
- 优点和缺点：
- 设计模式：策略模式，享元模式，分工模式
阻塞队列-接口：
- 基本介绍：
  - 线程池的队列分为哪些？可以使用无界队列吗？
    - 数组有界阻塞队列和链表无界阻塞队列哪个性能好
  - 为什么要设计一个阻塞队列：平衡，复用
    - 为什么不创建临时线程而是先放进阻塞队列
- 线程池中有哪些常见的阻塞队列实现类
  - 阻塞队列是如何实现延迟的，相关源码
  - 定义的方法：阻塞插入
- 阻塞队列的线程安全性
  - 如何自定义一个阻塞队列，为什么要锁，await会放弃锁
线程池的操作：
- 线程池的类，上面的接口
- 创建方式：
  - 如何获取线程池对象-面向对象和过程
    - Executor
      - ThreadPoolExecutor 需要的参数，核心参数是什么
        
        什么时候会触发拒绝策略。拒绝策略有哪些？
        
        非核心线程销毁
      - 整个流程
        
        ThreadPoolExecutor 中提交任务后的执行步骤？
    - Executors-工厂方法
      - 线程池的种类有哪几种
      - 适用于什么场景
  - 提交任务的方法，submit和excute
    - 异常的区别
    - 一个线程池中的线程异常了，那么线程池会怎么处理这个线程?线程池线程异常后会结束线程吗 -- 线程池没有处理异常导致线程挂掉了，线程数会减少吗
  - 关闭：两个方法的区别
  - 开发要求：
    - 默认的线程池会出现什么问题
    - 线程池的核心线程数设置为多少合适，io密集型任务和cpu密集型选择线程数，为什么这么选？
      - 核心线程和非核心线程的区别
  - 定时执行
- 异常
  - 处理异常的方式
    - Runnable，Callable
  - 线程池里优雅的捕获异常，而不是依托线程池的能力怎么做
工作原理：
- ThreadPoolExecutor怎么存状态和数量，ctl
- 成员属性：
  - 成员变量： allowCoreThreadTimeOut
    - 核心线程可以回收吗，怎么回收流程是什么
- 成员方法：
  - 运行方法中：keepalivetime怎么工作，源码。
其他：
- 还知道哪些池化技术
- 看过线程池源码吗，哪些类比较重要
  - 实现过线程池吗，要注意哪些点
- 有很多请求打过来，阻塞队列有界满了，拒绝策略造成很多请求超时怎么处理
  - 改策略由线程调用
  - 如果不改参数：

同步器

概念：
- AbstractQueuedSynchronizer(抽象的队列同步器) 是一种用来构建锁和同步器的框架（类），其他类继承了该类。大部分java.util .concurrent下的同步器由它实现
AQS
- AQS提供了什么功能
  - 共享/独占，FIFO等待队列，公平非公平，可重入，允许中断
- 核心：
  - 实现者重写：tryAcquire/tryAcquireShared-独占/共享，告诉AQS怎样判断当前同步状态是否成功获取或者是否成功释放
  - AQS底层数据结构以及原理，哪里用到了CAS
    - 同步队列，双向
    - 独占锁和共享锁的实现（一个线程/多个线程可以都成功获得锁）
      - 独占锁获取：
        
        tryAcquire用来获得同步状态-是否抢到锁。
        
        实现者调用acquire模板方法，间接调用重写的trayAcquire
        
        失败addWaiter（也用了CAS），acquireQueued()用来排队获取锁（失败park）
        
        为什么双向有head，通过判断前一个是不是head来判断是否可获得锁-按顺序，这里就实现了公平。
        
        释放，可中断，超时略看。
      - 共享锁的实现
      - 看state>0是共享锁
  - AQS如何实现公平锁和非公平锁
    - 结合 ReentrantLock源码，用不用clH
  - AQS和Synchronized的区别
- 如何通过AQS自定义一个锁
  - 静态内部类
    - 例如ReentrantLock的NonfairSync，同步组件实现的是同步语义
    - 继承AQS，要重写哪些方法
      - 比如重写tryAcquire()，状态state的更新也是利用了setState()，getState()，compareAndSetState()。
  - 然后再实现lock接口的方法
    - 可以调用AQS的模板方法，模板方法又用了重写的方法
ReentrantLock 的底层
- Reentrantreadwritelock读写锁
ReentrantLock
- ReentrantLock是Lock核心的一个接口
  - 剖析Lock和ReentrantLock的关系
    - 三种获取锁的函数
  - lock中定义了4个方法
- synchronized 和reentrantlock的相同点、不同点
  - 发生异常synchronized会释放锁吗，为什么？会
  - 通过什么特性避免死锁
- 可重入：
  - reentrantlock可重入的意思，可重入锁性能好在哪
- 什么是可打断
  - 是等待可打断
- 锁超时:
  - try/finally 获取ReentrantLock 锁，finally超时释放锁
  - 要手动释放锁
- 公平锁：(默认非公平)
  - ReentrantLock的公平锁和非公平锁优缺点，java里面有机制保证线程不会长时间阻塞吗
  - new ReentrantLock().lock()大概做了什么：底层代码-总结
    - ReentrantLock的底层，和Aqs有关的设计，源代码
- 条件变量：
  - 多线程条件变量的作用
  - 代码怎么写，怎么通知
- reentrantlock和sychronized在性能上区别
  - 原本打算取代，优化后差不多
  - 前者只能用在代码块上
- 使用的四个注意点
semaphore
- 如何控制某个方法允许并发访问线程的数量
- 信号量可以用来当锁用吗
  - 设置为1实现互斥
  - 信号量当锁是能防止指令重排问题吗，能够保证数据的可见性吗
  - 信号量可以复用，这个是如何实现的？
countdownlanch
- 使用和原理
- countdownlatch和cyclicbarrier的区别
- countdownlanch和semaphore 的区别
- 能复用吗
cyclicbarrier
- parties的作用
对比各自的实现

并发包-线程安全的集合类：

有哪些线程安全的
ConcurrentHashMap
- 看下源码
- 并发集合
  - hashtable、ConcurrentHashMap 对比：
    - 性能
    - concurrenthashmap的工作流程
  - 并发死链问题
- 成员方法：--javaGuide源码
  - put怎么并发安全的：
    - 1.7，segment为空用CAS初始化对应segment(HashEntry数组)，
      - segment中put，继承了ReentrantLock，自选tryLock( )来获取锁
      - CAS+ReentrantLock
    - 1.8，
      - cas和syn加在哪，桶为空和不为空
        
        已经用了synchronized，为什么还要用CAS呢
  - 扩容是怎么保证线程安全
    - 多个线程操作在进行扩容操作时会有几个线程在处理
      - 1.8有个helpTransfer帮助扩容
  - get方法读操作原理，一定能读到最新的数据吗
- JDK7原理
  - 分段锁具体底层怎么实现的，分多少段（segment会变吗），每个段里多少个内容
  - 1.8之前ConcurrentHashMap支持多少线程同时操作
  - 扩容segment数量/大小会变吗
- 1.8之后的优化
- 很短的时间内将大量数据插入到ConcurrentHashMap
CopyOnWriteArrayList

异步模式

Future接口和FutureTask类：
- 总结
  - FutureTask实现了那两个接口，可以包装成线程start调用，也可以用线程池
  - 底层
  - future 是任何时候都可以取到数据吗
CompletableFuture
- 如何实现异步非阻塞调用
- 用线程池了吗
- thenApply 方法，是在主线程还是在子线程执行的
- 使用过程有什么注意的

设计模式

用了哪些设计模式

项目哪里用了多线程, 见ppt
- java多线程使用过哪些类或者工具
- 死锁产生的条件，如何用命令查看死锁，见ppt
- 线程a调用线程b线程a是什么状态，如果没有数据传输呢
子线程出现异常是否影响主线程

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本文作者：userName
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