Synchronized 相关问题
问题一:Synchronized 用过吗,其原理是什么?
这是一道 Java 面试中几乎百分百会问到的问题,因为没有任何写过并 发程序的开发者会没听说或者没接触过 Synchronized。
Synchronized 是由 JVM 实现的一种实现互斥同步的一种方式,如果你查看被 Synchronized 修饰过的程序块编译后的字节码,会发现, 被 Synchronized 修饰过的程序块,在编译前后被编译器生成了monitorenter 和 monitorexit 两个字节码指令。
这两个指令是什么意思呢?
在虚拟机执行到 monitorenter 指令时,
首先要尝试获取对象的锁: 如果这个对象没有锁定,或者当前线程已经拥有了这个对象的锁,把锁的计数器 +1;
当执行 monitorexit 指令时将锁计数器 -1;
当计数器为 0 时,锁就被释放了。
如果获取对象失败了,那当前线程就要阻塞等待,直到对象锁被另外一个线程释放为止。
Java 中 Synchronize 通过在对象头设置标记,达到了获取锁和释放锁的目的。
问题二:你刚才提到获取对象的锁,这个 "锁" 到底是什么? 如何确定 对象的锁?
"锁" 的本质其实是 monitorenter 和 monitorexit 字节码指令的一个 Reference 类型的参数,即要锁定和解锁的对象。
Synchronized 可以修饰不同的对象,因此,对应的对象锁可以这么确 定。
1. 如果 Synchronized 明确指定了锁对象,比如 Synchronized(变量 名)、Synchronized(this) 等,说明加解锁对象为该对象。
2. 如果没有明确指定:
若 Synchronized 修饰的方法为非静态方法,表示此方法对应的对象为锁对象;
若 Synchronized 修饰的方法为静态方法,则表示此方法对应的类对象为锁对象。
注意,当一个对象被锁住时,对象里面所有用 Synchronized 修饰的方法都将产生堵塞,而对象里非 Synchronized 修饰的方法可正常被调用,不受锁影响。
问题三:什么是可重入性,为什么说 Synchronized 是可重入锁?
可重入性是锁的一个基本要求,是为了解决自己锁死自己的情况。
一个类中的同步方法调用另一个同步方法,假如 Synchronized 不支持重入,进入 method2 方法时当前线程获得锁,method2 方法里面执行 method1 时当前线程又要去尝试获取锁,这时如果不支持重入,它就要等释放,把自己阻塞,导致自己锁死自己。
对 Synchronized 来说,可重入性是显而易见的,刚才提到,在执行 monitorenter 指令时,如果这个对象没有锁定,或者当前线程已经拥有了这个对象的锁(而不是已拥有了锁则不能继续获取),就把锁的计数器 +1,其实本质上就通过这种方式实现了可重入性。
问题四:JVM 对 Java 的原生锁做了哪些优化?
在 Java 6 之前,Monitor 的实现完全依赖底层操作系统的互斥锁来实现,也就是我们刚才在问题二中所阐述的获取/释放锁的逻辑。
由于 Java 层面的线程与操作系统的原生线程有映射关系,如果要将一 个线程进行阻塞或唤起都需要操作系统的协助,这就需要从用户态切换 到内核态来执行,这种切换代价十分昂贵,很耗处理器时间,现代 JDK 中做了大量的优化。
一种优化是使用自旋锁,即在把线程进行阻塞操作之前先让线程自旋等 待一段时间,可能在等待期间其他线程已经解锁,这时就无需再让线程 执行阻塞操作,避免了用户态到内核态的切换。
现代 JDK 中还提供了三种不同的 Monitor 实现,也就是三种不同的锁:
偏向锁(Biased Locking)
轻量级锁
重量级锁
这三种锁使得 JDK 得以优化 Synchronized 的运行,当 JVM 检测 到不同的竞争状况时,会自动切换到适合的锁实现,这就是锁的升级、 降级。
当没有竞争出现时,默认会使用偏向锁。
JVM 会利用 CAS 操作,在对象头上的 Mark Word 部分设置线程 ID,以表示这个对象偏向于当前线程,所以并不涉及真正的互斥锁,因为在很多应用场景中,大部分对象生命周期中最多会被一个线程锁定, 使用偏斜锁可以降低无竞争开销。
如果有另一线程试图锁定某个被偏斜过的对象,JVM 就撤销偏斜锁, 切换到轻量级锁实现。
轻量级锁依赖 CAS 操作 Mark Word 来试图获取锁,如果重试成功,就使用普通的轻量级锁; 否则,进一步升级为重量级锁。
问题五:为什么说 Synchronized 是非公平锁?
非公平主要表现在获取锁的行为上,并非是按照申请锁的时间前后给等 待线程分配锁的,每当锁被释放后,任何一个线程都有机会竞争到锁, 这样做的目的是为了提高执行性能,缺点是可能会产生线程饥饿现象。
问题六:什么是锁消除和锁粗化?
锁消除:指虚拟机即时编译器在运行时,对一些代码上要求同步,但被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。
主要根据逃逸分析。
程序员怎么会在明知道不存在数据竞争的情况下使用同步呢?
很多不是程序员自己加入的。
锁粗化:原则上,同步块的作用范围要尽量小。但是如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁,甚至加锁操作在循环体内,频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。
锁粗化就是增大锁的作用域。
问题七:为什么说 Synchronized 是一个悲观锁?乐观锁的实现原理 又是什么?什么是 CAS,它有什么特性?
Synchronized 显然是一个悲观锁,
因为它的并发策略是悲观的: 不管是否会产生竞争,任何的数据操作都必须要加锁、用户态核心态转换、维护锁计数器和检查是否有被阻塞的线程需要被唤醒等操作。
随着硬件指令集的发展,我们可以使用基于冲突检测的乐观并发策略。
先进行操作,如果没有其他线程征用数据,那操作就成功了; 如果共享数据有征用,产生了冲突,那就再进行其他的补偿措施。
这种乐观的并发策略的许多实现不需要线程挂起,所以被称为非阻塞同步。
乐观锁的核心算法是 CAS(Compareand Swap,比较并交换),它涉及到三个操作数:内存值、预期值、新值。
当且仅当预期值和内存值相等时才将内存值修改为新值。
这样处理的逻辑是,首先检查某块内存的值是否跟之前我读取时的一样,如不一样则表示期间此内存值已经被别的线程更改过,舍弃本次操 作,否则说明期间没有其他线程对此内存值操作,可以把新值设置给此块内存。
CAS 具有原子性, 它的原子性由 CPU 硬件指令实现保证,即使用 JNI 调用 Native 方法调用由 C++ 编写的硬件级别指令,JDK 中提供了 Unsafe 类执行这些操作。
问题八:乐观锁一定就是好的吗?
乐观锁避免了悲观锁独占对象的现象,同时也提高了并发性能,但它也 有缺点:
1.乐观锁只能保证一个共享变量的原子操作。如果多一个或几个变量,乐 观锁将变得力不从心,但互斥锁能轻易解决,不管对象数量多少及对象 颗粒度大小。
2.长时间自旋可能导致开销大。假如 CAS 长时间不成功而一直自旋,会 给 CPU 带来很大的开销。
3.ABA 问题。CAS 的核心思想是通过比对内存值与预期值是否一样而判 断内存值是否被改过,但这个判断逻辑不严谨,假如内存值原来是 A, 后来被一条线程改为 B,最后又被改成了 A,则 CAS 认为此内存值并 没有发生改变,但实际上是有被其他线程改过的,这种情况对依赖过程 值的情景的运算结果影响很大。解决的思路是引入版本号,每次变量更 新都把版本号加一。
可重入锁 ReentrantLock 及其他显式锁相关问题
问题一:跟 Synchronized 相比,可重入锁 ReentrantLock 其实现 原理有什么不同?
其实,锁的实现原理基本是为了达到一个目的: 让所有的线程都能看到某种标记。
Synchronized 通过在对象头中设置标记实现了这一目的,是一种 JVM 原生的锁实现方式,而 ReentrantLock 以及所有的基于 Lock 接口的实现类,都是通过用一个 volitile 修饰的 int 型变量,并保证每个线程都能拥有对该 int 的可见性和原子修改,其本质是基于所谓的 AQS 框架。
问题二:那么请谈谈 AQS 框架是怎么回事儿?
AQS(AbstractQueuedSynchronizer 类)是一个用来构建锁和同步器的框架,各种 Lock 包中的锁(常用的有 ReentrantLock、 ReadWriteLock), 以及其他如 Semaphore、CountDownLatch, 甚至是早期的 FutureTask 等,都是基于 AQS 来构建。
1. AQS 在内部定义了一个 volatile int state 变量,表示同步状态:当线程调用 lock 方法时 ,如果 state=0,说明没有任何线程占有共享资源的锁,可以获得锁并将 state=1;如果 state=1,则说明有线程目前正在使用共享变量,其他线程必须加入同步队列进行等待。
2. AQS 通过 Node 内部类构成的一个双向链表结构的同步队列,来完成线程获取锁的排队工作,当有线程获取锁失败后,就被添加到队列末尾。
Node 类是对要访问同步代码的线程的封装,包含了线程本身及其状态叫waitStatus(有五种不同 取值,分别表示是否被阻塞,是否等待唤醒, 是否已经被取消等),每个 Node 结点关联其 prev 结点和 next 结点,方便线程释放锁后快速唤醒下一个在等待的线程,是一个 FIFO 的过程。
Node 类有两个常量,SHARED 和 EXCLUSIVE,分别代表共享模式和独占模式。所谓共享模式是一个锁允许多条线程同时操作(信号量 Semaphore 就是基于 AQS 的共享模式实现的),独占模式是同一个时间段只能有一个线程对共享资源进行操作,多余的请求线程需要排队等待 (如 ReentranLock) 。
3. AQS 通过内部类 ConditionObject 构建等待队列(可有多个),当 Condition 调用 wait() 方法后,线程将会加入等待队列中,而当Condition 调用 signal() 方法后,线程将从等待队列转移动同步队列中进行锁竞争。
4. AQS 和 Condition 各自维护了不同的队列,在使用 Lock 和 Condition 的时候,其实就是两个队列的互相移动。
问题三:请尽可能详尽地对比下 Synchronized 和 ReentrantLock 的异同。
ReentrantLock 是 Lock 的实现类,是一个互斥的同步锁。
从功能角度,ReentrantLock 比 Synchronized 的同步操作更精细(因为可以像普通对象一样使用),甚至实现 Synchronized 没有的高级功能,如:
等待可中断:当持有锁的线程长期不释放锁的时候,正在等待的线程可 以选择放弃等待,对处理执行时间非常长的同步块很有用。
带超时的获取锁尝试:在指定的时间范围内获取锁,如果时间到了仍然 无法获取则返回。
可以判断是否有线程在排队等待获取锁。
可以响应中断请求:与 Synchronized 不同,当获取到锁的线程被中断时,能够响应中断,中断异常将会被抛出,同时锁会被释放。
可以实现公平锁。
从锁释放角度,Synchronized 在 JVM 层面上实现的,不但可以通过一些监控工具监控 Synchronized 的锁定,而且在代码执行出现异常时,JVM 会自动释放锁定;
但是使用 Lock 则不行,Lock 是通过代码实现的,要保证锁定一定会被释放,就必须将 unLock() 放到 finally{} 中。
从性能角度,Synchronized 早期实现比较低效,对比 ReentrantLock,大多数场景性能都相差较大。
但是在 Java 6 中对其进行了非常多的改进,在竞争不激烈时,Synchronized 的性能要优于 ReetrantLock;
在高竞争情况下,Synchronized 的性能会下降几十倍,但是 ReetrantLock 的性能能维持常态。
问题四:ReentrantLock 是如何实现可重入性的?
ReentrantLock 内部自定义了同步器 Sync(Sync 既实现了 AQS,又实现了 AOS,而 AOS 提供了一种互斥锁持有的方式),其实就是加锁的时候通过 CAS 算法,将线程对象放到一个双向链表中,每次获取锁的时候,看下当前维护的那个线程 ID 和当前请求的线程 ID 是否一样,一样就可重入了。
问题五:除了 ReetrantLock,你还接触过 JUC 中的哪些并发工具?
通常所说的并发包(JUC)也就是 java.util.concurrent 及其子包,集中了 Java 并发的各种基础工具类,具体主要包括几个方面:
提供了 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 等 ,比 Synchronized 更加高级,可以实现更加丰富多线程操作的同步结构。
提供了 ConcurrentHashMap、有序的 ConcunrrentSkipListMap,或者通过类似快照机制实现线程安全的动态数组 CopyOnWriteArrayList 等,各种线程安全的容器。
提供了 ArrayBlockingQueue、SynchorousQueue 或针对特定场景的PriorityBlockingQueue 等,各种并发队列实现。
强大的 Executor 框架,可以创建各种不同类型的线程池,调度任务运行等。
问题六:请谈谈 ReadWriteLock 和 StampedLock。
虽然 ReentrantLock 和 Synchronized 简单实用,但是行为上有一定局限性,要么不占,要么独占。
实际应用场景中,有时候不需要大量竞争的写操作,而是以并发读取为主,为了进一步优化并发操作的粒度,Java提供了读写锁。
读写锁基于的原理是多个读操作不需要互斥,如果读锁试图锁定时,写锁是被某个线程持有,读锁将无法获得,而只好等待对方操作结束,这样就可以自动保证不会读取到有争议的数据。
ReadWriteLock 代表了一对锁,下面是一个基于读写锁实现的数据结构,当数据量较大,并发读多、并发写少的时候,能够比纯同步版本凸显出优势:
读写锁看起来比 Synchronized 的粒度似乎细一些,但在实际应用中,其表现也并不尽如人意,主要还是因为相对比较大的开销。
所以,JDK 在后期引入了 StampedLock,在提供类似读写锁的同时,还支持优化读模式。
优化读基于假设,大多数情况下读操作并不会和写操作冲突,其逻辑是先试着修改,然后通过 validate 方法确认是否进入了写模式,如果没有进入,就成功避免了开销;
如果进入,则尝试获取读锁。
问题七:如何让 Java 的线程彼此同步?你了解过哪些同步器?请分别介绍下。
JUC 中的同步器三个主要的成员: CountDownLatch、CyclicBarrier 和 Semaphore,通过它们可以方便地实现很多线程之间协作的功能。
CountDownLatch 叫倒计数,允许一个或多个线程等待某些操作完成。
看几个场景:
跑步比赛,裁判需要等到所有的运动员("其他线程")都跑到终点 ("达到目标"),才能去算排名和颁奖。
模拟并发,我需要启动 100 个线程去同时访问某一个地址,我希望它们能同时并发,而不是一个一个的去执行。
用法: CountDownLatch 构造方法指明计数数量,被等待线程调用 countDown 将计数器减 1,等待线程使用 await 进行线程等待。
一个简单的例子:
CyclicBarrier 叫循环栅栏,它实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行,而且当所有等待线程被释放后,CyclicBarrier 可以被重复使用。
CyclicBarrier 的典型应用场景是用来等待并发线程结束。
CyclicBarrier 的主要方法是 await(),await() 每被调用一次,计数便会减少 1,并阻塞住当前线程。
当计数减至 0 时,阻塞解除,所有在 此 CyclicBarrier 上面阻塞的线程开始运行。
在这之后,如果再次调用 await(),计数就又会变成 N-1,新一轮重新开始,这便是 Cyclic 的含义所在。
CyclicBarrier.await() 带有返回值,用来表示当前线程是第几个到达这个 Barrier 的线程。
举例说明如下:
Semaphore,Java 版本的信号量实现,用于控制同时访问的线程个数,来达到限制通用资源访问的目的,其原理是通过 acquire() 获取一个许可,如果没有就等待,而 release() 释放一个许可。
如果 Semaphore 的数值被初始化为 1,那么一个线程就可以通过 acquire 进入互斥状态,本质上和互斥锁是非常相似的。
但是区别也非常明显,比如互斥锁是有持有者的,而对于 Semaphore 这种计数器结构,虽然有类似功能,但其实不存在真正意义的持有者,除非我们进行扩展包装。
问题八:CyclicBarrier 和 CountDownLatch 看起来很相似,请对比下呢?
它们的行为有一定相似度,区别主要在于:
CountDownLatch 是不可以重置的,所以无法重用,CyclicBarrier 没有这种限制,可以重用。
CountDownLatch 的基本操作组合是 countDown/await,调 用 await 的线程阻塞等待 countDown 足够的次数,不管你是在一个线程还是多个线程里 countDown,只要次数足够即可。
CyclicBarrier 的基本操作组合就是 await,当所有的伙伴都调用了 await,才会继续进行任务,并自动进行重置。
CountDownLatch 目的是让一个线程等待其他 N 个线程达到某个条件后,自己再去做某个事(通过 CyclicBarrier 的第二个构造方法 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction),在新线程里做事可以达到同样的效果)。
而 CyclicBarrier 的目的是让 N 多线程互相等待直到所有的都达到某个状态,然后这 N 个线程再继续执行各自后续(通过 CountDownLatch 在某些场合也能完成类似的效果)。
Java 线程池相关问题
问题一:Java 中的线程池是如何实现的?
在 Java 中,所谓的线程池中的 "线程",其实是被抽象为了一个静态内部类 Worker,它基于 AQS 实现,存放在线程池的 HashSet<Worker> workers 成员变量中;
而需要执行的任务则存放在成员变量 workQueue(BlockingQueue<Runnable> workQueue)中。
这样,整个线程池实现的基本思想就是:
从 workQueue 中不断取出需要执行的任务,放在 Workers 中进行处理。
问题二:创建线程池的几个核心构造参数?
Java 中的线程池的创建其实非常灵活,我们可以通过配置不同的参数,创建出行为不同的线程池,这几个参数包括:
corePoolSize:线程池的核心线程数。
maximumPoolSize:线程池允许的最大线程数。
keepAliveTime:超过核心线程数时闲置线程的存活时间。
workQueue:任务执行前保存任务的队列,保存由 execute 方法提交的 Runnable 任务。
问题三:线程池中的线程是怎么创建的?是一开始就随着线程池的启动创建好的吗?
显然不是的。
线程池默认初始化后不启动 Worker,等待有请求时才启动。
每当我们调用 execute() 方法添加一个任务时,线程池会做如下判断:
如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize,那么马上创建线程运行这个任务;
如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize,那么将这个任务 放入队列;
如果这时候队列满了,而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize,那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务;
如果队列满了,而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize,那么线程池会抛出异常 RejectExecutionException。
当一个线程完成任务时,它会从队列中取下一个任务来执行。
当一个线程无事可做,超过一定的时间(keepAliveTime)时,线程池会判断。
如果当前运行的线程数大于 corePoolSize,那么这个线程就被停掉。
所以线程池的所有任务完成后,它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。
问题四:既然提到可以通过配置不同参数创建出不同的线程池,那么 Java 中默认实现好的线程池又有哪些呢?请比较它们的异同。
1. SingleThreadExecutor 线程池
这个线程池只有一个核心线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。
如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。
此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
corePoolSize: 1,只有一个核心线程在工作。
maximumPoolSize: 1。
keepAliveTime: 0L。
workQueue: new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),其缓冲队列是无界的。
2. FixedThreadPool 线程池
FixedThreadPool 是固定大小的线程池,只有核心线程。
每次提交一个 任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。
线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。
FixedThreadPool 多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程,多用于服务器。
corePoolSize: nThreads
maximumPoolSize: nThreads
keepAliveTime: 0L
workQueue:new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),其缓冲队列是无界的。
3. CachedThreadPool 线程池
CachedThreadPool 是无界线程池,如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲( 60 秒不执行任务)线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。
线程池大小完全依赖于操作系统(或者说 JVM)能够创建的最大线程大小。
SynchronousQueue 是一个是缓冲区为 1 的阻塞队列。
缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务,因此在一些面向连接的 daemon 型 SERVER 中用得不多。
但对于生存期短的异步任务,它是 Executor 的首选。
corePoolSize: 0
maximumPoolSize: Integer.MAX_VALUE
keepAliveTime: 60L
workQueue:new SynchronousQueue<Runnable>(),一个是缓冲区为 1 的阻塞队列。
4. ScheduledThreadPool 线程池
ScheduledThreadPool: 核心线程池固定,大小无限的线程池。
此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
创建一个周期性执行任务的线程池。
如果闲置,非核心线程池会在 DEFAULT_KEEPALIVEMILLIS 时间内回收。
corePoolSize: corePoolSize
maximumPoolSize: Integer.MAX_VALUE
keepAliveTime: DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS
workQueue:new DelayedWorkQueue()
问题五:如何在 Java 线程池中提交线程?
线程池最常用的提交任务的方法有两种:
1. execute(): ExecutorService.execute 方法接收一个例,它用来执行一个任务:
2. submit(): ExecutorService.submit() 方法返回的是 Future 对象。
可以用 isDone() 来查询 Future 是否已经完成,当任务完成时,它具有一个结果,可以调用 get() 来获取结果。
也可以不用 isDone() 进行检查就直接调用 get(),在这种情况下,get() 将阻塞,直至结果准备就绪。
Java 内存模型相关问题
问题一:什么是 Java 的内存模型,Java 中各个线程是怎么彼此看到对方的变量的?
Java 的内存模型定义了程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出这样的底层细节。
此处的变量包括实例字段、静态字段和构成数组对象的元素,但是不包括局部变量和方法参数,因为这些是线程私有的,不会被共享,所以不存在竞争问题。
Java 中各个线程是怎么彼此看到对方的变量的呢?
Java 中定义了主内存与工作内存的概念:
所有的变量都存储在主内存,每条线程还有自己的工作内存,保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝。
线程对变量的所有操作(读取、赋值)都必须在工作内存中进行,不能\直接读写主内存的变量。
不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存的变量,线程间变量值的传递需要通过主内存。
问题二:请谈谈 volatile 有什么特点,为什么它能保证变量对所有线 程的可见性?
关键字 volatile 是 Java 虚拟机提供的最轻量级的同步机制。
当一个变量被定义成 volatile 之后,具备两种特性:
1. 保证此变量对所有线程的可见性。
当一条线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程是可以立即得知的。
而普通变量做不到这一点。
2. 禁止指令重排序优化。
普通变量仅仅能保证在该方法执行过程中,得到正确结果,但是不保证程序代码的执行顺序。
Java 的内存模型定义了 8 种内存间操作:
lock 和 unlock
把一个变量标识为一条线程独占的状态。
把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放之后的变量才能被其他线程锁定。
read 和 write
把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存,以便 load。
把 store 操作从工作内存得到的变量的值,放入主内存的变量中。
load 和 store
把 read 操作从主内存得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
把工作内存的变量值传送到主内存,以便 write。
use 和 assgin
把工作内存变量值传递给执行引擎。
将执行引擎值传递给工作内存变量值。
volatile 的实现基于这 8 种内存间操作,保证了一个线程对某个 volatile 变量的修改,一定会被另一个线程看见,即保证了可见性。
问题三:既然 volatile 能够保证线程间的变量可见性,是不是就意味着基于volatile 变量的运算就是并发安全的?
显然不是的。
基于 volatile 变量的运算在并发下不一定是安全的。
volatile 变量在各个线程的工作内存,不存在一致性问题(各个线程的工作内存中 volatile 变量,每次使用前都要刷新到主内存)。
但是 Java 里面的运算并非原子操作,导致 volatile 变量的运算在并发下一样是不安全的。
问题四:请对比下 volatile 对比 Synchronized 的异同。
Synchronized 既能保证可见性,又能保证原子性,而 volatile 只能保证可见性,无法保证原子性。
ThreadLocal 和 Synchonized 都用于解决多线程并发访问,防止任务在共享资源上产生冲突。
但是 ThreadLocal 与 Synchronized 有本质的区别。
Synchronized 用于实现同步机制,是利用锁的机制使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问,是一种 "以时间换空间" 的方式。
而 ThreadLocal 为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,根除了对变量的共享,是一种 "以空间换时间" 的方式。
问题五:请谈谈 ThreadLocal 是怎么解决并发安全的?
ThreadLocal 这是 Java 提供的一种保存线程私有信息的机制,因为其在整个线程生命周期内有效,所以可以方便地在一个线程关联的不同业务模块之间传递信息,比如事务 ID、Cookie 等上下文相关信息。
ThreadLocal 为每一个线程维护变量的副本,把共享数据的可见范围限制在同一个线程之内,其实现原理是,在 ThreadLocal 类中有一个 Map,用于存储每一个线程的变量的副本。
问题六:很多人都说要慎用 ThreadLocal,谈谈你的理解,使用 ThreadLocal 需要注意些什么?
使 用 ThreadLocal 要 注 意 remove!
ThreadLocal 的实现是基于一个所谓的 ThreadLocalMap,在 ThreadLocalMap 中,它的 key 是一个弱引用。
通常弱引用都会和引用队列配合清理机制使用,但是 ThreadLocal 是个例外,它并没有这么做。
这意味着,废弃项目的回收依赖于显式地触发,否则就要等待线程结束,进而回收相应 ThreadLocalMap!
这就是很多 OOM 的来源,所以通常都会建议,应用一定要自己负责 remove,并且不要和线程池配合,因为 worker 线程往往是不会退出的。