Java并發(fā)編程面試要點解析一、并發(fā)基礎(chǔ)概念Java并發(fā)編程的核心在于理解并發(fā)與并行的區(qū)別。并發(fā)是指多個任務(wù)在宏觀上看起來是同時執(zhí)行，實際上可能是交替執(zhí)行；而并行則是多個任務(wù)在微觀上同時執(zhí)行。Java通過多線程機制實現(xiàn)并發(fā)，允許程序同時處理多個任務(wù)。Java的線程模型基于搶占式多任務(wù)處理，線程調(diào)度由虛擬機管理。線程狀態(tài)包括新建（NEW）、就緒（RUNNABLE）、運行（RUNNING）、阻塞（BLOCKED）、等待（WAITING）、timedwaiting（TIMED_WAITING）和終止（TERMINATED）。理解這些狀態(tài)對于處理線程生命周期至關(guān)重要。二、Java線程創(chuàng)建與執(zhí)行創(chuàng)建線程有兩種主要方式：繼承Thread類或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口。推薦使用Runnable接口，因為它避免了單繼承的限制，更符合面向?qū)ο笤O(shè)計原則。java//繼承Thread類classMyThreadextendsThread{publicvoidrun(){//線程執(zhí)行內(nèi)容}}//實現(xiàn)Runnable接口classMyRunnableimplementsRunnable{publicvoidrun(){//線程執(zhí)行內(nèi)容}}線程執(zhí)行通過start()方法啟動，該方法內(nèi)部會調(diào)用run()方法。直接調(diào)用run()方法不會創(chuàng)建新線程，而是在當前線程中執(zhí)行。線程優(yōu)先級從1到10，默認為5，可以通過setPriority()方法調(diào)整。三、線程同步機制1.synchronized關(guān)鍵字`synchronized`是Java最常用的同步機制，可以修飾方法或代碼塊。同步方法作用于當前對象實例，而同步代碼塊作用于指定同步監(jiān)視器對象。java//同步方法publicsynchronizedvoidsyncMethod(){//方法體}//同步代碼塊publicvoidsyncBlock(){synchronized(this){//代碼體}}`synchronized`具有原子性、可見性和有序性。原子性指同步代碼塊內(nèi)的操作要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行?？梢娦灾妇€程A修改了共享變量的值，其他線程能立即得知。有序性防止指令重排。2.Lock接口與實現(xiàn)類`java.util.concurrent.locks.Lock`接口提供了比`synchronized`更靈活的鎖操作。常用實現(xiàn)類包括`ReentrantLock`和`ReentrantReadWriteLock`。javaLocklock=newReentrantLock();lock.lock();try{//臨界區(qū)代碼}finally{lock.unlock();}`ReentrantLock`支持可中斷獲取鎖、可超時獲取鎖、公平鎖和非公平鎖。`ReentrantReadWriteLock`允許多個線程同時讀取，但只允許一個線程寫入，提高并發(fā)性能。3.Condition接口`java.util.concurrent.locks.Condition`與`ReentrantLock`配合使用，提供更精細的線程等待/通知機制。javaConditioncondition=lock.newCondition();lock.lock();try{condition.await();//等待condition.signal();//通知condition.signalAll();//全部通知}finally{lock.unlock();}4.其他同步工具`java.util.concurrent`包提供了多種同步工具：-`CountDownLatch`：一個線程等待多個線程執(zhí)行完畢-`CyclicBarrier`：多個線程互相等待，達到指定數(shù)量后共同執(zhí)行-`Semaphore`：控制同時訪問特定資源的線程數(shù)量四、并發(fā)容器1.Vector與HashtableJava早期提供的線程安全容器，通過內(nèi)部加鎖實現(xiàn)同步，性能較低。javaVector<String>vector=newVector<>();Hashtable<String,String>hashtable=newHashtable<>();2.Collections.synchronizedXXX()對普通容器進行包裝，使其線程安全：javaList<String>syncList=Collections.synchronizedList(newArrayList<>());Map<String,String>syncMap=Collections.synchronizedMap(newHashMap<>());3.Concurrent集合框架`java.util.concurrent`包提供了性能更高的并發(fā)集合：-`ConcurrentHashMap`：分段鎖實現(xiàn)高性能并發(fā)Map-`CopyOnWriteArrayList`：寫時復制，讀操作不加鎖-`CopyOnWriteArraySet`：基于寫時復制的Set實現(xiàn)-`BlockingQueue`：支持阻塞操作的隊列javaConcurrentHashMap<String,String>cmap=newConcurrentHashMap<>();BlockingQueue<String>queue=newLinkedBlockingQueue<>();4.并發(fā)集合特性并發(fā)集合通常支持以下特性：-可伸縮性：支持高并發(fā)場景-原子性：確保操作不可中斷-非阻塞：盡量減少線程阻塞-線程安全：無需外部同步五、線程池與任務(wù)執(zhí)行1.Executor框架Java提供了`java.util.concurrent.Executor`框架管理線程執(zhí)行：javaExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool(10);executor.submit(newRunnable(){publicvoidrun(){//任務(wù)代碼}});2.ExecutorService類型-`Executors.newFixedThreadPool(intnThreads)`:固定大小線程池-`Executors.newCachedThreadPool()`:可緩存線程池-`Executors.newSingleThreadExecutor()`:單線程執(zhí)行器-`Executors.newScheduledThreadPool(intcorePoolSize)`:定時任務(wù)執(zhí)行器3.線程池工作原理線程池包含核心線程數(shù)、最大線程數(shù)、工作隊列和拒絕策略。當任務(wù)提交時：1.如果核心線程空閑，立即執(zhí)行任務(wù)2.如果核心線程都在工作，將任務(wù)放入工作隊列3.如果工作隊列滿，根據(jù)拒絕策略處理任務(wù)4.線程池配置javaThreadPoolExecutorexecutor=newThreadPoolExecutor(5,//核心線程數(shù)10,//最大線程數(shù)60,//空閑線程存活時間TimeUnit.SECONDS,newLinkedBlockingQueue<>(20),//工作隊列Executors.defaultThreadFactory(),//線程工廠newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()//拒絕策略);5.線程池狀態(tài)線程池有5種狀態(tài)：新建（NEW）、運行中（RUNNING）、阻塞（BLOCKED）、關(guān)閉（SHUTDOWN）和終止（TERMINATED）。六、并發(fā)編程最佳實踐1.避免死鎖死鎖條件：互斥、占有并等待、非搶占、循環(huán)等待。預防措施：-使用固定順序申請鎖-使用`tryLock()`嘗試獲取鎖-使用`ReentrantLock`的`公平鎖`-使用`Lock`的`Condition`替代`synchronized`2.減少鎖競爭-使用細粒度鎖：將大鎖分解為小鎖-使用`ReadWriteLock`：讀多寫少場景-使用`ConcurrentHashMap`的原子操作-使用`volatile`保證可見性，減少鎖需求3.避免線程泄漏線程泄漏是指線程被無限期阻塞或無法正常終止。預防措施：-使用`try-finally`確保資源釋放-使用`CompletableFuture`處理異步任務(wù)-避免長時間阻塞操作-定期檢查守護線程狀態(tài)4.異步編程Java異步編程主要方式：-`Future`接口：表示異步計算結(jié)果-`Callable`接口：帶返回值的任務(wù)-`CompletableFuture`：強大的異步處理工具javaFuture<String>future=executor.submit(newCallable<String>(){publicStringcall()throwsException{return"result";}});//獲取結(jié)果Stringresult=future.get();5.原子操作使用`java.util.concurrent.atomic`包下的類實現(xiàn)無鎖原子操作：javaAtomicIntegeratomicInt=newAtomicInteger(0);atomicInt.incrementAndGet();//原子自增常用類：`AtomicInteger`,`AtomicLong`,`AtomicReference`,`AtomicStampedReference`七、常見面試題解析1.synchronized與Lock的區(qū)別|特性|synchronized|Lock|||-|||性能|較低，自動獲取/釋放|較高，需手動管理||可中斷|獲取鎖不可中斷|可中斷獲取||可超時|不可超時獲取|可超時獲取||公平性|非公平|可配置公平性||條件變量|支持，但較弱|支持，功能強大|2.ThreadLocal原理`ThreadLocal`為每個線程提供獨立實例副本，通過`ThreadLocalMap`存儲線程本地變量。使用時需注意內(nèi)存泄漏問題。javaThreadLocal<String>threadLocal=newThreadLocal<>();threadLocal.set("value");Stringvalue=threadLocal.get();3.ConcurrentHashMap實現(xiàn)原理`ConcurrentHashMap`使用分段鎖（Segment）實現(xiàn)并發(fā)，每個Segment是獨立的哈希表。JDK8進一步優(yōu)化為CAS+synchronized，提高了并發(fā)性能。4.線程池參數(shù)配置javaThreadPoolExecutorexecutor=newThreadPoolExecutor(2,//核心線程數(shù)5,//最大線程數(shù)60,//空閑存活時間TimeUnit.SECONDS,newArrayBlockingQueue<>(10),//隊列Executors.defaultThreadFactory(),newThreadPoolExecutorAbortPolicy()//拒絕策略);常用拒絕策略：-`AbortPolicy`:拋出RejectedExecutionException-`CallerRunsPolicy`:調(diào)用者線程執(zhí)行任務(wù)-`DiscardPolicy`:直接丟棄任務(wù)-`DiscardOldestPolicy`:丟棄隊列最舊任務(wù)5.AQS原理`AbstractQueuedSynchronizer`是Java鎖機制的基礎(chǔ)框架，使用CAS和volatile實現(xiàn)線程安全隊列。主要方法：-`acquire()`：獲取鎖-`release()`：釋放鎖-`isLocked()`：檢查是否鎖定-`hasQueuedThreads()`：檢查隊列是否為空八、實戰(zhàn)案例1.電商秒殺系統(tǒng)秒殺系統(tǒng)需要處理高并發(fā)請求，關(guān)鍵點：-使用分布式鎖避免超賣-設(shè)置請求上限，防止系統(tǒng)過載-使用Redis緩存熱點商品信息-異步處理訂單，提高響應(yīng)速度javapublicbooleanseckill(Productproduct,Useruser){//分布式鎖Locklock=redisson.getLock("product:"+product.getId());try{if(lock.tryLock(10,TimeUnit.SECONDS)){if(product.getStock()>0){product.setStock(product.getStock()-1);//創(chuàng)建訂單returntrue;}returnfalse;}}finally{lock.unlock();}returnfalse;}2.數(shù)據(jù)庫連接池數(shù)據(jù)庫連接池實現(xiàn)要點：-控制最大連接數(shù)，避免資源耗盡-連接驗證，復用有效連接-異步獲取連接，提高性能-連接泄漏檢測與回收javapublicConnectiongetConnection()throwsSQLException{try{//獲取連接returnpool.getConnection();}catch(Exceptione){//記錄日志returnpool.getNewConnection();