Java并发进阶常见面试题总结

今天继续来看看有关 Java 多线程的高阶面试题。

• synchronized 关键字
• volatile 关键字
• ThreadLocal
• 线程池
• Atomic 原子类
• AQS

synchronized 关键字

说一说自己对于 synchronized 关键字的了解

synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性，synchronized 关键字可以保证被它修饰的方法或者代码块在任意时刻只能有一个线程执行。

另外，在 Java 早期版本中，synchronized 属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（monitor）是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的。操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，这也是为什么早期的 synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方对从 JVM 层面对 synchronized 较大优化，所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。

怎么使用 synchronized 关键字

synchronized 关键字最主要的三种使用方式：

• 修饰实例方法:作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
• 修饰静态方法:也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（static 表明这是该类的一个静态资源，不管 new 了多少个对象，只有一份）。所以如果一个线程 A 调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程 B 需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。
• 修饰代码块:指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

讲一下 synchronized 关键字的底层原理

1、synchronized 同步语句块的情况

public class SynchronizedDemo {public void method() {synchronized (this) {System.out.println("synchronized 代码块");
        }
    }
}

反编译后

从上面我们可以看出：

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 monitor(monitor 对象存在于每个 Java 对象的对象头中，synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么 Java 中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权。当计数器为 0 则可以成功获取，获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1。相应的在执行 monitorexit 指令后，将锁计数器设为 0，表明锁被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止。

2、synchronized 修饰方法的的情况

public class SynchronizedDemo2 {public synchronized void method() {System.out.println("synchronized 方法");
    }
}

反编译后

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

说说 JDK1.6 之后的 synchronized 关键字底层做了哪些优化?

JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化，如 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化 等技术来减少锁操作的开销。

锁主要存在四种状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态 ，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意 锁可以升级不可降级，这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

有关这些锁的详细知识可以参考：死磕 synchronized 底层原理

谈谈 synchronized 和 ReentrantLock 的区别

1、两者都是可重入锁
2、synchronized 依赖于 JVM 而 ReentrantLock 依赖于 API
3、相比 synchronized，ReentrantLock 增加了一些高级功能。
主要来说主要有三点：①等待可中断；②可实现公平锁；③可实现选择性通知

参考

Java 并发进阶常见面试题总结