开篇介绍

大家好，公众号【Java极客思维】近期会整顿一些Java高频面试题分享给小伙伴，也心愿看到的小伙伴在找工作过程中可能用失去！本章节次要针对Java一些多线程高频面试题进行分享。

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Q1：

什么是CAS算法？

CAS（compare and swap）的缩写。

        Java利用CPU的CAS指令，同时借助JNI来实现对Java的非阻塞算法，实现原子操作（其实就是自旋操作，一直循环，直到胜利）。其它原子操作都是利用相似的个性来实现的。

CAS有三个要害操作值：内存值V、 预期值A 、 要批改的值B 。

当且仅当 预期值A 和 内存值V 统一时，才会将 内存值V 内容批改为 B，否则将什么都不做。

CAS的毛病也很显著：

在并发量比拟高的状况下，如果许多线程重复尝试更新某一个变量，然而却又始终更新不胜利，始终在循环（自旋），那么会给CPU带来很大的压力。

CAS机制所保障的只是一个变量的原子性操作，而不能保障整个代码块的原子性。比方须要保障3个变量独特进行原子性的更新，这样就不得不应用synchronized关键字进行同步操作了。

比方线程A端了一杯水放在桌子上，然而被其余事调度走了，并且开释了锁，此时线程B通过，看到桌子上的水，端起来喝了半杯，而后又给打满一杯水放在桌子上。此时尽管还是一杯水，然而杯中的水不再是原来的那杯水了，而线程A也忙完了，回头来看到桌子上还是一杯水，然而不晓得水曾经被替换过了。这就是典型的ABA问题，还有很多相似的场景。这种状况对依赖过程值的情景的运算后果影响很大。这是CAS机制最大的问题所在。

  • CPU开销过大
  • 不能保障代码块的原子性
  • ABA问题

Q2：

什么是AQS？

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

        AQS是JDK下提供的一套用于实现基于FIFO期待队列的阻塞锁和相干的同步器的一个同步框架。这个抽象类被设计作为一些可用原子int值来示意状态的同步器的基类。

        如果有看过相似CountDownLatch类的源码实现，会发现其外部有一个继承了AbstractQueuedSynchronizer的外部类Sync。可见CountDownLatch是基于AQS框架来实现的一个同步器。相似的同步器在JUC下还有不少（比方Semaphore）。

        AQS的核心思想是基于volatile int state 这样的volatile变量，配合Unsafe工具对其原子性的操作来实现对以后锁状态进行批改。同步器外部依赖一个FIFO的双向队列来实现资源获取线程的排队工作。

AQS中的数据结构 - 节点和同步队列

节点退出到同步队列

首节点变动

Q3：

volatile关键字有什么用？

Java提供了volatile关键字来保障可见性。当一个共享变量被volatile润饰时，它会保障批改的值会立刻被更新到主内存中，当有其余线程须要读取时，它会去内存中读取新值。次要的原理是应用了内存指令。

  • LoadLoad重排序：一个处理器先执行一个L1读操作，再执行一个L2读操作；然而另外一个处理器看到的是先L2再L1；
  • StoreStore重排序：一个处理器先执行一个W1写操作，再执行一个W2写操作；然而另外一个处理器看到的是先W2再W1；
  • LoadStore重排序：一个处理器先执行一个L1读操作，再执行一个W2写操作；然而另外一个处理器看到的是先W2再L1；
  • StoreLoad重排序：一个处理器先执行一个W1写操作，再执行一个L2读操作；然而另外一个处理器看到的是先L2再W1。

Q4：

形容一下volatile关键字对原子性、可见性以及有序性是如何保障的？

在volatile变量写操作的后面会退出一个Release屏障，而后再之后会退出一个Store屏障，这样就能够保障volatile写跟Release屏障之前的任何读写操作都不会指令重排，而后Store屏障保障了，写完数据之后，立马会执行flush处理器缓存的操作。

在volatile变量读操作的后面会退出一个Load屏障，这样就能够保障对这个变量的读取时，如果被别的处理器批改过了，必须得从其余处理器的高速缓存（或者主内存）中加载到本人本地高速缓存里，保障读到的是最新数据；在之后会退出一个Acquire屏障，禁止volatile读操作之后的任何读写操作会跟volatile读指令重排序。

与volatile读写内存屏障比照一下，是相似的意思。

Acquire屏障 其实就是 LoadLoad屏障 + LoadStore屏障；

Release屏障 其实就是 StoreLoad屏障 + StoreStore屏障。

Q5：

简述一下synchronized关键字的原理是什么？

        synchronized是由JVM实现的一种实现互斥同步的形式，查看被synchronized关键字润饰过的程序块编译后的字节码会发现：被synchronized润饰过的程序块，在编译前后被编译器生成了monitorenter 和 monitorexit 两个字节码指令。

        在虚拟机执行到 monitorenter 指令时，首先会尝试获取对象的锁：如果这个对象没有锁定，或者以后线程曾经领有了这个对象的锁，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，锁就被开释了。如果获取对象失败了，那以后线程就要阻塞期待，晓得对象锁被另外一个线程开释为止。

Q6：

CountDownLatch 和 CyclicBarrier的区别？

  • CountDownLatch的计数器只能应用一次。而CyclicBarrierd的计数器能够应用reset()办法进行重置。所以CyclicBarrier能解决更为简单的业务场景。比方如果计算产生谬误，能够重置计数器，并让线程们从新计算一次。
  • CyclicBarrier还提供其余有用的办法，比方getNumberWaiting()办法能够取得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken() 办法能够用来晓得阻塞的线程是否被中断。
  • CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。

  • CountDownLatch依附一个外力（计数器、发令枪）来控制线程，而CyclicBarrier是相当于用自身来控制线程。举个例子：

    • CountDownLatch：有一个装满宝石的房间，门外有7把锁，而后有7集体要进入房间组成队伍A，还有另外7集体手里拿着钥匙组成队伍B，那么首先A组的7集体必须等到B组的7集体把钥匙送过来，而后把门外的7把锁别离关上之后，这A组的7个人才可能进入房间拿到宝石。
    • CyclicBarrier：有一个装满宝石的房间，门外也有7把锁，而后7集体必须到另外的一个房间，各自实现一个工作之后，这7个人才可能各自取得一把锁，实现工作之后，这7集体就可能关上那7把锁，进房间拿到宝石。

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