JUC并发编程面试题（自用）

线程池

1 线程池的作用：提高线程的利用率，线程复用，频繁的创建和销毁线程非常浪费资源

线程池的七大参数：

corePoolSize（核心线程数）：线程池中始终保持的活动线程数，即使它们处于空闲状态也不会被回收。
maximumPoolSize（最大线程数）：线程池中允许存在的最大线程数。当工作队列满了且核心线程已经都在工作时，线程池会创建新的线程，但不会超过这个值。
keepAliveTime（线程空闲时间）：当线程池中的线程数量超过核心线程数时，多余的空闲线程在空闲时间达到一定值后会被终止。
unit（线程空闲时间的单位）：用于指定keepAliveTime的时间单位，例如秒、毫秒等。
workQueue（工作队列）：用于存放等待执行的任务的队列，可以是有界队列或无界队列，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
threadFactory（线程工厂）：用于创建线程的工厂，通常用来自定义线程的名称、优先级等。
handler（拒绝策略）：当工作队列已满且线程池中的线程数量达到最大线程数时，新任务的处理策略，有四种常见的策略（下文有详细介绍）。

四种常见的拒绝策略：

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy（默认策略）：当工作队列已满且线程池中的线程数量达到最大线程数时，抛出RejectedExecutionException异常，拒绝新任务的提交。
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：当工作队列已满时，该策略会将任务返回给调用者（即当前线程），这样任务提交者将自己执行任务，不会被丢弃。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：当工作队列已满时，该策略将丢弃队列中最旧的任务（即队列头部的任务），然后尝试重新提交当前任务。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：当工作队列已满时，该策略会默默地丢弃新的任务，不会抛出异常也不会执行任务

过程：任务加入线程池后，先判断核心线程数是否达到最大，如果达到，加入任务队列，如果任务队列已满，开启非核心线程，如果达到最大线程数，开始执行拒绝策略。

关闭线程池：shutdown与shutdownnow的区别，前者决绝任务的提交，把之前任务队列中未完成的任务完成之后再关闭，后者直接关闭所有正在运行的任务。

如何设置最大线程数：cpu密集型，设置为cpu的核数，Io密集型，两倍cpu核数

为什么要自定义线程池参数？

我们发现newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor方法他们都使用了LinkedBlockingQueue的任务队列，LikedBlockingQueue的默认大小为Integer.MAX_VALUE。而newCachedThreadPool中定义的线程池大小为Integer.MAX_VALUE。

所以阿里禁止使用Executors创建线程池的原因就是FixedThreadPool和SingleThreadPool的请求队列长度为Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致OOM。

CachedThreadPool允许的创建线程数量为Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致OOM。

synchronized

原理：

synchronized 是 Java 中用于实现同步的关键字，它的原理涉及到 Java 对象头和对象监视器的概念。以下是 synchronized 的基本原理：

Java 对象头：每个 Java 对象在内存中都有一个对象头，其中包含了对象的元数据信息，如哈希码、GC 分代信息等。这些元数据存储在对象头中，占用一定的内存空间。
对象监视器（Monitor）：Java 对象头中的一部分用于实现同步，被称为对象监视器或锁。每个对象都有一个关联的对象监视器，它用于控制对对象的并发访问。对象监视器可以被锁定（locked）和解锁（unlocked）。

Synchronized的语义底层是通过一个monitor（监视器锁）的对象来完成，
每个对象有一个监视器锁(monitor)。每个Synchronized修饰过的代码当它的monitor被占用时就
会处于锁定状态并且尝试获取monitor的所有权，过程：
1.如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为
monitor的所有者。
2.如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1.
3.如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再
重新尝试获取monitor的所有权。

特性

可重入性：一个拿到锁的线程可以多次进入同步方法中，比如在同步方法中调用另一个该锁对象的同步方法，底层使用计数器实现1.如果monitor的进入数为0，则该线程进入monitor，然后将进入数设置为1，该线程即为
monitor的所有者。
2.如果线程已经占有该monitor，只是重新进入，则进入monitor的进入数加1.
3.如果其他线程已经占用了monitor，则该线程进入阻塞状态，直到monitor的进入数为0，再
重新尝试获取monitor的所有权。

不可中断性：线程进入同步方法后，其他线程只能阻塞等待，不能中断拿到锁的进入同步方法里面的线程

synchronized 中四种锁的升级

在 Java 中，synchronized 关键字支持多种不同的锁升级策略。这些策略使锁能够在多线程环境下有效地保护共享资源，同时最大程度地减少线程间的竞争和锁的开销。

0 无状态锁：没有任何线程进入同步代码块

偏向锁（Biased Locking）：偏向锁是为了优化单线程场景而引入的。在单线程环境中，无需进行复杂的竞争，所以第一个获得锁的线程会获得偏向锁，之后再次进入同步块时，无需竞争，直接获得锁。只有在有其他线程争用锁的情况下，偏向锁才会升级为轻量级锁。
轻量级锁（Lightweight Locking）：轻量级锁是为多线程场景优化的锁升级策略。当多个线程尝试争夺锁时，JVM会将偏向锁升级为轻量级锁。轻量级锁使用 CAS 操作（比较并交换）来尝试获取锁，而不是阻塞线程。如果获取锁的尝试成功，那么线程可以快速进入临界区。如果失败（轻量级锁会在达到一定的cas次数阈值之后升级为重量级锁），它会升级为重量级锁。
重量级锁（Heavyweight Locking）：重量级锁是最传统的锁升级策略，当多个线程争夺锁时，会导致其他线程阻塞，直到获得锁的线程释放锁。这种锁升级策略涉及到操作系统层面的线程阻塞和唤醒，因此性能开销相对较高。

synchronized 与Lock锁的区别

1 synchronized 是一个关键字，Lock是一个接口

2 synchronized 是非公平锁，Lock可以实现公平锁

3 synchronized 会自动释放锁，Lock必须手动加锁与释放锁

4 在线程之间通信时synchronized 无法精准唤醒

5 lock锁更灵活的锁住代码

什么是自旋
很多 synchronized 里面的代码只是一些很简单的代码，执行时间非常快，此时等待的线程都加锁
可能是一种不太值得的操作，因为线程阻塞涉及到用户态和内核态切换的问题。既然
synchronized 里面的代码执行得非常快，不妨让等待锁的线程不要被阻塞，而是在 synchronized
的边界做忙循环，这就是自旋。如果做了多次循环发现还没有获得锁，再阻塞，这样可能是一种更
好的策略。

CAS

cas是unsafe包下的一个方法。基于乐观锁的实现机制。原理是：内存值预期值新值，如果内存值与预期值相等，就把新值赋值给内存值，否则失败。cas用于轻量级锁。

i++的同步操作：1 获取i的内存值 2 A=i+1 3 i=A

cas是实现第三步

cas导致的问题：

1、ABA 问题：
比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A，这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A，并且 two 进行了一些操作变成了 B，然后 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行 CAS 操作发现内存中仍然是 A，然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但可能存在潜藏的问题。从Java1.5 开始 JDK 的 atomic包里提供了一个类 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题。问题：取钱，多按了几次取50的操作，总共100，第一次成功变为50，如果有人转账给你50，现在卡里有100，第二次取钱操作也会执行成功，变为50，造成数据不一致问题
2、循环时间长开销大：
对于资源竞争严重（线程冲突严重）的情况，CAS 自旋的概率会比较大，从而浪费更多的 CPU 资源，效率低于 synchronized。
3、只能保证一个共享变量的原子操作：
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁。

Volatile：

可见性、有序性

ThreadLocal

ThreadLocal的使用_threadlocal如何使用-CSDN博客