18个JUC常见面试题

柔光的暖阳◎ 2024-03-22 13:02 82阅读 0赞

1. 什么是JUC？

JUC 是 Java Util Concurrent 的缩写，即 Java 并发编程工具包，提供了一些多线程编程常用的类和实用工具，包括原子操作类、线程池、锁、自定义同步器等，可以帮助开发者更容易地编写并发程序。

2. JUC 中的锁有哪些？它们的区别是什么？

JUC 中常见的锁包括 synchronized 关键字、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock 等。其区别如下：

synchronized 锁是 Java 内置的锁机制，它的使用方法非常简单，同一时间只能有一个线程获得锁，其他线程需要等待锁的释放。但它只能实现独占锁，不能实现读写分离。

ReentrantLock 是一种可重入锁，支持独占锁和共享锁，使用灵活，但需要手动释放锁。

ReentrantReadWriteLock 是一种读写锁，读操作可以多线程并发处理，而写操作独占锁，可以提高并发效率，但实现相对复杂。

StampedLock 是 JDK1.8 较新加入的一种锁，它具有乐观锁的特性，能够提高并发读效率，但写操作需要加独占锁。

3. 什么是CAS？

CAS 是 Compare and Swap 的缩写，即比较并交换。CAS 是一种基于乐观锁的锁机制，可以实现无锁并发算法，适用于高并发环境。

CAS 的实现原理是，先读取变量的内存地址中的值，和期望的值进行比较，如果相同，则将新值写入这个内存地址，如果不同，则重试整个操作，直到交换成功为止。

4. JUC 中的线程池有哪些类型？

JUC 中的线程池有四种类型：

FixedThreadPool：线程池中的线程数一定、不变，适用于长时间处理任务，效率高。

CachedThreadPool：线程池中的线程数可以动态调整，适用于短时间处理任务，效率高。

SingleThreadExecutor：线程池中只有一个线程，适用于顺序执行一些任务。

ScheduledThreadPool：定时执行任务的线程池。

5. JUC 中的 CountDownLatch 是什么？怎么使用？

CountDownLatch 是一种计数器，可以用于实现线程间的等待。它的使用方法如下：

通过构造方法初始化计数器。

通过 countDown() 方法减少计数器的值。

通过 await() 方法等待计数器为 0。

多个线程调用 await() 方法等待计数器的值为 0。

6. JUC 中的 Semaphore 是什么？怎么使用？

Semaphore 是一种信号量，它是一种在多线程环境中协调各个线程，避免出现某一资源供不应求或者竞争过度的机制。Semaphore 可以用于控制某时刻并发访问的数量，使用方法如下：

通过构造方法初始化信号量的数量。

通过 acquire() 方法获取信号量的锁。

通过 release() 方法释放信号量的锁。

7. JUC 中的 BlockingQueue 是什么？有哪些实现方式？

BlockingQueue 是一种阻塞队列，可以实现线程间的阻塞式等待和通信，是一种实现生产者—消费者模型的有效方式。JUC 提供的 BlockingQueue 实现有以下几种：

ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue：基于链表的可选有界阻塞队列。

PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界阻塞队列。

SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。

8. JUC 中的 FutureTask 是什么？怎么使用？

FutureTask 是一种可用于异步获取操作结果的类，可以用于类似于线程池的场景中，批量提交任务，然后获取执行结果。FutureTask 的使用流程如下：

创建 Callable 对象。

创建 FutureTask 对象，将 Callable 对象传入。

使用 FutureTask 对象作为线程的任务，使用线程执行器（如 ThreadPoolExecutor）来执行线程任务。

调用 get() 方法阻塞等待当前线程任务执行完毕并返回结果。

9. JUC 中的 ConcurrentHashMap 是什么？为什么可以实现高并发？

ConcurrentHashMap 是一种高效、线程安全的 Map 集合，可以实现更高效的并发访问。从 JDK1.8 开始，Java 采用 CAS 和 Synchronized 结合的方式对 ConcurrentHashMap 进行了一些优化，可以实现高并发的读写操作，且在容器操作较为频繁的情况下，相对于 Hashtable 和 Collections.synchronizedMap 等集合实现类，性能更好。

10. JUC 中的 LockSupport 是什么？有什么作用？

LockSupport 是一种线程阻塞工具，可以实现类似于 wait() 方法的阻塞等待效果，但它比 wait() 方法更加灵活和高效。LockSupport 提供了 park() 和 unpark() 两个方法来实现线程的阻塞和唤醒，可以用于线程间的通信。

11. JUC 中的 CyclicBarrier 是什么？怎么使用？

CyclicBarrier 是一种线程阻塞工具，可以等待所有线程完成某个阶段的任务后再执行下一个阶段的任务。可以看做是一种多线程协作的计数器，通过计数器的值来确定此次所有线程是否完成任务。CyclicBarrier 的使用方法如下：

通过构造方法初始化计数器，指定等待的线程数。

每个线程调用 await() 方法表示到达当前阶段的同步点，等待其他线程到达。

当所有线程都到达同步点后，计数器的值变为 0，线程可以继续执行下一阶段的任务。

12. JUC 中的 Exchanger 是什么？有什么作用？

Exchanger 是一种工具类，可以用于两个线程之间的数据交换，支持实现线程间的数据共享和同步。Exchanger 的使用方法如下：

通过构造方法创建 Exchanger 对象。

线程 A 通过 exchange() 方法交换数据。

线程 B 通过 exchange() 方法交换数据。

数据完成交换后，线程 A 和线程 B 都将获取到对方传输过来的数据。

13. JUC 中的 ForkJoinPool 是什么？有什么作用？

FprkJoinPool 是一种支持任务窃取的线程池，可以将大任务分解为若干子任务进行并行执行，提高任务的并行度。ForkJoinPool 采用“工作窃取”模式，在执行完自己的任务之后，可以从其他线程的队列中获取任务进行执行，能够充分利用 CPU 资源，提升执行效率。

14. JUC 中的 ThreadLocal 是什么？有什么作用？

ThreadLocal 是一种线程本地变量，可以允许多个线程并发访问同一个变量，但它是基于线程的隔离机制实现的，可以保证变量对每个线程都是独立的。ThreadLocal 的主要使用场景包括为每个线程分配独立的变量、避免线程安全问题。

15. JUC 中的 Lock 接口常用的方法有哪些？怎么应用到实际开发中？

Lock 接口常用的方法包括 lock()、 tryLock()、 unlock()、newCondition()。其中 lock() 方法可以获取锁，tryLock() 方法尝试获取锁， unlock() 方法释放锁，newCondition() 方法可以创建与锁相关的 condition 对象，用于实现等待/通知模式。

Lock 接口可以应用于实际开发中的同步代码块中，可以使用 ReentrantLock 增强原有的同步机制，提高程序的并发性能和灵活性。

16. JUC 中的 AtomicInteger 是什么？有什么作用？

AtomicInteger 是一种原子类，可以保证对数值的增量/减量操作是原子性的，且不会产生竞争冲突，能够实现线程安全访问变量。AtomicInteger 可以应用于环境下对同一个变量的多次修改更新操作，避免数据更新时对同一变量产生冲突。

17. JUC 中的 CopyOnWriteArrayList 是什么？有什么作用？

CopyOnWriteArrayList 是一种线程安全的 ArrayList， 其实现基于“写时复制”技术，当对其进行并发修改时，不会对原始数据产生影响，而是暂时性的复制出一个副本进行操作，可以避免并发修改导致的数据损坏和不一致性。

18. JUC 中的 Phaser 是什么？怎么使用？

Phaser（阶段器）是一种新的线程同步工具，主要用于分阶段的任务，它可以灵活的控制阶段的完成次数，当所有关联的线程都完成当前阶段时，才可以进入下一阶段，可以