「查缺补漏」我的2020珍藏的n道多线程并发面试题,给你秋招保驾护航

时间:2020-8-26 作者:admin


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为什么要用线程池?Java的线程池内部机制,参数作用,几种工作阻塞队列,线程池类型以及使用场景

回答这些点:

  • 为什么要用线程池?
  • Java的线程池原理
  • 线程池核心参数
  • 几种工作阻塞队列
  • 线程池使用不当的问题
  • 线程池类型以及使用场景

为什么要用线程池?

线程池:一个管理线程的池子。

  • 管理线程,避免增加创建线程和销毁线程的资源损耗。
  • 提高响应速度。
  • 重复利用。

Java的线程池执行原理
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为了形象描述线程池执行,打个比喻:

  • 核心线程比作公司正式员工
  • 非核心线程比作外包员工
  • 阻塞队列比作需求池
  • 提交任务比作提需求
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    线程池核心参数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize,
   long keepAliveTime,
   TimeUnit unit,
   BlockingQueue<Runnable> workQueue,
   ThreadFactory threadFactory,
   RejectedExecutionHandler handler) 
  • corePoolSize: 线程池核心线程数最大值
  • maximumPoolSize: 线程池最大线程数大小
  • keepAliveTime: 线程池中非核心线程空闲的存活时间大小
  • unit: 线程空闲存活时间单位
  • workQueue: 存放任务的阻塞队列
  • threadFactory: 用于设置创建线程的工厂,可以给创建的线程设置有意义的名字,可方便排查问题。
  • handler:线城池的饱和策略事件,主要有四种类型拒绝策略。

四种拒绝策略

  • AbortPolicy(抛出一个异常,默认的)
  • DiscardPolicy(直接丢弃任务)
  • DiscardOldestPolicy(丢弃队列里最老的任务,将当前这个任务继续提交给线程池)
  • CallerRunsPolicy(交给线程池调用所在的线程进行处理)

几种工作阻塞队列

  • ArrayBlockingQueue(用数组实现的有界阻塞队列,按FIFO排序量)
  • LinkedBlockingQueue(基于链表结构的阻塞队列,按FIFO排序任务,容量可以选择进行设置,不设置的话,将是一个无边界的阻塞队列)
  • DelayQueue(一个任务定时周期的延迟执行的队列)
  • PriorityBlockingQueue(具有优先级的无界阻塞队列)
  • SynchronousQueue(一个不存储元素的阻塞队列,每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态)

线程池使用不当的问题

线程池适用不当可能导致内存飙升问题哦

线程池类型以及使用场景

  • newFixedThreadPool

适用于处理CPU密集型的任务,确保CPU在长期被工作线程使用的情况下,尽可能的少的分配线程,即适用执行长期的任务。

  • newCachedThreadPool

用于并发执行大量短期的小任务。

  • newSingleThreadExecutor

适用于串行执行任务的场景,一个任务一个任务地执行。

  • newScheduledThreadPool

周期性执行任务的场景,需要限制线程数量的场景

  • newWorkStealingPool

建一个含有足够多线程的线程池,来维持相应的并行级别,它会通过工作窃取的方式,使得多核的 CPU 不会闲置,总会有活着的线程让 CPU 去运行,本质上就是一个 ForkJoinPool。)

谈谈volatile关键字的理解

volatile是面试官非常喜欢问的一个问题,可以回答以下这几点:

  • vlatile变量的作用
  • 现代计算机的内存模型(嗅探技术,MESI协议,总线)
  • Java内存模型(JMM)
  • 什么是可见性?
  • 指令重排序
  • volatile的内存语义
  • as-if-serial
  • Happens-before
  • volatile可以解决原子性嘛?为什么?
  • volatile底层原理,如何保证可见性和禁止指令重排(内存屏障)

vlatile变量的作用?

  • 保证变量对所有线程可见性
  • 禁止指令重排

现代计算机的内存模型

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  • 其中高速缓存包括L1,L2,L3缓存~
  • 缓存一致性协议,可以了解MESI协议
  • 总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,CPU和其他功能部件是通过总线通信的。
  • 处理器使用嗅探技术保证它的内部缓存、系统内存和其他处理器的缓存数据在总线上保持一致。

Java内存模型(JMM)

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什么是可见性?
可见性就是当一个线程 修改一个共享变量时,另外一个线程能读到这个修改的值。

指令重排序
指令重排是指在程序执行过程中,为了提高性能, 编译器和CPU可能会对指令进行重新排序。
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volatile的内存语义

  • 当写一个 volatile 变量时,JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
  • 当读一个 volatile 变量时,JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。

as-if-serial

如果在本线程内观察,所有的操作都是有序的;即不管怎么重排序(编译器和处理器为了提高并行度),(单线程)程序的执行结果不会被改变。

double pi  = 3.14;    //A
double r   = 1.0;     //B
double area = pi * r * r; //C

步骤C依赖于步骤A和B,因为指令重排的存在,程序执行顺讯可能是A->B->C,也可能是B->A->C,但是C不能在A或者B前面执行,这将违反as-if-serial语义。
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Happens-before
Java语言中,有一个先行发生原则(happens-before):

  • 程序次序规则:在一个线程内,按照控制流顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。
  • 管程锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作
  • volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
  • 线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作
  • 线程终止规则:线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行
  • 线程中断规则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
  • 对象终结规则:一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始
  • 传递性:如果操作A先行发生于操作B,而操作B又先行发生于操作C,则可以得出操作A先行发生于操作C

volatile可以解决原子性嘛?为什么?

不可以,可以直接举i++那个例子,原子性需要synchronzied或者lock保证

public class Test {
    public volatile int race = 0;
     
    public void increase() {
        race++;
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<100;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }
        
        //等待所有累加线程结束
        while(Thread.activeCount()>1)  
            Thread.yield();
        System.out.println(test.race);
    }
}

volatile底层原理,如何保证可见性和禁止指令重排(内存屏障)
volatile 修饰的变量,转成汇编代码,会发现多出一个lock前缀指令。lock指令相当于一个内存屏障,它保证以下这几点:

  • 重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置
  • 将本处理器的缓存写入内存
  • 如果是写入动作,会导致其他处理器中对应的缓存无效。

2、3点保证可见性,第1点禁止指令重排~

插:

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希望通过这些能够帮助大家在面对 多线程并发 面试题目的时候,表现的游刃有余。面试加油!!

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