面试现场【多线程篇】

面试官：看你简历上写了精通多线程，来聊聊，为什么要使用多线程呢？

小邹：使用多线程最主要的原因是提高系统的资源利用率。

小邹：多个线程同时运行，可以减少线程上下文切换的开销，提高并发的能力和CPU的利用效率。

小邹：在平时工作中多线程也是常见的。比如Tomcat每处理一个请求都会从线程连接池里取一个线程去处理。

面试官：嗯，那什么场景可以使用多线程呢？

小邹：一些并发量大的场景，比如读入大量文件写入数据库，使用多线程能够极大提高效率。

小邹：耗时比较长的任务，比如用户注册之后发送邮件、短信之类的操作，这种任务就算失败了也不是特别重要，可以使用异步线程去处理。

小邹：定时任务，比如定期更新配置文件、备份数据之类的任务。

面试官：嗯，平时在使用多线程的时候，可能会遇到线程安全的问题吧。讲讲什么是线程安全？

小邹：我是这么理解的，当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那这个对象就是线程安全的。

面试官：那你平时怎么处理线程安全问题的？

小邹：这个还得具体问题具体分析。首先判断有没有线程安全问题，若有则根据具体的情况去处理线程安全的问题。

小邹：比如涉及到操作的原子性，可以考虑使用原子类。

小邹：如果涉及到对线程的控制，可以考虑线程工具类CountDownLatch/Semaphore等等。

小邹：集合类的话，考虑java.util.concurrent包下的集合类。

小邹：还有synchronized和lock包下的类，redis分布式锁等。

面试官：刚刚提到synchronized，讲讲它的底层原理？

小邹：synchronized 同步代码块的实现是通过 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 的持有权。（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，这也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因。）

小邹：其内部包含一个计数器，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。

小邹：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。

面试官：那synchronized和ReentrantLock有什么区别呢？

小邹：

1. 使用synchronized关键字实现同步，线程执行完同步代码块会自动释放锁，而ReentrantLock需要手动释放锁。
2. synchronized是非公平锁，ReentrantLock默认是非公平锁，可以设置为公平锁。
3. ReentrantLock上等待获取锁的线程是可中断的，线程可以放弃等待锁。而synchonized会无限期等待下去。
4. ReentrantLock 可以设置超时获取锁。在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了还没有获取到锁，则返回。
5. ReentrantLock 的 tryLock() 方法可以尝试非阻塞的获取锁，调用该方法后立刻返回，如果能够获取则返回true，否则返回false。

面试官：什么叫公平锁和非公平锁？

小邹：如果是按照线程访问顺序去获取对象锁，则为公平锁，否则为非公平锁。

面试官：知道什么是CAS吗？

小邹：嗯，CAS全称Compare And Swap，比较与交换，是乐观锁的主要实现方式。CAS 在不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步。ReentrantLock 内部的 AQS 和原子类内部都使用了 CAS。

小邹：CAS算法涉及到三个操作数：需要读写的内存值 V；进行比较的值 A；要写入的新值 B。

小邹：只有当 V 的值等于 A 时，才会使用原子方式用新值B来更新V的值，否则会继续重试直到成功更新值。

小邹：以 AtomicInteger 为例，AtomicInteger 的 getAndIncrement()方法底层就是CAS实现，关键代码是 compareAndSwapInt(obj, offset, expect, update)，其含义就是，如果obj内的value和expect相等，就证明没有其他线程改变过这个变量，那么就更新它为update，如果不相等，那就会继续重试直到成功更新值。

面试官：基础掌握的不错，今天面试就到这吧~

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最后编辑时间为: 2022/03/02 13:06:56