♥Java并发知识体系详解♥

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♥Java并发知识体系详解♥

Java 并发相关知识体系详解，包含理论基础，线程基础，synchronized，volatile，final关键字, JUC框架等内容。@pdai

知识体系

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相关文章

A. Java进阶 - Java 并发之基础：首先全局的了解并发的知识体系，同时了解并发理论基础和线程基础，并发关键字等，这些是你理解Java并发框架的基础。@pdai

  • Java 并发 - 知识体系

  • Java 并发 - 理论基础

  • 多线程的出现是要解决什么问题的?

  • 线程不安全是指什么? 举例说明

  • 并发出现线程不安全的本质什么? 可见性，原子性和有序性。

  • Java是怎么解决并发问题的? 3个关键字，JMM和8个Happens-Before

  • 线程安全是不是非真即假? 不是

  • 线程安全有哪些实现思路?

  • 如何理解并发和并行的区别?

  • Java 并发 - 线程基础

  • 线程有哪几种状态? 分别说明从一种状态到另一种状态转变有哪些方式?

  • 通常线程有哪几种使用方式?

  • 基础线程机制有哪些?

  • 线程的中断方式有哪些?

  • 线程的互斥同步方式有哪些? 如何比较和选择?

  • 线程之间有哪些协作方式?

  • Java并发 - Java中所有的锁

  • Java提供了种类丰富的锁，每种锁因其特性的不同，在适当的场景下能够展现出非常高的效率。本文旨在对锁相关源码、使用场景进行举例，为读者介绍主流锁的知识点，以及不同的锁的适用场景。

  • 关键字: synchronized详解

  • Synchronized可以作用在哪里? 分别通过对象锁和类锁进行举例。

  • Synchronized本质上是通过什么保证线程安全的? 分三个方面回答：加锁和释放锁的原理，可重入原理，保证可见性原理。

  • Synchronized由什么样的缺陷? Java Lock是怎么弥补这些缺陷的。

  • Synchronized和Lock的对比，和选择?

  • Synchronized在使用时有何注意事项?

  • Synchronized修饰的方法在抛出异常时,会释放锁吗?

  • 多个线程等待同一个Synchronized锁的时候，JVM如何选择下一个获取锁的线程?

  • Synchronized使得同时只有一个线程可以执行，性能比较差，有什么提升的方法?

  • 我想更加灵活地控制锁的释放和获取(现在释放锁和获取锁的时机都被规定死了)，怎么办?

  • 什么是锁的升级和降级? 什么是JVM里的偏斜锁、轻量级锁、重量级锁?

  • 不同的JDK中对Synchronized有何优化?

  • 关键字: volatile详解

  • volatile关键字的作用是什么?

  • volatile能保证原子性吗?

  • 之前32位机器上共享的long和double变量的为什么要用volatile? 现在64位机器上是否也要设置呢?

  • i++为什么不能保证原子性?

  • volatile是如何实现可见性的? 内存屏障。

  • volatile是如何实现有序性的? happens-before等

  • 说下volatile的应用场景?

  • 关键字: final详解

  • 所有的final修饰的字段都是编译期常量吗?

  • 如何理解private所修饰的方法是隐式的final?

  • 说说final类型的类如何拓展? 比如String是final类型，我们想写个MyString复用所有String中方法，同时增加一个新的toMyString()的方法，应该如何做?

  • final方法可以被重载吗? 可以

  • 父类的final方法能不能够被子类重写? 不可以

  • 说说final域重排序规则?

  • 说说final的原理?

  • 使用 final 的限制条件和局限性?

  • 看本文最后的一个思考题

B. Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架：然后需要对J.U.C框架五大类详细解读，包括：Lock框架，并发集合, 原子类, 线程池和工具类。@pdai

B.1 Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架【1/5】：CAS及原子类：从最核心的CAS, Unsafe和原子类开始分析。

  • JUC原子类: CAS, Unsafe和原子类详解
  • 线程安全的实现方法有哪些?
  • 什么是CAS?
  • CAS使用示例，结合AtomicInteger给出示例?
  • CAS会有哪些问题?
  • 针对这这些问题，Java提供了哪几个解决的?
  • AtomicInteger底层实现? CAS+volatile
  • 请阐述你对Unsafe类的理解?
  • 说说你对Java原子类的理解? 包含13个，4组分类，说说作用和使用场景。
  • AtomicStampedReference是什么?
  • AtomicStampedReference是怎么解决ABA的? 内部使用Pair来存储元素值及其版本号
  • java中还有哪些类可以解决ABA的问题? AtomicMarkableReference

B.2 Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架【2/5】：锁：然后分析JUC中锁。

  • JUC锁: LockSupport详解

  • 为什么LockSupport也是核心基础类? AQS框架借助于两个类：Unsafe(提供CAS操作)和LockSupport(提供park/unpark操作)

  • 写出分别通过wait/notify和LockSupport的park/unpark实现同步?

  • LockSupport.park()会释放锁资源吗? 那么Condition.await()呢?

  • Thread.sleep()、Object.wait()、Condition.await()、LockSupport.park()的区别? 重点

  • 如果在wait()之前执行了notify()会怎样?

  • 如果在park()之前执行了unpark()会怎样?

  • JUC锁: 锁核心类AQS详解

  • 什么是AQS? 为什么它是核心?

  • AQS的核心思想是什么? 它是怎么实现的? 底层数据结构等

  • AQS有哪些核心的方法?

  • AQS定义什么样的资源获取方式? AQS定义了两种资源获取方式：独占(只有一个线程能访问执行，又根据是否按队列的顺序分为公平锁和非公平锁，如ReentrantLock) 和共享(多个线程可同时访问执行，如Semaphore、CountDownLatch、 CyclicBarrier )。ReentrantReadWriteLock可以看成是组合式，允许多个线程同时对某一资源进行读。

  • AQS底层使用了什么样的设计模式? 模板

  • AQS的应用示例?

  • JUC锁: ReentrantLock详解

  • 什么是可重入，什么是可重入锁? 它用来解决什么问题?

  • ReentrantLock的核心是AQS，那么它怎么来实现的，继承吗? 说说其类内部结构关系。

  • ReentrantLock是如何实现公平锁的?

  • ReentrantLock是如何实现非公平锁的?

  • ReentrantLock默认实现的是公平还是非公平锁?

  • 使用ReentrantLock实现公平和非公平锁的示例?

  • ReentrantLock和Synchronized的对比?

  • JUC锁: ReentrantReadWriteLock详解

  • 为了有了ReentrantLock还需要ReentrantReadWriteLock?

  • ReentrantReadWriteLock底层实现原理?

  • ReentrantReadWriteLock底层读写状态如何设计的? 高16位为读锁，低16位为写锁

  • 读锁和写锁的最大数量是多少?

  • 本地线程计数器ThreadLocalHoldCounter是用来做什么的?

  • 缓存计数器HoldCounter是用来做什么的?

  • 写锁的获取与释放是怎么实现的?

  • 读锁的获取与释放是怎么实现的?

  • RentrantReadWriteLock为什么不支持锁升级?

  • 什么是锁的升降级? RentrantReadWriteLock为什么不支持锁升级?

B.3 Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架【3/5】：集合：再理解JUC中重要的支持并发的集合。

  • JUC集合: ConcurrentHashMap详解

  • 为什么HashTable慢? 它的并发度是什么? 那么ConcurrentHashMap并发度是什么?

  • ConcurrentHashMap在JDK1.7和JDK1.8中实现有什么差别? JDK1.8解決了JDK1.7中什么问题

  • ConcurrentHashMap JDK1.7实现的原理是什么? 分段锁机制

  • ConcurrentHashMap JDK1.8实现的原理是什么? 数组+链表+红黑树，CAS

  • ConcurrentHashMap JDK1.7中Segment数(concurrencyLevel)默认值是多少? 为何一旦初始化就不可再扩容?

  • ConcurrentHashMap JDK1.7说说其put的机制?

  • ConcurrentHashMap JDK1.7是如何扩容的? rehash(注：segment 数组不能扩容，扩容是 segment 数组某个位置内部的数组 HashEntry<K,V>[] 进行扩容)

  • ConcurrentHashMap JDK1.8是如何扩容的? tryPresize

  • ConcurrentHashMap JDK1.8链表转红黑树的时机是什么? 临界值为什么是8?

  • ConcurrentHashMap JDK1.8是如何进行数据迁移的? transfer

  • JUC集合: CopyOnWriteArrayList详解

  • 请先说说非并发集合中Fail-fast机制?

  • 再为什么说ArrayList查询快而增删慢?

  • 对比ArrayList说说CopyOnWriteArrayList的增删改查实现原理? COW基于拷贝

  • 再说下弱一致性的迭代器原理是怎么样的? COWIterator<E>

  • CopyOnWriteArrayList为什么并发安全且性能比Vector好?

  • CopyOnWriteArrayList有何缺陷，说说其应用场景?

  • JUC集合: ConcurrentLinkedQueue详解

  • 要想用线程安全的队列有哪些选择? Vector，Collections.synchronizedList( List<T> list), ConcurrentLinkedQueue等

  • ConcurrentLinkedQueue实现的数据结构?

  • ConcurrentLinkedQueue底层原理? 全程无锁(CAS)

  • ConcurrentLinkedQueue的核心方法有哪些? offer()，poll()，peek()，isEmpty()等队列常用方法

  • 说说ConcurrentLinkedQueue的HOPS(延迟更新的策略)的设计?

  • ConcurrentLinkedQueue适合什么样的使用场景?

  • JUC集合: BlockingQueue详解

  • 什么是BlockingDeque?

  • BlockingQueue大家族有哪些? ArrayBlockingQueue, DelayQueue, LinkedBlockingQueue, SynchronousQueue...

  • BlockingQueue适合用在什么样的场景?

  • BlockingQueue常用的方法?

  • BlockingQueue插入方法有哪些? 这些方法(add(o),offer(o),put(o),offer(o, timeout, timeunit))的区别是什么?

  • BlockingDeque 与BlockingQueue有何关系，请对比下它们的方法?

  • BlockingDeque适合用在什么样的场景?

  • BlockingDeque大家族有哪些?

  • BlockingDeque 与BlockingQueue实现例子?

B.4 Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架【4/5】：线程池：再者分析JUC中非常常用的线程池等。

  • JUC线程池: FutureTask详解

  • FutureTask用来解决什么问题的? 为什么会出现?

  • FutureTask类结构关系怎么样的?

  • FutureTask的线程安全是由什么保证的?

  • FutureTask结果返回机制?

  • FutureTask内部运行状态的转变?

  • FutureTask通常会怎么用? 举例说明。

  • JUC线程池: ThreadPoolExecutor详解

  • 为什么要有线程池?

  • Java是实现和管理线程池有哪些方式? 请简单举例如何使用。

  • 为什么很多公司不允许使用Executors去创建线程池? 那么推荐怎么使用呢?

  • ThreadPoolExecutor有哪些核心的配置参数? 请简要说明

  • ThreadPoolExecutor可以创建哪是哪三种线程池呢?

  • 当队列满了并且worker的数量达到maxSize的时候，会怎么样?

  • 说说ThreadPoolExecutor有哪些RejectedExecutionHandler策略? 默认是什么策略?

  • 简要说下线程池的任务执行机制? execute –> addWorker –>runworker (getTask)

  • 线程池中任务是如何提交的?

  • 线程池中任务是如何关闭的?

  • 在配置线程池的时候需要考虑哪些配置因素?

  • 如何监控线程池的状态?

  • JUC线程池: ScheduledThreadPool详解

  • ScheduledThreadPoolExecutor要解决什么样的问题?

  • ScheduledThreadPoolExecutor相比ThreadPoolExecutor有哪些特性?

  • ScheduledThreadPoolExecutor有什么样的数据结构，核心内部类和抽象类?

  • ScheduledThreadPoolExecutor有哪两个关闭策略? 区别是什么?

  • ScheduledThreadPoolExecutor中scheduleAtFixedRate 和 scheduleWithFixedDelay区别是什么?

  • 为什么ThreadPoolExecutor 的调整策略却不适用于 ScheduledThreadPoolExecutor?

  • Executors 提供了几种方法来构造 ScheduledThreadPoolExecutor?

  • JUC线程池: Fork/Join框架详解

  • Fork/Join主要用来解决什么样的问题?

  • Fork/Join框架是在哪个JDK版本中引入的?

  • Fork/Join框架主要包含哪三个模块? 模块之间的关系是怎么样的?

  • ForkJoinPool类继承关系?

  • ForkJoinTask抽象类继承关系? 在实际运用中，我们一般都会继承 RecursiveTask 、RecursiveAction 或 CountedCompleter 来实现我们的业务需求，而不会直接继承 ForkJoinTask 类。

  • 整个Fork/Join 框架的执行流程/运行机制是怎么样的?

  • 具体阐述Fork/Join的分治思想和work-stealing 实现方式?

  • 有哪些JDK源码中使用了Fork/Join思想?

  • 如何使用Executors工具类创建ForkJoinPool?

  • 写一个例子: 用ForkJoin方式实现1+2+3+...+100000?

  • Fork/Join在使用时有哪些注意事项? 结合JDK中的斐波那契数列实例具体说明。

B.5 Java进阶 - Java 并发之J.U.C框架【5/5】：工具类：最后来看下JUC中有哪些工具类，以及线程隔离术ThreadLocal。

  • JUC工具类: CountDownLatch详解

  • 什么是CountDownLatch?

  • CountDownLatch底层实现原理?

  • CountDownLatch一次可以唤醒几个任务? 多个

  • CountDownLatch有哪些主要方法? await(),countDown()

  • CountDownLatch适用于什么场景?

  • 写道题：实现一个容器，提供两个方法，add，size 写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束? 使用CountDownLatch 代替wait notify 好处。

  • JUC工具类: CyclicBarrier详解

  • 什么是CyclicBarrier?

  • CyclicBarrier底层实现原理?

  • CountDownLatch和CyclicBarrier对比?

  • CyclicBarrier的核心函数有哪些?

  • CyclicBarrier适用于什么场景?

  • JUC工具类: Semaphore详解

  • 什么是Semaphore?

  • Semaphore内部原理?

  • Semaphore常用方法有哪些? 如何实现线程同步和互斥的?

  • Semaphore适合用在什么场景?

  • 单独使用Semaphore是不会使用到AQS的条件队列?

  • Semaphore中申请令牌(acquire)、释放令牌(release)的实现?

  • Semaphore初始化有10个令牌，11个线程同时各调用1次acquire方法，会发生什么?

  • Semaphore初始化有10个令牌，一个线程重复调用11次acquire方法，会发生什么?

  • Semaphore初始化有1个令牌，1个线程调用一次acquire方法，然后调用两次release方法，之后另外一个线程调用acquire(2)方法，此线程能够获取到足够的令牌并继续运行吗?

  • Semaphore初始化有2个令牌，一个线程调用1次release方法，然后一次性获取3个令牌，会获取到吗?

  • JUC工具类: Phaser详解

  • Phaser主要用来解决什么问题?

  • Phaser与CyclicBarrier和CountDownLatch的区别是什么?

  • 如果用CountDownLatch来实现Phaser的功能应该怎么实现?

  • Phaser运行机制是什么样的?

  • 给一个Phaser使用的示例?

  • JUC工具类: Exchanger详解

  • Exchanger主要解决什么问题?

  • 对比SynchronousQueue，为什么说Exchanger可被视为 SynchronousQueue 的双向形式?

  • Exchanger在不同的JDK版本中实现有什么差别?

  • Exchanger实现机制?

  • Exchanger已经有了slot单节点，为什么会加入arena node数组? 什么时候会用到数组?

  • arena可以确保不同的slot在arena中是不会相冲突的，那么是怎么保证的呢?

  • 什么是伪共享，Exchanger中如何体现的?

  • Exchanger实现举例

  • Java 并发 - ThreadLocal详解

  • 什么是ThreadLocal? 用来解决什么问题的?

  • 说说你对ThreadLocal的理解

  • ThreadLocal是如何实现线程隔离的?

  • 为什么ThreadLocal会造成内存泄露? 如何解决

  • 还有哪些使用ThreadLocal的应用场景?

C. Java进阶 - Java 并发之 本质与模式：最后站在更高的角度看其本质(协作，分工和互斥)，同时总结上述知识点所使用的模式。@pdai

参考文档

官方文档 https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-17.html

并发官方教程 https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/atomic.html

Doug Lea并发编程文章全部译文 http://ifeve.com/doug-lea/

Java并发知识点总结 https://github.com/CL0610/Java-concurrency

线程与多线程必知必会(基础篇) https://zhuanlan.zhihu.com/p/33616143

上次编辑于:
贡献者: javatodo