JAVA高频面试题目集锦(5)

简介: JAVA高频面试题目集锦(5)

ConditionObject是同步器AbstractQueuedSynchronizer的内部类,它实现了Condition接口,因为Condition的操作需要获取相关联的锁,所以作为同步器的内部类也较为合理。每个Condition对象都包含着一个队列(以下称为等待队列),该队列是Condition对象实现等待/通知功能的关键。


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等待

调用condition的await方法,将会使当前线程进入等待队列并释放锁(先加入等待队列再释放锁),同时线程状态转为等待状态。

从同步队列和阻塞队列的角度看,调用await方法时,相当于同步队列的首节点移到condition的等待队列中


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通知

调用condition的signal方法时,将会把等待队列的首节点移到等待队列的尾部,然后唤醒该节点。

被唤醒,并不代表就会从await方法返回,也不代表该节点的线程能获取到锁,它一样需要加入到锁的竞争acquireQueued方法中去,只有成功竞争到锁,才能从await方法返回。


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CountDownLatch、CyclicBarrier的区别

CountDownLatch : 一个线程 ( 或者多个) 在等待, 等另外N个线程完成某个事情之后,这 一个线程 才能执行。(基于AQS共享锁实现)

CyclicBarrier:N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。(基于Condition实现)


因此,CountDownLatch 的重点是那个 一个线程 ,是它在等待, 而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后,这 一个线程 可以继续执行,或者终止。


而 CyclicBarrier 来说,重点是那 N个线程 ,他们之间任何一个没有完成,所有的线程都必须等待。


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差异点:

1 CountDownLatch计数器只能使用一次。CyclicBarrier则可以调用其reset()方法进行重置多次使用(在计算错误时可重置后再计算)。

2 CountDownLatch使用countDown()+await()进行处理,需要通过countDown的次数到设置的次数,其await()才不会阻塞,往往是一个主线程中使用CountDownLatch然后控制所有子线程。CyclicBarrier的同步屏障是针对对应的子线程的,但同时设置了new CyclicBarrier(N)也需要对应N次的线程(部分主子线程)来执行await(),才能继续执行await()后面的代码。


Semaphore(计数信号量)限流

限制可以访问某些资源的线程数量,

它默认构造 AQS 的 state 为 permits。当执行任务的线程数量超出 permits,那么多余的线程将会被放入阻塞队列 Park,并自旋判断 state 是否大于 0。只有当 state 大于 0 的时候,阻塞的线程才能继续执行,此时先前执行任务的线程继续执行 release 方法,release 方法使得 state 的变量会加 1,那么自旋的线程便会判断成功。 如此,每次只有最多不超过 permits 数量的线程能自旋成功,便限制了执行任务线程的数量。


Semaphore 有两种模式,公平模式和非公平模式。

公平模式: 调用 acquire 的顺序就是获取许可证的顺序,遵循 FIFO;

非公平模式: 抢占式的。


ConcurrentHashMap 1.7与1.8的区别

一、其实可以看出JDK1.8版本的ConcurrentHashMap的数据结构已经接近HashMap,相对而言,ConcurrentHashMap只是增加了同步的操作来控制并发,从JDK1.7版本的ReentrantLock+Segment+HashEntry,到JDK1.8版本中synchronized+CAS+HashEntry+红黑树,相对而言,总结如下思考


JDK1.8的实现降低锁的粒度,JDK1.7版本锁的粒度是基于Segment的,包含多个HashEntry,而JDK1.8锁的粒度就是HashEntry(首节点)

JDK1.8版本的数据结构变得更加简单,使得操作也更加清晰流畅,因为已经使用synchronized来进行同步,所以不需要分段锁的概念,也就不需要Segment这种数据结构了,由于粒度的降低,实现的复杂度也增加了

JDK1.8使用红黑树来优化链表,基于长度很长的链表的遍历是一个很漫长的过程,而红黑树的遍历效率是很快的,代替一定阈值的链表,这样形成一个最佳拍档

JDK1.8为什么使用内置锁synchronized来代替重入锁ReentrantLock,我觉得有以下几点

因为粒度降低了,在相对而言的低粒度加锁方式,synchronized并不比ReentrantLock差,在粗粒度加锁中ReentrantLock可能通

-Condition来控制各个低粒度的边界,更加的灵活,而在低粒度中,Condition的优势就没有了

-JVM的开发团队从来都没有放弃synchronized,而且基于JVM的synchronized优化空间更大,使用内嵌的关键字比使用API更加自然

在大量的数据操作下,对于JVM的内存压力,基于API的ReentrantLock会开销更多的内存,虽然不是瓶颈,但是也是一个选择依据


二、put()

1.7:先定位Segment,再定位桶,put全程加锁,没有获取锁的线程提前找桶的位置,并最多自旋64次获取锁,超过则挂起。

1.8:由于移除了Segment,类似HashMap,可以直接定位到桶,拿到first节点后进行判断,1、为空则CAS插入;2、为-1则说明在扩容,则跟着一起扩容;3、else则加锁put(类似1.7)


三、get()

基本类似,由于value声明为volatile,保证了修改的可见性,因此不需要加锁。


四、resize()

1.7:跟HashMap步骤一样,只不过是搬到单线程中执行,避免了HashMap在1.7中扩容时死循环的问题,保证线程安全。

1.8:支持并发扩容,HashMap扩容在1.8中由头插改为尾插(为了避免死循环问题),ConcurrentHashmap也是,迁移也是从尾部开始,扩容前在桶的头部放置一个hash值为-1的节点,这样别的线程访问时就能判断是否该桶已经被其他线程处理过了。


五、size()

1.7:很经典的思路:计算两次,如果不变则返回计算结果,若不一致,则锁住所有的Segment求和。

1.8:用baseCount来存储当前的节点个数,这就设计到baseCount并发环境下修改的问题(说实话我没看懂-_-!)。


常见的阻塞队列?及其使用场景


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JDK7提供了7个阻塞队列。分别是

ArrayBlockingQueue :一个由数组结构组成的有界阻塞队列。

LinkedBlockingQueue :一个由链表结构组成的有界阻塞队列。

PriorityBlockingQueue :一个支持优先级排序的无界阻塞队列。

DelayQueue:一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。

SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。

LinkedTransferQueue:一个由链表结构组成的无界阻塞队列。

LinkedBlockingDeque:一个由链表结构组成的双向阻塞队列。


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