JAVA面试题整理（2）-多线程/并发

1、synchronized 的实现原理以及锁优化？

在JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的。使用synchronized 关键字定义同步方法，或者在方法中使用synchronized关键字定义同步块。
但是这会导致有锁，锁机制存在以下问题：
（1）在多线程竞争下，加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题。
（2）一个线程持有锁会导致其它所有需要此锁的线程挂起。
（3）如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能风险。

优化：
<1> volatile是不错的机制，但是volatile不能保证原子性。因此对于同步最终还是要回到锁机制上来。 （第25点）
<2> CAS（第6点）

2、volatile 的实现原理？

3、Java 的信号灯？

4、synchronized 在静态方法和普通方法的区别？

5、怎么实现所有线程在等待某个事件的发生才会去执行？

6、CAS？CAS 有什么缺陷，如何解决？

CAS
JDK1.4是2002年2月发布的，当时的硬件设备远没有如今这么先进，多CPU和多核还没有普及，所以在JDK1.5之前的synchronized是使用挂起线程、等待调度的方式来实现线程同步，开销较大；
而随着硬件的不断升级，在2004年9月发布的JDK5中引入了CAS机制——比较并交换——来彻底解决此问题，在一般情况下不再需要挂起(参考后文对锁级别的描述，只有进入重量级锁的时候才会使用挂起)，而是多次尝试，其利用底层CPU命令实现的乐观锁机制。
从内存领域来说这是乐观锁，因为它在对共享变量更新之前会先比较当前值是否与更新前的值一致，如果是，则更新，如果不是，则无限循环执行(称为自旋)，直到当前值与更新前的值一致为止，才执行更新。

CAS策略有如下需要注意的事项：
　　1、在线程抢占资源特别频繁的时候(相对于CPU执行效率而言)，会造成长时间的自旋，耗费CPU性能。
　　2、有ABA问题(即在更新前的值是A，但在操作过程中被其他线程更新为B，又更新为A)，这时当前线程认为是可以执行的，其实是发生了不一致现象，如果这种不一致对程序有影响(真正有这种影响的场景很少，除非是在变量操作过程中以此变量为标识位做一些其他的事，比如初始化配置)，则需要使用AtomicStampedReference(除了对更新前的原值进行比较，也需要用更新前的stamp标志位来进行比较)。
　　3、只能对一个变量进行原子性操作。如果需要把多个变量作为一个整体来做原子性操作，则应该使用AtomicReference来把这些变量放在一个对象里，针对这个对象做原子性操作。
CAS在JDK5中被J.U.C包广泛使用，在JDK6中被应用到synchronized的JVM实现中，因此在JDK5中J.U.C的效率是比synchronized高不少的，而到了JDK6，两者效率相差无几，而synchronized使用更简单、更不容易出错，所以其是专家组推荐的首选，除非需要用到J.U.C的特殊功能(如阻塞一段时间后放弃，而不是继续等待)。

7、synchronized 和 lock 有什么区别？

8、Hashtable 是怎么加锁的 ？

9、HashMap 的并发问题？

10、ConcurrenHashMap 介绍？1.8 中为什么要用红黑树？

11、AQS

12、如何检测死锁？怎么预防死锁？

13、Java 内存模型？

14、如何保证多线程下 i++ 结果正确？

15、线程池的种类，区别和使用场景？

16、分析线程池的实现原理和线程的调度过程？

17、线程池如何调优，最大数目如何确认？

18、ThreadLocal原理，用的时候需要注意什么？

19、CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的用法，以及相互之间的差别?

20、LockSupport工具

21、Condition接口及其实现原理

22、Fork/Join框架的理解

23、分段锁的原理,锁力度减小的思考

24、八种阻塞队列以及各个阻塞队列的特性

25、多线程/并发中如何保证数据一致？

常见的锁：排它锁、乐观锁、悲观锁
排他锁：在进行写时，禁止一切的读和写；
处理并发问题有两种方式：第一是悲观锁（独占锁），第二是乐观锁（可重入锁）。
第一种锁独占锁，是一种阻塞情况最为严重的方式。就是给数据加上独占锁，其他线程想写这个数据的话就会被挂起，只有获取这个数据的线程才有权限写入这个数据，这样的话就存在大量线程挂起，和竞争锁的情况对于cpu是极大的消耗，效率低下。
第二种锁乐观锁，是给数据添加一个版本标识，每当有线程对其进行修改那么就把版本加一，这样当线程进行非原子操作的时候，一开始就保存了版本号，进行到修改数据的时候比较一下最新的版本号和久版本号是否一样，一样就修改不一样就重试（次数重试和时间重试两种）。
附：
独占锁-synchronized
独占锁是一种悲观锁，synchronized就是一种独占锁，会导致其它所有需要锁的线程挂起，等待持有锁的线程释放锁。
乐观锁-CAS【compare and swap/set】
乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。
CAS有三个操作：当前内存中的值V，预期值A，更新后的值B，只有当A==V的时候，才会更新为B，否则nothing。

答案待补充... ...