高并发多线程面试专题及答案（上）.pdf

关于Java中的高并发和多线程面试专题，以下是详细的知识点： 1. Synchronized的使用和原理 Synchronized是Java中的一个关键字，用于实现线程间的同步。它是由JVM实现的一种控制线程访问共享资源的机制。当一个方法或代码块被Synchronized修饰时，同一时刻只有一个线程可以执行该段代码。Synchronized的原理基于Java字节码指令monitorenter和monitorexit，这两个指令分别用于获取和释放对象的锁。在编译Synchronized代码块时，JVM会在其前后插入这两个指令。当线程尝试执行monitorenter时，它会检查对象的锁状态，如果未被锁定或当前线程已经持有该锁，则该线程可以继续执行，并将锁计数器加1；当执行monitorexit时，锁计数器减1。当计数器降至0时，锁被释放，其他等待的线程可以获取锁。 2. Synchronized修饰符的锁定对象 Synchronized可以修饰不同类型的代码块或对象： - 如果Synchronized用在静态方法上，锁定的是当前类的Class对象。 - 如果Synchronized用在非静态方法或某个对象实例上，锁定的是当前实例对象。 - 当Synchronized用在实例方法中的某个对象（如this）上时，锁定的是这个对象。 3. 可重入性（Reentrancy） 可重入性是指在持有锁的情况下，可以再次进入被该锁保护的代码块而不会发生死锁。Synchronized是可重入锁，因为它允许同一个线程多次获取同一个对象的锁。每次进入一个Synchronized方法时，对象的锁计数器会递增，当线程退出同步方法时，计数器递减，直到计数器为0时，锁被释放。 4. JVM对原生锁的优化 Java早期版本中，Synchronized的实现完全依赖于操作系统提供的互斥锁，这导致线程阻塞和唤醒的开销很大。从Java 6开始，JVM引入了多种优化，包括： - 自旋锁（Spin Lock）：当一个线程尝试获取已经被其他线程持有的锁时，它会进行短时间的循环等待，而不是立即进入阻塞状态。 - 偏向锁（Biased Locking）：偏向锁通过在Mark Word中记录持有偏向锁的线程ID来避免实际的锁操作，适用于一个线程多次访问同一个锁的场景。 - 轻量级锁：轻量级锁通过CAS（Compare And Swap）操作尝试获取锁，并在失败时膨胀为重量级锁。 5. Synchronized的公平性和非公平性 Synchronized默认是非公平锁，意味着线程在获取锁时，不保证按照请求锁的先后顺序进行。这种方式可以减少上下文切换的开销，但可能导致某些线程“饥饿”。如果需要实现公平锁，可以使用ReentrantLock，并设置其公平性参数为true。 6. 锁消除和锁粗化 锁消除是指编译器在分析代码后，发现某些同步块永远不会出现竞争时，会消除这些同步代码块，以减少不必要的性能开销。 锁粗化是针对频繁的同步操作，编译器可能会将相邻的同步代码块合并为一个较大的同步代码块，以减少获取和释放锁的次数。 以上内容涵盖了Java中高并发和多线程面试可能遇到的问题，包括Synchronized关键字的使用、原理、锁定对象、可重入性、JVM对锁的优化、Synchronized的公平性和非公平性、以及锁消除和锁粗化的概念。掌握这些知识点对于理解Java并发编程至关重要。