2020全新Java面試題目－多執行緒（四）

一、怎麼防止死鎖？

死鎖的四個必要條件：

互斥條件：進程對所分配到的資源不允許其他進程進行訪問，若其他進程訪問該資源，只能等待，直至佔有該資源的進程使用完成後釋放該資源

請求和保持條件：進程獲得一定的資源之後，又對其他資源發出請求，但是該資源可能被其他進程佔有，此事請求阻塞，但又對自己獲得的資源保持不放

不可剝奪條件：是指進程已獲得的資源，在未完成使用之前，不可被剝奪，只能在使用完後自己釋放

環路等待條件：是指進程發生死鎖後，若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係

這四個條件是死鎖的必要條件，只要係統發生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會發生死鎖。

了解死鎖的原因，尤其是產生死鎖的四個必要條件，就可以最大可能地避免、預防和解除死鎖。

所以，在系統設計、進程調度等方面注意如何不讓這四個必要條件成立，如何確 定資源的合理分配演算法，避免進程永久佔據系統資源。

此外，也要防止行程在等待狀態的情況下佔用資源。因此，對資源的分配要給予合理的規劃。

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二、ThreadLocal 是什麼？有哪些使用場景？

執行緒局部變數是侷限於執行緒內部的變量，屬於執行緒本身所有，不在多個執行緒間共用。 Java提供ThreadLocal類別來支援線程局部變量，是一種實現線程安全的方式。但是在管理環境下（如 web 伺服器）使用執行緒局部變數的時候要特別小心，在這種情況下，工作執行緒的生命週期比任何應用變數的生命週期都要長。任何執行緒局部變數一旦在工作完成後沒有釋放，Java 應用程式就存在記憶體外洩的風險。

三、說一下 synchronized 底層實作原理？

synchronized可以保證方法或程式碼區塊在運行時，同一時刻只有一個方法可以進入到臨界區，同時它還可以保證共享變數的記憶體可見性。

Java中每個物件都可以當作鎖，這是synchronized實作同步的基礎：

普通同步方法，鎖定是目前實例物件

#靜態同步方法，鎖是目前類別的class物件

同步方法區塊，鎖定是括號裡面的物件

#四、synchronized 和volatile 的差別是什麼？

volatile本質是在告訴jvm目前變數在暫存器（工作記憶體）中的值是不確定的，需要從主記憶體讀取；synchronized 則是鎖定目前變量，只有目前執行緒可以訪問該變量，其他線程被阻塞住。

volatile僅能使用在變數層級；synchronized則可以使用在變數、方法、和類別層級的。

volatile僅能實現變數的修改可見性，不能保證原子性；而synchronized則可以保證變數的修改可見性和原子性。

volatile不會造成執行緒的阻塞；synchronized可能會造成執行緒的阻塞。

volatile標記的變數不會被編譯器最佳化；synchronized標記的變數可以被編譯器最佳化。

五、synchronized 和 Lock 有什麼差別？

首先synchronized是java內建關鍵字，在jvm層面，Lock是個java類別；

synchronized無法判斷是否取得鎖定的狀態，Lock可以判斷是否取得到鎖定；

synchronized會自動釋放鎖定(a 執行緒執行完同步程式碼會釋放鎖定；b 執行緒執行過程中發生異常會釋放鎖定)，Lock需在finally中手動釋放鎖定（unlock()方法釋放鎖定），否則容易造成線程死鎖；

用synchronized關鍵字的兩個線程1和線程2，如果當前線程1獲得鎖，則線程2線程等待。如果線程1阻塞，線程2則會一直等待下去，而Lock鎖就不一定會等待下去，如果嘗試獲取不到鎖，線程可以不用一直等待就結束了；

synchronized的鎖可重入、不可中斷、非公平，而Lock鎖可重入、可判斷、可公平（兩者皆可）；

Lock鎖適合大量同步的程式碼的同步問題，synchronized鎖適合程式碼少量的同步問題。

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#六、synchronized 和 ReentrantLock 差異是什麼？

synchronized是和if、else、for、while一樣的關鍵字，ReentrantLock是類，這是二者的本質差異。既然ReentrantLock是類，那麼它就提供了比synchronized更多更靈活的特性，可以被繼承、可以有方法、可以有各種各樣的類變量，ReentrantLock比synchronized的擴展性體現在幾點上： 

ReentrantLock可以對獲取鎖的等待時間進行設置，這樣就避免了死鎖 

ReentrantLock可以獲得各種鎖的資訊

ReentrantLock可以靈活地實現多路通知

另外，二者的鎖定機制其實也是不一樣的:ReentrantLock底層呼叫的是Unsafe的park方法加鎖，synchronized操作的應該是物件頭中mark word。

七、說一下 atomic 的原理？

Atomic套件中的類別基本的特性就是在多執行緒環境下，當有多個執行緒同時對單一（包括基本型別及參考型別）變數進行操作時，具有排他性，即當當多個執行緒同時對該變數的值進行更新時，僅有一個執行緒能成功，而未成功的執行緒可以向自旋鎖一樣，繼續嘗試，一直等到執行成功。

Atomic系列的類別中的核心方法都會呼叫unsafe類別中的幾個本地方法。我們需要先知道一個東西就是Unsafe類，全名為：sun.misc.Unsafe，這個類包含了大量的對C代碼的操作，包括很多直接內存分配以及原子操作的調用，而它之所以標記為非安全的，是告訴你這個裡面大量的方法調用都會存在安全隱患，需要小心使用，否則會導致嚴重的後果，例如在通過unsafe分配內存的時候，如果自己指定某些區域可能會導致一些類似C 一樣的指標越界到其他進程的問題。

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