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??常在河邊走，哪有不濕鞋?；蛟S面試過(guò)程中你遇到的問題就在這呢？
??關(guān)注個(gè)人簡(jiǎn)介，面試不迷路~
一、假如只有一個(gè)cpu，單核，多線程還有用嗎 ？
這道題想考察什么？
是否了解并發(fā)相關(guān)的理論知識(shí)
考察的知識(shí)點(diǎn)
- cpu多線程的基本概念
- 操作系統(tǒng)的調(diào)度任務(wù)機(jī)制
- CPU密集型和IO密集型理論
考生應(yīng)該如何回答
CPU的執(zhí)行速度要遠(yuǎn)大于IO的過(guò)程，因此在大多數(shù)情況下增加一些復(fù)雜的CPU計(jì)算都比增加一次IO要快。單核CPU可以通過(guò)給每個(gè)線程分配CPU時(shí)間片（時(shí)間單元）來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程機(jī)制。由于CPU頻率很高，故時(shí)間單元非常短。所以單核也可以實(shí)現(xiàn)多線程機(jī)制。
從用戶體現(xiàn)上說(shuō)，單核多線程也能夠減少用戶響應(yīng)時(shí)間，例如web頁(yè)面，也是防止IO阻塞。處理器的數(shù)量和并不影響程序結(jié)構(gòu), 所以不管處理器的個(gè)數(shù)多少, 程序都可以通過(guò)使用多線程得到簡(jiǎn)化。
二、sychronied修飾普通方法和靜態(tài)方法的區(qū)別？什么是可見性?（小米）
這道題想考察什么？
是否了解Java并發(fā)編程的相關(guān)知識(shí)
考察的知識(shí)點(diǎn)
- sychronied的原理
- 并發(fā)的特性
考生應(yīng)該如何回答
sychronied是Java中并發(fā)編程的重要關(guān)鍵字之一。在并發(fā)編程中synchronized一直是解決線程安全問題，它可以保證原子性，可見性，以及有序性。
- 原子性：原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單位，所以原子的意思代表著—“不可分”。由不可分可知，具有原子性的操作也就是拒絕線程調(diào)度器中斷。
- 可見性：一個(gè)線程對(duì)共享變量的修改，另一個(gè)線程能夠立刻看到，稱為可見性。
- 有序性：程序按照代碼的先后順序執(zhí)行。編譯器為了優(yōu)化性能，有時(shí)會(huì)改變程序中語(yǔ)句的順序，但是不會(huì)影響最終的結(jié)果。有序性經(jīng)典的例子就是利用DCL雙重檢查創(chuàng)建單例對(duì)象。
synchronized可以修飾方法，也能夠使用synchronized(obj){}定義同步代碼塊。
-
修飾方法：
- 實(shí)例方法，作用于當(dāng)前實(shí)例加鎖，進(jìn)入方法前需要獲取當(dāng)前實(shí)例的鎖;
- 靜態(tài)方法，作用于當(dāng)前類對(duì)象加鎖，進(jìn)入方法前需要獲取當(dāng)前類對(duì)象的鎖;
修飾代碼塊，指定加鎖對(duì)象，對(duì)給定對(duì)象加鎖，進(jìn)入代碼塊前要獲得給定對(duì)象的鎖。
使用sychronied修飾普通方法和靜態(tài)方法，其實(shí)也等價(jià)于synchronized(this){}與synchronized(class){}。
三、Synchronized在JDK1.6之后做了哪些優(yōu)化 （京東）
這道題想考察什么？
對(duì)并發(fā)編程的掌握
考察的知識(shí)點(diǎn)
并發(fā)與synchronized原理
考生如何回答
synchronized是Java中非常重要的一個(gè)關(guān)鍵字，對(duì)于Android開發(fā)同學(xué)來(lái)說(shuō)，考慮到多線程的情況，一般都直接使用到synchronized關(guān)鍵字對(duì)方法或者對(duì)象上鎖。但是問題是為什么加上synchronized關(guān)鍵字就能實(shí)現(xiàn)鎖，它的原理是怎么回事呢？
字節(jié)碼
如果我們使用javap -v xxx.class 反編譯這樣一個(gè)class文件
public static void main(String[] args) {
synchronized (InjectTest.class) {
System.out.println("hello!");
}
}
此時(shí)我們獲得到結(jié)果為：
可以看到j(luò)avap的輸出信息中存在：monitorenter與monitorexit指令。這就代表了同步代碼塊的入口與出口。
這里的monitor是：對(duì)象監(jiān)視器。在JVM中,每個(gè)對(duì)象都會(huì)和一個(gè)對(duì)象監(jiān)視器（monitor）相關(guān)聯(lián)。monitorenter指令插入到同步代碼塊開始的位置、monitorexit指令插入到同步代碼塊結(jié)束位置，jvm需要保證每個(gè)monitorenter都有一個(gè)monitorexit對(duì)應(yīng)。這兩個(gè)指令，本質(zhì)上都是對(duì) 對(duì)象監(jiān)視器(monitor)進(jìn)行獲取，這個(gè)過(guò)程是排他的，也就是說(shuō)同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程獲取到由synchronized所保護(hù)對(duì)象的監(jiān)視器。線程執(zhí)行到monitorenter指令時(shí)，會(huì)嘗試獲取對(duì)象所對(duì)應(yīng)的monitor所有權(quán)，也就是嘗試獲取對(duì)象的鎖；而執(zhí)行monitorexit，就是釋放monitor的所有權(quán)。 如果其他線程已經(jīng)占用了monitor，則當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。
當(dāng)然這是jdk1.6之前的行為，而jdk1.6以后為了減少獲得鎖和釋放鎖帶來(lái)的性能消耗，對(duì)synchronized鎖進(jìn)行了優(yōu)化，包含偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖;
關(guān)于鎖類型與相關(guān)信息的信息都是存放在鎖對(duì)象的對(duì)象頭中 ，在了解偏向鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖之前，我們必須先認(rèn)識(shí)一下什么是對(duì)象頭！
Java對(duì)象頭
對(duì)象在虛擬機(jī)內(nèi)存中的布局分為三塊區(qū)域：對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)和對(duì)齊填充；Java對(duì)象頭是實(shí)現(xiàn)synchronized的鎖對(duì)象的基礎(chǔ)，一般而言，synchronized使用的鎖對(duì)象是存儲(chǔ)在Java對(duì)象頭里。
對(duì)象頭由：存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的Mark Word 32位系統(tǒng)中4 + 指向類的指針 kClass pointer ,如果是數(shù)組對(duì)象還會(huì)有數(shù)組長(zhǎng)度 Array Length。
其中mark word中就存儲(chǔ)了鎖狀態(tài)：
在無(wú)鎖狀態(tài)下，mark word中的數(shù)據(jù)為：
包含對(duì)象hashcode，gc年齡，是否偏向鎖與鎖標(biāo)志信息。
偏向鎖
而偏向鎖下，數(shù)據(jù)則為：
擁有鎖的線程ID, epoch 大家可以先理解為校驗(yàn)位，同時(shí) 是否偏向鎖標(biāo)記由相對(duì)無(wú)鎖狀態(tài)下的0變?yōu)?。
首先之所以會(huì)引入偏向鎖是因?yàn)椋捍蠖鄶?shù)情況下鎖不僅不存在多線程競(jìng)爭(zhēng)，而且總是由同一線程多次獲得，為了讓線程獲得鎖的代價(jià)更低而引入了偏向鎖，減少不必要的操作。
在程序進(jìn)入同步代碼塊時(shí)，會(huì)訪問Mark Word中偏向鎖的標(biāo)識(shí)是否設(shè)置成1，鎖標(biāo)志位是否為01，若為偏向鎖狀態(tài)，則查看偏向鎖狀態(tài)下線程ID是否指向當(dāng)前線程。如果是則直接執(zhí)行同步代碼。但是mark word中記錄的線程ID如果不是當(dāng)前線程，則通過(guò)CAS比較與交換嘗試修改對(duì)象頭獲得鎖。CAS操作成功則可以直接執(zhí)行同步代碼，否則表示有其他線程競(jìng)爭(zhēng)，此時(shí)獲得偏向鎖的線程被掛起，偏向鎖升級(jí)為輕量級(jí)鎖 ，然后被阻塞的線程繼續(xù)往下執(zhí)行同步代碼。
輕量級(jí)鎖
輕量級(jí)鎖狀態(tài)下，代碼進(jìn)入同步塊時(shí)，如果同步對(duì)象鎖狀態(tài)為無(wú)鎖狀態(tài)， 虛擬機(jī)首先將在當(dāng)前線程的棧幀中建立一個(gè)名為鎖記錄（Lock Record）的空間，用于存儲(chǔ)鎖對(duì)象目前的Mark Word的拷貝 ，接著虛擬機(jī)將使用CAS操作嘗試將對(duì)象的Mark Word更新為指向Lock Record的指針 。這個(gè)操作如果成功則代表獲取到了鎖，但是如果失敗，則會(huì)檢查對(duì)象Mark Word是不是指向當(dāng)前線程棧幀中的鎖記錄，如果是，則說(shuō)明本身當(dāng)前線程就擁有此對(duì)象的鎖，就可以直接執(zhí)行同步代碼。否則說(shuō)明鎖對(duì)象被其他線程獲取，當(dāng)前線程是競(jìng)爭(zhēng)者，那么當(dāng)前線程會(huì)自旋等待鎖，也就是不斷重試，當(dāng)重試一定次數(shù)后，總不能一直重試下去吧，太耗CPU了。所以這時(shí)候就要升級(jí)為重量級(jí)鎖。
重量級(jí)鎖
重量級(jí)鎖就是通過(guò)對(duì)象監(jiān)視器（monitor）實(shí)現(xiàn)，其中monitor的本質(zhì)是依賴于底層操作系統(tǒng)的Mutex Lock實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線程之間的切換需要從用戶態(tài)到內(nèi)核態(tài)的切換，切換成本非常高。主要是，當(dāng)系統(tǒng)檢查到鎖是重量級(jí)鎖之后，會(huì)把等待想要獲得鎖的線程進(jìn)行阻塞，被阻塞的線程不會(huì)消耗cup。但是阻塞或者喚醒一個(gè)線程時(shí)，都需要操作系統(tǒng)來(lái)幫忙，這就需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到內(nèi)核態(tài)，而轉(zhuǎn)換狀態(tài)是需要消耗很多時(shí)間的，有可能比用戶執(zhí)行代碼的時(shí)間還要長(zhǎng)。
四、CAS無(wú)鎖編程的原理（字節(jié)跳動(dòng)）
這道題想考察什么？
并發(fā)相關(guān)問題，原子操作
考察的知識(shí)點(diǎn)
Java并發(fā)編程，樂觀鎖機(jī)制
考生如何回答
Jdk中java.util.concurrent.atomic包下的類都是采用CAS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
CAS原理分析
CAS（比較與交換，Compare and swap） 是一種有名的無(wú)鎖算法。無(wú)鎖編程，即不使用鎖的情況下實(shí)現(xiàn)多線程之間的變量同步，也就是在沒有線程被阻塞的情況下實(shí)現(xiàn)變量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。實(shí)現(xiàn)非阻塞同步的方案稱為“無(wú)鎖編程算法”（ Non-blocking algorithm）。
CAS機(jī)制當(dāng)中使用了3個(gè)基本操作數(shù)：內(nèi)存地址V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。更新一個(gè)變量的時(shí)候，只有當(dāng)變量的預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存地址V當(dāng)中的實(shí)際值相同時(shí)，才會(huì)將內(nèi)存地址V對(duì)應(yīng)的值修改為B。
1.在內(nèi)存地址V當(dāng)中，存儲(chǔ)著值為10的變量。
2.此時(shí)線程1想要把變量的值增加1。對(duì)線程1來(lái)說(shuō)，舊的預(yù)期值A(chǔ)=10，要修改的新值B=11。
3.在線程1要提交更新之前，另一個(gè)線程2搶先一步，把內(nèi)存地址V中的變量值率先更新成了11。
4.線程1開始提交更新，首先進(jìn)行A和地址V的實(shí)際值比較（Compare） ，發(fā)現(xiàn)A不等于V的實(shí)際值，提交失敗。
5.線程1重新獲取內(nèi)存地址V的當(dāng)前值，并重新計(jì)算想要修改的新值。此時(shí)對(duì)線程1來(lái)說(shuō)，A=11，B=12。這個(gè)重新嘗試的過(guò)程被稱為自旋。
6.這一次比較幸運(yùn)，沒有其他線程改變地址V的值。線程1進(jìn)行Compare，發(fā)現(xiàn)A和地址V的實(shí)際值是相等的。
7.線程1進(jìn)行SWAP，把地址V的值替換為B，也就是12。
從思想上來(lái)說(shuō)，Synchronized屬于悲觀鎖，悲觀地認(rèn)為程序中的并發(fā)情況嚴(yán)重，所以嚴(yán)防死守。CAS屬于樂觀鎖，樂觀地認(rèn)為程序中的并發(fā)情況不那么嚴(yán)重，所以讓線程不斷去嘗試更新。
CAS的缺點(diǎn)
ABA 問題
由于 CAS 設(shè)計(jì)機(jī)制就是獲取某兩個(gè)時(shí)刻(初始預(yù)期值和當(dāng)前內(nèi)存值)變量值，并進(jìn)行比較更新，所以說(shuō)如果在獲取初始預(yù)期值和當(dāng)前內(nèi)存值這段時(shí)間間隔內(nèi)，變量值由 A 變?yōu)?B 再變?yōu)?A，那么對(duì)于 CAS 來(lái)說(shuō)是不可感知的，但實(shí)際上變量已經(jīng)發(fā)生了變化；解決辦法是在每次獲取時(shí)加版本號(hào)，并且每次更新對(duì)版本號(hào) +1，這樣當(dāng)發(fā)生 ABA 問題時(shí)通過(guò)版本號(hào)可以得知變量被改動(dòng)過(guò)。JDK 1.5 以后的 AtomicStampedReference 類就提供了此種能力，其中的 compareAndSet 方法就是首先檢查當(dāng)前引用是否等于預(yù)期引用，并且當(dāng)前標(biāo)志是否等于預(yù)期標(biāo)志，如果全部相等，則以原子方式將該引用和該標(biāo)志的值設(shè)置為給定的更新值。
循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開銷大
所謂循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開銷大問題就是當(dāng) CAS 判定變量被修改了以后則放棄本次修改，但往往為了保證數(shù)據(jù)正確性該計(jì)算會(huì)以循環(huán)的方式再次發(fā)起 CAS，如果多次 CAS 判定失敗，則會(huì)產(chǎn)生大量的時(shí)間消耗和性能浪費(fèi)；如果JVM能支持處理器提供的pause指令那么效率會(huì)有一定的提升，pause指令有兩個(gè)作用，第一它可以延遲流水線執(zhí)行指令（de-pipeline）,使CPU不會(huì)消耗過(guò)多的執(zhí)行資源，延遲的時(shí)間取決于具體實(shí)現(xiàn)的版本，在一些處理器上延遲時(shí)間是零。第二它可以避免在退出循環(huán)的時(shí)候因內(nèi)存順序沖突（memory order violation）而引起CPU流水線被清空（CPU pipeline flush），從而提高CPU的執(zhí)行效率。
只能保證一個(gè)共享變量的原子操作
- CAS 只對(duì)單個(gè)共享變量有效，當(dāng)操作涉及跨多個(gè)共享變量時(shí) CAS 無(wú)效；從 JDK 1.5開始提供了 AtomicReference 類來(lái)保證引用對(duì)象之間的原子性，你可以把多個(gè)變量放在一個(gè)對(duì)象里來(lái)進(jìn)行 CAS 操作
- Unsafe是CAS的核心類，Java無(wú)法直接訪問底層操作系統(tǒng)，而是通過(guò)本地（native）方法來(lái)訪問。不過(guò)盡管如此，JVM還是開了一個(gè)后門，JDK中有一個(gè)類Unsafe，它提供了硬件級(jí)別的原子操作。
- valueOffset表示的是變量值在內(nèi)存中的偏移地址，因?yàn)閁nsafe就是根據(jù)內(nèi)存偏移地址獲取數(shù)據(jù)的原值的。
- value是用volatile修飾的，保證了多線程之間看到的value值是同一份。
今天的面試分享到此結(jié)束拉~下期在見
