关于多线程面试的50道经典问题！

jf_ro2CN3Fa 2023-02-06 1652

嵌入式技术

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描述

1、为什么要使用多线程

选择多线程的原因，就是因为快。举个例子：

如果要把1000块砖搬到楼顶 ，假设到楼顶有几个电梯，你觉得用一个电梯搬运快，还是同时用几个电梯同时搬运快呢？这个电梯就可以理解为线程。

所以，我们使用多线程就是因为： 在正确的场景下，设置恰当数目的线程，可以用来程提高序的运行速率。更专业点讲，就是充分地利用CPU和I/O的利用率，提升程序运行速率。

当然，有利就有弊，多线程场景下，我们要保证线程安全，就需要考虑加锁。加锁如果不恰当，就很很耗性能。

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项目地址：https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro

视频教程：https://doc.iocoder.cn/video/

2. 创建线程有几种方式？

线程池

Java中创建线程主要有以下这几种方式：

定义Thread类的子类，并重写该类的run方法

定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法

定义Callable接口的实现类，并重写该接口的call()方法，一般配合Future使用

线程池的方式

2.1 定义Thread类的子类，并重写该类的run方法

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("关注公 众号:芋道源码");
    }
}

2.2 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("关注公众号:芋道源码");
    }
}
//运行结果：
关注公众号:芋道源码

2.3 定义Callable接口的实现类，并重写该接口的call（）方法

如果想要执行的线程有返回，可以使用Callable。

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyThreadCallable mc = new MyThreadCallable();
        FutureTask ft = new FutureTask<>(mc);
        Thread thread = new Thread(ft);
        thread.start();
        System.out.println(ft.get());
    }
}

class MyThreadCallable implements Callable {
    @Override
    public String call()throws Exception {
        return "关注公众号:芋道源码";
    }
}
//运行结果：
关注公众号:芋道源码

2.4 线程池的方式

日常开发中，我们一般都是用线程池的方式执行异步任务。

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        ThreadPoolExecutor executorOne = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 1,
                TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue(20), new CustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
        executorOne.execute(() -> {
            System.out.println("关注公众号：芋道源码");
        });

        //关闭线程池
        executorOne.shutdown();
    }
}

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3. start（）方法和run（）方法的区别

其实start和run的主要区别如下：

start方法可以启动一个新线程，run方法只是类的一个普通方法而已，如果直接调用run方法，程序中依然只有主线程这一个线程。

start方法实现了多线程，而run方法没有实现多线程。

start不能被重复调用，而run方法可以。

start方法中的run代码可以不执行完，就继续执行下面的代码，也就是说进行了线程切换 。然而，如果直接调用run方法，就必须等待其代码全部执行完才能继续执行下面的代码。

大家可以结合代码例子来看看哈~

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args){
        Thread t=new Thread(){
            public void run(){
                pong();
            }
        };
        t.start();
        t.run();
        t.run();
        System.out.println("好的，马上去关注：关注公众号：芋道源码"+ Thread.currentThread().getName());
    }

    static void pong(){
        System.out.println("关注公众号：芋道源码"+ Thread.currentThread().getName());
    }
}

//输出
关注公众号：芋道源码main
关注公众号：芋道源码main
好的，马上去关注：关注公众号：芋道源码main
关注公众号：芋道源码Thread-0

4. 线程和进程的区别

进程是运行中的应用程序，线程是进程的内部的一个执行序列

进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。

一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程，多个线程共享进程的资源

进程间切换代价大，线程间切换代价小

进程拥有资源多，线程拥有资源少地址

进程是存在地址空间的，而线程本身无地址空间，线程的地址空间是包含在进程中的

举个例子：

你打开QQ，开了一个进程；打开了迅雷，也开了一个进程。

在QQ的这个进程里，传输文字开一个线程、传输语音开了一个线程、弹出对话框又开了一个线程。

所以运行某个软件，相当于开了一个进程。在这个软件运行的过程里（在这个进程里），多个工作支撑的完成QQ的运行，那么这“多个工作”分别有一个线程。

所以一个进程管着多个线程。

通俗的讲：“进程是爹妈，管着众多的线程儿子”...

5. 说一下 Runnable 和 Callable有什么区别？

Runnable接口中的run()方法没有返回值，是void类型，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已；

Callable接口中的call()方法是有返回值的，是一个泛型。它一般配合Future、FutureTask一起使用，用来获取异步执行的结果。

Callable接口call()方法允许抛出异常；而Runnable接口run()方法不能继续上抛异常；

大家可以看下它俩的API:

 @FunctionalInterface
public interface Callable {
    /**
     * 支持泛型V，有返回值，允许抛出异常
     */
    V call() throws Exception;
}

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     *  没有返回值，不能继续上抛异常
     */
    public abstract void run();
}

为了方便大家理解，写了一个demo，小伙伴们可以看看哈：

/*
 *  @Author 关注公众号：芋道源码
 *  @date 2022-07-11
 */
public class CallableRunnableTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        Callable callable =new Callable() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                return "你好，callable,关注公众号：芋道源码";
            }
        };

        //支持泛型
        Future futureCallable = executorService.submit(callable);

        try {
            System.out.println("获取callable的返回结果："+futureCallable.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("你好呀,runnable，关注公众号：芋道源码");
            }
        };

        Future futureRunnable = executorService.submit(runnable);
        try {
            System.out.println("获取runnable的返回结果："+futureRunnable.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();

    }
}
//运行结果
获取callable的返回结果：你好，callable,关注公众号：芋道源码
你好呀,runnable，关注公众号：芋道源码
获取runnable的返回结果：null

6. 聊聊volatile作用，原理

volatile关键字是Java虚拟机提供的的最轻量级的同步机制。它作为一个修饰符，用来修饰变量。它保证变量对所有线程可见性，禁止指令重排，但是不保证原子性 。

我们先来一起回忆下java内存模型（jmm）：

Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型,来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台上都能达到一致的内存访问效果。

Java内存模型规定所有的变量都是存在主内存当中，每个线程都有自己的工作内存。这里的变量包括实例变量和静态变量，但是不包括局部变量，因为局部变量是线程私有的。

线程的工作内存保存了被该线程使用的变量的主内存副本，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接操作主内存。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。

线程池

volatile变量，保证新值能立即同步回主内存，以及每次使用前立即从主内存刷新，所以我们说volatile保证了多线程操作变量的可见性。

volatile保证可见性和禁止指令重排，都跟内存屏障有关。我们来看一段volatile使用的demo代码：

/**
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 **/
public class Singleton {  
   private volatile static Singleton instance;  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getInstance() {  
   if (instance == null) {  
       synchronized (Singleton.class) {  
       if (instance == null) {  
           instance = new Singleton();  
       }  
       }  
   }  
   return instance;  
   }  
}

编译后，对比有volatile关键字和没有volatile关键字时所生成的汇编代码，发现有volatile关键字修饰时，会多出一个lock addl $0x0,(%esp)，即多出一个lock前缀指令，lock指令相当于一个内存屏障

lock指令相当于一个内存屏障，它保证以下这几点：

重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置

将本处理器的缓存写入内存

如果是写入动作，会导致其他处理器中对应的缓存无效。

第2点和第3点就是保证volatile保证可见性的体现嘛，第1点就是禁止指令重排的体现 。

内存屏障四大分类：（Load 代表读取指令，Store代表写入指令）

线程池

在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。

在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。

在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障。

在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。

有些小伙伴，可能对这个还是有点疑惑，内存屏障这玩意太抽象了。我们照着代码看下吧：

线程池

内存屏障保证前面的指令先执行，所以这就保证了禁止了指令重排啦，同时内存屏障保证缓存写入内存和其他处理器缓存失效，这也就保证了可见性，哈哈~有关于volatile的底层实现，我们就讨论到这哈~

7. 说说并发与并行的区别?

并发和并行最开始都是操作系统 中的概念，表示的是CPU执行多个任务的方式。

顺序：上一个开始执行的任务完成后，当前任务才能开始执行

并发：无论上一个开始执行的任务是否完成，当前任务都可以开始执行

（即 A B 顺序执行的话，A 一定会比 B 先完成，而并发执行则不一定。）

串行：有一个任务执行单元，从物理上就只能一个任务、一个任务地执行

并行：有多个任务执行单元，从物理上就可以多个任务一起执行

（即在任意时间点上，串行执行时必然只有一个任务在执行，而并行则不一定。）

知乎有个很有意思的回答 ，大家可以看下：

你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。

你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。

你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。

并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。所以我认为它们最关键的点就是：是否是同时。

来源：知乎

8.synchronized 的实现原理以及锁优化？

synchronized是Java中的关键字，是一种同步锁。synchronized关键字可以作用于方法或者代码块。

一般面试时。可以这么回答：

线程池

8.1 monitorenter、monitorexit、ACC_SYNCHRONIZED

如果synchronized 作用于代码块 ，反编译可以看到两个指令：monitorenter、monitorexit，JVM使用monitorenter和monitorexit两个指令实现同步；如果作用synchronized作用于方法 ,反编译可以看到ACCSYNCHRONIZED标记，JVM通过在方法访问标识符(flags)中加入ACCSYNCHRONIZED来实现同步功能。

同步代码块是通过monitorenter和monitorexit来实现，当线程执行到monitorenter的时候要先获得monitor锁，才能执行后面的方法。当线程执行到monitorexit的时候则要释放锁。

同步方法是通过中设置ACCSYNCHRONIZED标志来实现，当线程执行有ACCSYNCHRONI标志的方法，需要获得monitor锁。每个对象都与一个monitor相关联，线程可以占有或者释放monitor。

8.2 monitor监视器

monitor是什么呢？操作系统的管程（monitors）是概念原理，ObjectMonitor是它的原理实现。

线程池

在Java虚拟机（HotSpot）中，Monitor（管程）是由ObjectMonitor实现的，其主要数据结构如下：

 ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0; // 记录个数
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL;  // 处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;  // 处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
  }

ObjectMonitor中几个关键字段的含义如图所示：

线程池

8.3 Java Monitor 的工作机理

线程池

想要获取monitor的线程,首先会进入_EntryList队列。

当某个线程获取到对象的monitor后,进入Owner区域，设置为当前线程,同时计数器count加1。

如果线程调用了wait()方法，则会进入WaitSet队列。它会释放monitor锁，即将owner赋值为null,count自减1,进入WaitSet队列阻塞等待。

如果其他线程调用 notify() / notifyAll() ，会唤醒WaitSet中的某个线程，该线程再次尝试获取monitor锁，成功即进入Owner区域。

同步方法执行完毕了，线程退出临界区，会将monitor的owner设为null，并释放监视锁。

8.4 对象与monitor关联

线程池

在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header），实例数据（Instance Data）和对象填充（Padding） 。

对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Class Pointer（类型指针） 。

Mark Word 是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等。

线程池

重量级锁，指向互斥量的指针。其实synchronized是重量级锁，也就是说Synchronized的对象锁，Mark Word锁标识位为10，其中指针指向的是Monitor对象的起始地址。

9. 线程有哪些状态？

线程有6个状态,分别是：New, Runnable, Blocked, Waiting, Timed_Waiting, Terminated。

转换关系图如下：

线程池

New：线程对象创建之后、但还没有调用start()方法，就是这个状态。

/**
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 */
public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread();
        System.out.println(thread.getState());
    }
}

//运行结果：
NEW

Runnable：它包括就绪（ready）和运行中（running）两种状态。如果调用start方法，线程就会进入Runnable状态。它表示我这个线程可以被执行啦（此时相当于ready状态），如果这个线程被调度器分配了CPU时间，那么就可以被执行（此时处于running状态）。

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread();
        thread.start();
        System.out.println(thread.getState());
    }
}
//运行结果：
RUNNABLE

Blocked：阻塞的（被同步锁或者IO锁阻塞）。表示线程阻塞于锁，线程阻塞在进入synchronized关键字修饰的方法或代码块(等待获取锁 )时的状态。比如前面有一个临界区的代码需要执行，那么线程就需要等待，它就会进入这个状态。它一般是从RUNNABLE状态转化过来的。如果线程获取到锁，它将变成RUNNABLE状态

Thread t = new Thread(new Runnable {
    void run() {
        synchronized (lock) { // 阻塞于这里，变为Blocked状态
            // dothings
        } 
    }
});
t.getState(); //新建之前，还没开始调用start方法，处于New状态

t.start(); //调用start方法，就会进入Runnable状态

WAITING : 永久等待状态，进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（比如通知）。处于该状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被显式地唤醒，否则会处于无限期等待的状态。一般Object.wait。

Thread t = new Thread(new Runnable {
    void run() {
        synchronized (lock) { // Blocked
            // dothings
            while (!condition) {
                lock.wait(); // into Waiting
            }
        } 
    }
});
t.getState(); // New

t.start(); // Runnable

TIMED_WATING: 等待指定的时间重新被唤醒的状态。有一个计时器在里面计算的，最常见就是使用Thread.sleep方法触发，触发后，线程就进入了Timed_waiting状态，随后会由计时器触发，再进入Runnable状态。

Thread t = new Thread(new Runnable {
    void run() {
        Thread.sleep(1000); // Timed_waiting
    }
});
t.getState(); // New
t.start(); // Runnable

终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完成。

再来看个代码demo吧：

/**
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 */
public class ThreadTest {

    private static Object object = new Object();

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    for(int i = 0; i< 1000; i++){
                        System.out.print("");
                    }
                    Thread.sleep(500);
                    synchronized (object){
                        object.wait();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    synchronized (object){
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    Thread.sleep(1000);
                    synchronized (object){
                        object.notify();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        System.out.println("1"+thread.getState());
        thread.start();
        thread1.start();
        System.out.println("2"+thread.getState());
        while (thread.isAlive()){
            System.out.println("---"+thread.getState());
            Thread.sleep(100);
        }
        System.out.println("3"+thread.getState());
    }
}

运行结果:
1NEW
2RUNNABLE
---RUNNABLE
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---TIMED_WAITING
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---BLOCKED
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING
---WAITING

10. synchronized 和 ReentrantLock 的区别？

Synchronized是依赖于JVM实现的，而ReenTrantLock是API实现的。

在Synchronized优化以前，synchronized的性能是比ReenTrantLock差很多的，但是自从Synchronized引入了偏向锁，轻量级锁（自旋锁）后，两者性能就差不多了。

Synchronized的使用比较方便简洁，它由编译器去保证锁的加锁和释放。而ReenTrantLock需要手工声明来加锁和释放锁，最好在finally中声明释放锁。

ReentrantLock可以指定是公平锁还是⾮公平锁。⽽synchronized只能是⾮公平锁。

ReentrantLock可响应中断、可轮回，而Synchronized是不可以响应中断的

11. wait（）,notify（）和 suspend（）, resume（）之间的区别

wait()方法使得线程进入阻塞等待状态，并且释放锁

notify()唤醒一个处于等待状态的线程，它一般跟wait（）方法配套使用。

suspend()使得线程进入阻塞状态，并且不会自动恢复，必须对应的resume()被调用，才能使得线程重新进入可执行状态。suspend()方法很容易引起死锁问题。

resume()方法跟suspend()方法配套使用。

suspend()不建议使用 ,因为suspend()方法在调用后，线程不会释放已经占有的资源（比如锁），而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。

12. CAS？CAS 有什么缺陷，如何解决？

CAS,全称是Compare and Swap，翻译过来就是比较并交换；

CAS涉及3个操作数，内存地址值V，预期原值A，新值B；如果内存位置的值V与预期原A值相匹配，就更新为新值B，否则不更新

CAS有什么缺陷？

线程池

ABA 问题

并发环境下，假设初始条件是A，去修改数据时，发现是A就会执行修改。但是看到的虽然是A，中间可能发生了A变B，B又变回A的情况。此时A已经非彼A，数据即使成功修改，也可能有问题。

可以通过AtomicStampedReference 解决ABA问题 ，它，一个带有标记的原子引用类，通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。

循环时间长开销

自旋CAS，如果一直循环执行，一直不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。很多时候，CAS思想体现，是有个自旋次数的，就是为了避开这个耗时问题~

只能保证一个变量的原子操作。

CAS 保证的是对一个变量执行操作的原子性，如果对多个变量操作时，CAS 目前无法直接保证操作的原子性的。可以通过这两个方式解决这个问题：1. 使用互斥锁来保证原子性；2.将多个变量封装成对象，通过AtomicReference来保证原子性。

13. 说说CountDownLatch与 CyclicBarrier 区别

CountDownLatch和CyclicBarrier都用于让线程等待，达到一定条件时再运行。主要区别是：

CountDownLatch：一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行;

CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再继续一起执行。

线程池

举个例子吧：

CountDownLatch：假设老师跟同学约定周末在公园门口集合，等人齐了再发门票。那么，发门票（这个主线程），需要等各位同学都到齐（多个其他线程都完成），才能执行。

CyclicBarrier:多名短跑运动员要开始田径比赛，只有等所有运动员准备好，裁判才会鸣枪开始，这时候所有的运动员才会疾步如飞。

14. 什么是多线程环境下的伪共享

14.1 什么是伪共享？

CPU的缓存是以缓存行(cache line)为单位进行缓存的，当多个线程修改相互独立的变量，而这些变量又处于同一个缓存行时就会影响彼此的性能。这就是伪共享

现代计算机计算模型:

线程池

CPU执行速度比内存速度快好几个数量级，为了提高执行效率，现代计算机模型演变出CPU、缓存（L1，L2，L3），内存的模型。

CPU执行运算时，如先从L1缓存查询数据，找不到再去L2缓存找，依次类推，直到在内存获取到数据。

为了避免频繁从内存获取数据，聪明的科学家设计出缓存行，缓存行大小为64字节。

也正是因为缓存行的存在 ，就导致了伪共享问题，如图所示：

线程池

假设数据a、b被加载到同一个缓存行。

当线程1修改了a的值，这时候CPU1就会通知其他CPU核，当前缓存行（Cache line）已经失效。

这时候，如果线程2发起修改b，因为缓存行已经失效了，所以「core2 这时会重新从主内存中读取该 Cache line 数据」。读完后，因为它要修改b的值，那么CPU2就通知其他CPU核，当前缓存行（Cache line）又已经失效。

酱紫，如果同一个Cache line的内容被多个线程读写，就很容易产生相互竞争，频繁回写主内存，会大大降低性能。

14.2 如何解决伪共享问题

既然伪共享是因为相互独立的变量存储到相同的Cache line导致的，一个缓存行大小是64字节。那么，我们就可以使用空间换时间 的方法，即数据填充的方式 ，把独立的变量分散到不同的Cache line~

来看个例子:

/**
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 */
public class FalseShareTest  {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
                rectangle.a = rectangle.a + 1;
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
                rectangle.b = rectangle.b + 1;
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("执行时间" + (System.currentTimeMillis() - beginTime));
    }

}

class Rectangle {
    volatile long a;
    volatile long b;
}

//运行结果：
执行时间2815

一个long类型是8字节，我们在变量a和b之间不上7个long类型变量呢，输出结果是啥呢？如下：

class Rectangle {
    volatile long a;
    long a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7;
    volatile long b;
}
//运行结果
执行时间1113

可以发现利用填充数据的方式，让读写的变量分割到不同缓存行，可以很好挺高性能~

15. Fork/Join框架的理解

Fork/Join框架是Java7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。

Fork/Join框架需要理解两个点，「分而治之」和「工作窃取算法」。

分而治之

以上Fork/Join框架的定义，就是分而治之思想的体现啦

线程池

工作窃取算法

把大任务拆分成小任务，放到不同队列执行，交由不同的线程分别执行时。有的线程优先把自己负责的任务执行完了，其他线程还在慢慢悠悠处理自己的任务，这时候为了充分提高效率，就需要工作盗窃算法啦~

线程池

工作盗窃算法就是，「某个线程从其他队列中窃取任务进行执行的过程」。一般就是指做得快的线程（盗窃线程）抢慢的线程的任务来做，同时为了减少锁竞争，通常使用双端队列，即快线程和慢线程各在一端。

16. 聊聊ThreadLocal原理？

ThreadLocal的内存结构图

为了对ThreadLocal有个宏观的认识，我们先来看下ThreadLocal的内存结构图

线程池

从内存结构图，我们可以看到：

Thread类中，有个ThreadLocal.ThreadLocalMap 的成员变量。

ThreadLocalMap内部维护了Entry数组，每个Entry代表一个完整的对象，key是ThreadLocal本身，value是ThreadLocal的泛型对象值。

关键源码分析

对照着关键源码来看，更容易理解一点哈~

首先看下Thread类的源码，可以看到成员变量ThreadLocalMap的初始值是为null

public class Thread implements Runnable {
   //ThreadLocal.ThreadLocalMap是Thread的属性
   ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

成员变量ThreadLocalMap的关键源码如下：

static class ThreadLocalMap {
    
    static class Entry extends WeakReference> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
    //Entry数组
    private Entry[] table;
    
    // ThreadLocalMap的构造器，ThreadLocal作为key
    ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
        table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
        size = 1;
        setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
    }
}

ThreadLocal类中的关键set()方法：

 public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread(); //获取当前线程t
        ThreadLocalMap map = getMap(t);  //根据当前线程获取到ThreadLocalMap
        if (map != null)  //如果获取的ThreadLocalMap对象不为空
            map.set(this, value); //K，V设置到ThreadLocalMap中
        else
            createMap(t, value); //创建一个新的ThreadLocalMap
    }
    
     ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
       return t.threadLocals; //返回Thread对象的ThreadLocalMap属性
    }

    void createMap(Thread t, T firstValue) { //调用ThreadLocalMap的构造函数
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); this表示当前类ThreadLocal
    }

ThreadLocal类中的关键get()方法

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程t
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//根据当前线程获取到ThreadLocalMap
        if (map != null) { //如果获取的ThreadLocalMap对象不为空
            //由this（即ThreadLoca对象）得到对应的Value，即ThreadLocal的泛型值
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value; 
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue(); //初始化threadLocals成员变量的值
    }
    
     private T setInitialValue() {
        T value = initialValue(); //初始化value的值
        Thread t = Thread.currentThread(); 
        ThreadLocalMap map = getMap(t); //以当前线程为key，获取threadLocals成员变量，它是一个ThreadLocalMap
        if (map != null)
            map.set(this, value);  //K，V设置到ThreadLocalMap中
        else
            createMap(t, value); //实例化threadLocals成员变量
        return value;
    }

所以怎么回答ThreadLocal的实现原理 ？如下，最好是能结合以上结构图一起说明哈~

Thread线程类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadLocals，即每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap。

ThreadLocalMap内部维护着Entry数组，每个Entry代表一个完整的对象，key是ThreadLocal本身，value是ThreadLocal的泛型值。

并发多线程场景下，每个线程Thread，在往ThreadLocal里设置值的时候，都是往自己的ThreadLocalMap里存，读也是以某个ThreadLocal作为引用，在自己的map里找对应的key，从而可以实现了线程隔离 。

17. TreadLocal为什么会导致内存泄漏呢？

弱引用导致的内存泄漏呢？

key是弱引用，GC回收会影响ThreadLocal的正常工作嘛？

ThreadLocal内存泄漏的demo

17.1 弱引用导致的内存泄漏呢？

我们先来看看TreadLocal的引用示意图哈：

线程池

关于ThreadLocal内存泄漏，网上比较流行的说法是这样的：

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用 作为key，当ThreadLocal变量被手动设置为null，即一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，当系统GC时，ThreadLocal一定会被回收。这样的话，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话(比如线程池的核心线程)，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread变量 -> Thread对象 -> ThreaLocalMap -> Entry -> value -> Object 永远无法回收，造成内存泄漏。

当ThreadLocal变量被手动设置为null后的引用链图：

线程池

实际上，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况。所以也加上了一些防护措施：即在ThreadLocal的get,set,remove方法，都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

源代码中，是有体现的，如ThreadLocalMap的set方法：

  private void set(ThreadLocal key, Object value) {

      Entry[] tab = table;
      int len = tab.length;
      int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

      for (Entry e = tab[i];
            e != null;
            e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
          ThreadLocal k = e.get();

          if (k == key) {
              e.value = value;
              return;
          }

           //如果k等于null,则说明该索引位之前放的key(threadLocal对象)被回收了,这通常是因为外部将threadLocal变量置为null,
           //又因为entry对threadLocal持有的是弱引用,一轮GC过后,对象被回收。
            //这种情况下,既然用户代码都已经将threadLocal置为null,那么也就没打算再通过该对象作为key去取到之前放入threadLocalMap的value, 因此ThreadLocalMap中会直接替换调这种不新鲜的entry。
          if (k == null) {
              replaceStaleEntry(key, value, i);
              return;
          }
        }

        tab[i] = new Entry(key, value);
        int sz = ++size;
        //触发一次Log2(N)复杂度的扫描,目的是清除过期Entry  
        if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
          rehash();
    }

如ThreadLocal的get方法：

  public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        //去ThreadLocalMap获取Entry，方法里面有key==null的清除逻辑
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
        int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
        Entry e = table[i];
        if (e != null && e.get() == key)
             return e;
        else
          //里面有key==null的清除逻辑
          return getEntryAfterMiss(key, i, e);
    }
        
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal key, int i, Entry e) {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;

        while (e != null) {
            ThreadLocal k = e.get();
            if (k == key)
                return e;
            // Entry的key为null,则表明没有外部引用,且被GC回收,是一个过期Entry
            if (k == null)
                expungeStaleEntry(i); //删除过期的Entry
            else
                i = nextIndex(i, len);
            e = tab[i];
        }
        return null;
    }

17.2 key是弱引用，GC回收会影响ThreadLocal的正常工作嘛？

有些小伙伴可能有疑问，ThreadLocal的key既然是弱引用 .会不会GC贸然把key回收掉，进而影响ThreadLocal的正常使用？

弱引用 :具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。如果一个对象只有弱引用存在了，则下次GC将会回收掉该对象（不管当前内存空间足够与否）

其实不会的，因为有ThreadLocal变量引用着它，是不会被GC回收的，除非手动把ThreadLocal变量设置为null，我们可以跑个demo来验证一下：

  public class WeakReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object object = new Object();
        WeakReference