java面试面试官喜欢问juc？

前言

一. java中的juc是什么？
二.juc相关面试题：

结尾

前言

java程序员现在处在裁员的互联网大潮中，需要不停的投递简历，不停的面试，juc是被常问的问题，今天这篇文章来做个介绍。

一. java中的juc是什么？

在Java中，JUC通常指的是Java并发工具包（Java Concurrency Utilities），它是Java提供的一组用于处理多线程编程和并发操作的工具类和框架。这个包包含了多种有用的类和接口，可以用来管理并发访问、同步操作、线程池、原子操作、阻塞队列等。JUC的主要目标是帮助开发人员更方便地进行多线程编程和并发操作，提高程序的性能和可靠性。

二.juc相关面试题：

2.1什么是线程和进程？

进程是指一个在内存中独立运行的程序，它拥有自己独立的一块内存空间和系统资源，可以被操作系统独立调度。进程是一个程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位。每个进程都有自己的地址空间、系统资源和进程控制块，可以与其他进程进行通信和共享数据。

线程是进程中的一个执行任务（控制单元），它是进程内的一条执行路径。线程共享进程的资源，包括内存空间、文件描述符等。线程有自己的私有数据结构，如栈、寄存器等，可以与其他线程共享数据。线程的切换开销比进程小，可以提高程序的并发性和执行效率。

在Java中，可以使用Java并发包（java.util.concurrent）中的类和接口来管理线程和进程，如线程池、锁机制、并发集合等。通过合理地使用多线程和并发编程技术，可以提高程序的性能和响应速度，满足用户对复杂多任务处理的需求

2.2什么是线程和进程？

创建状态：当线程对象被创建，但尚未调用start()方法时，线程处于创建状态。就绪状态：当调用了线程对象的start()方法之后，该线程就进入了就绪状态。此时，线程调度程序还没有将该线程设置为当前线程。此外，从等待或睡眠中回来的线程也会处于就绪状态。运行状态：线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程就进入了运行状态，开始运行run函数中的代码。阻塞状态：当线程正在运行时被暂停，通常是为了等待某个时间的发生（例如某项资源就绪）之后再继续运行。sleep, suspend，wait等方法都可以导致线程阻塞。死亡状态：如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后，该线程就会死亡。

2.3介绍下Java中的锁机制？

Java中的锁机制是用于处理多线程并发情况下的数据一致性问题的一种手段。在Java中，锁机制主要有两种类型：乐观锁和悲观锁。

悲观锁：悲观锁遵循“最坏的情况先考虑”的原则，即在执行操作前先对数据进行加锁，以防止其他线程同时修改数据。Java中的synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁。synchronized关键字会使得同一时刻只有一个线程可以执行被锁定的代码块或方法，而Lock的实现类则提供了更为灵活的锁控制机制。乐观锁：乐观锁则采取相反的策略，认为并发操作不会经常发生，因此在进行数据修改时不会立即加锁，而是在更新数据时通过版本号或CAS（Compare and Swap）机制来检查数据是否被其他线程修改过。如果数据未被修改过，则更新成功；否则，需要进行回滚或者重试操作。乐观锁适用于读操作频繁、写操作较少的场景，可以提高并发性能。此外，Java中的锁机制还包括公平锁和非公平锁、共享锁和独占锁等不同类型的锁。公平锁和非公平锁主要区别在于线程获取锁的顺序，公平锁按照线程请求锁的顺序获取，而非公平锁则没有这个限制。共享锁允许多个线程同时访问共享资源，而独占锁只允许一个线程独占资源。

在Java中，可以通过synchronized关键字、Lock接口和相关的实现类（如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等）以及并发集合类（如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等）来实现各种类型的锁机制。使用锁机制时需要注意避免死锁和性能问题，并且需要根据具体的应用场景选择合适的锁类型来保证数据的一致性和并发性能。

2.4解释一下Java中的并发包（java.util.concurrent）中的类和接口：

Java中的java.util.concurrent包提供了多种用于并发编程的类和接口，主要包括以下几个部分：

并发工具类：包括CountDownLatch、CyclicBarrier、Phaser等，这些类提供了多线程之间的同步机制，可以实现线程间的协调和协作。线程池：包括Executors类和ThreadPoolExecutor类，这些类提供了一种方便的方式来管理和复用线程，可以避免频繁地创建和销毁线程。并发集合类：包括ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，这些类提供了线程安全的集合类，可以在多线程环境下安全地操作集合。锁框架：包括ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等，这些类提供了更为灵活的锁机制，相对于synchronized关键字提供了更多的控制和更好的性能。原子类：包括AtomicInteger、AtomicLong等，这些类提供了原子操作，可以在多线程环境下安全地更新基本数据类型。这些类和接口的使用可以帮助开发人员更好地处理并发问题，提高程序的性能和可靠性。在使用时需要注意线程安全和性能问题，并且需要根据具体的应用场景选择合适的类和接口来处理并发操作

2.5你能解释一下Java中的volatile关键字吗？

在Java中，volatile是一个关键字，用于声明一个变量为易变的、不稳定的。使用volatile关键字可以确保变量的可见性，即在修改一个volatile变量时，其他线程可以立即看到修改后的结果。

具体来说，当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证以下几点：

可见性：当一个线程修改了一个volatile变量的值，新值对其他线程立即可见。这是因为volatile变量保证了多线程之间的数据同步，避免了数据的不一致性。不允许指令重排优化：volatile关键字会禁止指令重排优化。在多线程环境下，如果两个操作存在数据依赖关系，那么它们可能会被重排。但是，如果一个操作使用了volatile修饰，那么它会禁止重排，确保程序的执行顺序符合预期。禁止使用缓存：当一个线程访问一个volatile变量时，它会强制读取主内存中的最新值，而不是使用缓存中的值。这样可以确保每个线程都能获得最新的数据。需要注意的是，volatile关键字不能保证原子性操作。例如，使用volatile无法实现线程安全的计数器。对于需要原子性操作的场景，Java提供了其他的机制，如synchronized、java.util.concurrent.atomic包中的类等。

总的来说，volatile关键字主要用于解决可见性问题，但并不能替代synchronized等其他并发控制工具。在使用时需要注意适用场景和限制，避免出现数据不一致等问题。

2.6你能解释一下Java中的synchronized关键字吗？

Java中的synchronized关键字是一个用于实现线程同步的机制，它可以确保在任何时刻只有一个线程可以执行某个特定的代码块或方法。synchronized关键字可以用来修饰方法或代码块，以实现线程安全的访问共享资源。

当一个方法或代码块被synchronized修饰时，同一时刻只能有一个线程能够执行该方法或代码块。如果多个线程同时访问一个synchronized方法或代码块，只有一个线程能够获取到锁，其他线程将会被阻塞，直到持有锁的线程释放锁。这样可以避免多个线程同时修改共享资源，从而保证数据的一致性和完整性。

在synchronized关键字的使用中，需要注意以下几点：

锁的粒度：synchronized可以修饰方法或代码块，选择合适的锁粒度可以提高并发性能。通常建议将锁的粒度尽量细化，即每次只锁定需要访问的共享资源的最小部分。这样可以减少锁竞争的可能性，提高并发性能。锁的持有时间：如果一个线程持有锁的时间过长，可能会导致其他线程长时间等待，降低并发性能。因此，需要合理地设计锁的持有时间，避免出现死锁和性能问题。锁的释放：在使用synchronized关键字时，必须确保在finally块中释放锁，避免出现异常导致锁无法释放的情况。总的来说，synchronized关键字是Java中实现线程同步的重要机制之一，它可以确保多线程环境下共享资源的正确访问。在使用时需要注意锁的粒度和持有时间，以及避免出现死锁和性能问题。

2.7你能解释一下Java中的并发工具类（例如CountDownLatch、CyclicBarrier、Phaser等）吗？

当然可以。Java的并发工具类是一组非常有用的类，它们提供了一些并发编程中常见的功能，如等待/通知机制、计数器、栅栏等。以下是一些常用的并发工具类：

CountDownLatch：这是一个同步辅助类，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。它通常用于初始化操作、资源准备等场景。CountDownLatch的构造函数接受一个计数器初始值，每调用一次countDown()方法计数器减1，当计数器到达0时，等待的线程被唤醒。CyclicBarrier：CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到所有线程都达到某个屏障点（barrier point）。常用于多线程并发测试、多进程并行计算等场景。Phaser：Phaser是Java 7引入的一个并发工具类，它是CyclicBarrier和CountDownLatch的结合。与CyclicBarrier和CountDownLatch相比，Phaser具有更好的扩展性，可以支持更多的参与者。这些工具类在Java的并发编程中非常有用，它们可以帮助我们更方便地控制多线程的执行顺序、等待条件等，提高代码的可读性和可维护性。

2.8 你能解释一下Java中的线程池吗？

线程池是一种多线程处理形式，用于处理大量并发任务。线程池中预先创建了一组线程，这些线程可以复用，避免了为每个任务都创建新线程的开销。线程池可以有效地管理线程，避免系统资源的浪费，提高系统的性能和响应速度。

线程池的主要优点有：

重用线程：线程池中的线程是复用的，可以避免为每个任务都创建新线程的开销。资源管理：线程池的大小可以动态调整，能够更好地管理系统的资源。提高性能：由于避免了线程的创建和销毁开销，并且线程是复用的，因此线程池可以提高系统的性能和响应速度。统一管理：使用线程池可以进行统一的任务调度和管理，方便维护和监控。Java中通过java.util.concurrent包提供了多种线程池的实现，包括：

newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程。newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，当提交的任务超过线程池大小时，任务会被放入队列中等待处理。newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，即所有任务都在一个单一的线程中顺序执行。newScheduledThreadPool：创建一个可定时执行任务的线程池。在使用线程池时，需要注意合理地配置线程池的大小、选择合适的任务队列等，以充分发挥线程池的优势，避免出现资源耗尽、性能下降等问题。

2.9 你能解释一下Java中的线程安全集合类（例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等）吗？

当然可以。Java中的线程安全集合类是一组提供了线程安全访问的集合类，可以在多线程环境下安全地操作集合。这些集合类通过内部锁机制或者使用无锁算法来保证线程安全，从而避免了并发操作导致的数据不一致性问题。

以下是几个常用的线程安全集合类：

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java中一个非常常用的线程安全哈希表实现。它使用了分段锁机制，将整个哈希表分成多个段（Segment），每个段都有自己的锁，从而实现了高并发下的线程安全访问。相比Hashtable和synchronizedMap，ConcurrentHashMap提供了更高的并发性能和更好的可扩展性。CopyOnWriteArrayList：CopyOnWriteArrayList是Java中一个线程安全的ArrayList实现。它的写操作（add、set等）会先复制底层数组，然后在复制的数组上进行修改，最后再替换底层数组。读操作则直接在原数组上进行，不需要加锁。因此，CopyOnWriteArrayList在读多写少的场景下有很好的性能表现，适用于读密集型的数据结构。BlockingQueue：BlockingQueue是一个支持两个附加操作的队列，即生产者和消费者可以同时进行操作，生产者可以在队列满时阻塞，消费者可以在队列空时阻塞。常见的实现有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。这些线程安全集合类在Java并发编程中非常常用，它们提供了安全的并发访问机制，可以避免多线程环境下的数据不一致性问题。选择合适的线程安全集合类需要根据具体的应用场景和性能要求来进行选择。

2.10你能解释一下Java中的并发编程模式（例如生产者-消费者模式、读写锁等）吗？

当然可以。并发编程模式是在并发编程中常用的设计模式和解决方案，它们提供了一种组织代码的方式，以解决多线程环境下的常见问题。以下是几个常用的并发编程模式：

生产者-消费者模式：生产者-消费者模式是一种经典的并发编程模式，用于处理多个生产者和消费者共享一个公共资源的情况。在这种模式中，生产者负责生成数据放入公共资源（缓冲区），而消费者从公共资源中取出数据。生产者和消费者在使用公共资源时需要遵循一定的规则，比如生产者生产一定量的数据后通知消费者，消费者消费一定量的数据后通知生产者。这种模式可以有效地解决线程间的同步问题，实现资源的合理利用。读写锁：读写锁是一种特殊的锁机制，允许多个线程同时读取共享资源，但在写入时则需要独占式的访问。读写锁可以提高并发性能，特别适用于读操作远多于写操作的场景。Java中的java.util.concurrent.locks包提供了读写锁的实现。Future模式：Future模式是一种异步编程模式，允许将一个耗时的操作异步执行，并返回一个表示该操作结果的Future对象。通过Future对象，调用者可以在需要时获取操作结果，而不需要等待操作完成。这种模式可以避免线程阻塞和提高并发性能。信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器机制，用于限制对共享资源的访问数量。它通常用于同步访问资源，保护对有限资源的访问，防止过度使用。这些并发编程模式都是在实践中不断总结和发展出来的，它们提供了解决多线程问题的通用方法。在Java并发编程中，选择合适的并发编程模式可以提高代码的可读性、可维护性和性能表现。