突擊并發(fā)編程JUC系列-萬字長文解密 JUC 面試題

突擊并發(fā)編程JUC系列演示代碼地址：
https://github.com/mtcarpenter/JavaTutorial

什么是 CAS 嗎？

CAS（Compare And Swap）指比較并交換。CAS算法CAS(V, E, N)包含 3 個(gè)參數(shù)，V 表示要更新的變量人断，E 表示預(yù)期的值术浪，N 表示新值祥得。在且僅在 V 值等于 E值時(shí)馒疹，才會(huì)將 V 值設(shè)為 N，如果 V 值和 E 值不同年局，則說明已經(jīng)有其他線程做了更新，當(dāng)前線程什么都不做咸产。最后某宪，CAS 返回當(dāng)前 V 的真實(shí)值。Concurrent包下所有類底層都是依靠CAS操作來實(shí)現(xiàn)锐朴，而sun.misc.Unsafe為我們提供了一系列的CAS操作兴喂。

CAS 有什么缺點(diǎn)？

ABA問題
自旋問題
范圍不能靈活控制

對 CAS 中的 ABA 產(chǎn)生有解決方案嗎？

什么是 ABA 問題呢衣迷？多線程環(huán)境下畏鼓。線程 1 從內(nèi)存的V位置取出 A ，線程 2 也從內(nèi)存中取出 A壶谒，并將 V 位置的數(shù)據(jù)首先修改為 B云矫，接著又將 V 位置的數(shù)據(jù)修改為 A，線程 1 在進(jìn)行CAS操作時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在內(nèi)存中仍然是 A汗菜，線程 1 操作成功让禀。盡管從線程 1 的角度來說，CAS操作是成功的陨界，但在該過程中其實(shí) V 位置的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化巡揍，線程 1 沒有感知到罷了，這在某些應(yīng)用場景下可能出現(xiàn)過程數(shù)據(jù)不一致的問題菌瘪。

可以版本號(hào)（version）來解決 ABA 問題的腮敌，在 atomic 包中提供了AtomicStampedReference 這個(gè)類，它是專門用來解決 ABA 問題的俏扩。

直達(dá)鏈接： AtomicStampedReference ABA 案例鏈接

CAS 自旋導(dǎo)致的問題糜工？

由于單次 CAS 不一定能執(zhí)行成功，所以 CAS往往是配合著循環(huán)來實(shí)現(xiàn)的录淡，有的時(shí)候甚至是死循環(huán)捌木，不停地進(jìn)行重試，直到線程競爭不激烈的時(shí)候嫉戚，才能修改成功刨裆。

CPU 資源也是一直在被消耗的，這會(huì)對性能產(chǎn)生很大的影響彼水。所以這就要求我們崔拥，要根據(jù)實(shí)際情況來選擇是否使用 CAS，在高并發(fā)的場景下凤覆，通常 CAS 的效率是不高的链瓦。

CAS 范圍不能靈活控制

不能靈活控制線程安全的范圍。只能針對某一個(gè)盯桦，而不是多個(gè)共享變量的慈俯，不能針對多個(gè)共享變量同時(shí)進(jìn)行 CAS操作，因?yàn)檫@多個(gè)變量之間是獨(dú)立的拥峦，簡單的把原子操作組合到一起贴膘，并不具備原子性。

什么是 AQS 嗎略号？

AbstractQueuedSynchronizer抽象同步隊(duì)列簡稱AQS刑峡，它是實(shí)現(xiàn)同步器的基礎(chǔ)組件洋闽，并發(fā)包中鎖的底層就是使用AQS實(shí)現(xiàn)的。AQS定義了一套多線程訪問共享資源的同步框架突梦，許多同步類的實(shí)現(xiàn)都依賴于它诫舅，例如常用的Synchronized、ReentrantLock宫患、ReentrantReadWriteLock刊懈、Semaphore、CountDownLatch等娃闲。該框架下的鎖會(huì)先嘗試以CAS樂觀鎖去獲取鎖虚汛，如果獲取不到，則會(huì)轉(zhuǎn)為悲觀鎖（如RetreenLock）皇帮。

了解 AQS 共享資源的方式嗎卷哩？

獨(dú)占式：只有一個(gè)線程能執(zhí)行，具體的Java實(shí)現(xiàn)有ReentrantLock玲献。
共享式：多個(gè)線程可同時(shí)執(zhí)行殉疼，具體的Java實(shí)現(xiàn)有Semaphore和CountDownLatch梯浪。

Atomic 原子更新

Java 從 JDK1.5 開始提供了 java.util.concurrent.atomic 包捌年，方便程序員在多線程環(huán) 境下，無鎖的進(jìn)行原子操作挂洛。在 Atomic 包里一共有 12 個(gè)類礼预，四種原子更新方式，分別是原子更新基本類型虏劲，原子更新數(shù)組托酸，原子更新引用和原子更新字段。在 JDK 1.8 之后又新增幾個(gè)原子類柒巫。如下如：

針對思維導(dǎo)圖知識(shí)點(diǎn)在前面的章節(jié)都進(jìn)行了理論+實(shí)踐的講解励堡，到達(dá)地址如下：

突擊并發(fā)編程JUC系列-原子更新AtomicLong

突擊并發(fā)編程JUC系列-數(shù)組類型AtomicLongArray

突擊并發(fā)編程JUC系列-原子更新字段類AtomicStampedReference

突擊并發(fā)編程JUC系列-JDK1.8 擴(kuò)展類型 LongAdder

列舉幾個(gè)`AtomicLong` 的常用方法

long getAndIncrement() ：以原子方式將當(dāng)前值加1，注意堡掏，返回的是舊值应结。（i++)
long incrementAndGet() ：以原子方式將當(dāng)前值加1，注意泉唁，返回的是新值鹅龄。（++i）
long getAndDecrement() ：以原子方式將當(dāng)前值減 1，注意亭畜，返回的是舊值扮休。(i--)
long decrementAndGet() ：以原子方式將當(dāng)前值減 1，注意拴鸵，返回的是新值玷坠。(--i)
long addAndGet（int delta） ：以原子方式將輸入的數(shù)值與實(shí)例中的值（AtomicLong里的value）相加蜗搔，并返回結(jié)果

說說 AtomicInteger 和 synchronized 的異同點(diǎn)？

相同點(diǎn)

都是線程安全

不同點(diǎn)

1八堡、背后原理
synchronized 背后的 monitor 鎖碍扔。在執(zhí)行同步代碼之前，需要首先獲取到 monitor 鎖秕重，執(zhí)行完畢后不同，再釋放鎖。原子類溶耘，線程安全的原理是利用了 CAS 操作二拐。
2、使用范圍
原子類使用范圍是比較局限的,一個(gè)原子類僅僅是一個(gè)對象凳兵，不夠靈活百新。而 synchronized 的使用范圍要廣泛得多。比如說 synchronized 既可以修飾一個(gè)方法庐扫，又可以修飾一段代碼饭望，相當(dāng)于可以根據(jù)我們的需要，非常靈活地去控制它的應(yīng)用范圍
3形庭、粒度
原子變量的粒度是比較小的铅辞，它可以把競爭范圍縮小到變量級(jí)別。通常情況下萨醒，synchronized鎖的粒度都要大于原子變量的粒度斟珊。
4、性能
synchronized是一種典型的悲觀鎖富纸，而原子類恰恰相反囤踩，它利用的是樂觀鎖。

原子類和 volatile 有什么異同晓褪？

volatile 可見性問題
解決原子性問題

AtomicLong 可否被 LongAdder 替代堵漱？

有了更高效的 LongAdder，那AtomicLong 可否不使用了呢涣仿？是否凡是用到 AtomicLong的地方勤庐，都可以用LongAdder替換掉呢？答案是不是的变过，這需要區(qū)分場景埃元。

LongAdder 只提供了 add、increment 等簡單的方法媚狰，適合的是統(tǒng)計(jì)求和計(jì)數(shù)的場景岛杀，場景比較單一，而 AtomicLong 還具有 compareAndSet 等高級(jí)方法崭孤，可以應(yīng)對除了加減之外的更復(fù)雜的需要CAS 的場景类嗤。

結(jié)論：如果我們的場景僅僅是需要用到加和減操作的話糊肠，那么可以直接使用更高效的 LongAdder，但如果我們需要利用 CAS 比如compareAndSet 等操作的話遗锣，就需要使用 AtomicLong 來完成货裹。

直達(dá)鏈接：突擊并發(fā)編程JUC系列-JDK1.8 擴(kuò)展類型 LongAdder

并發(fā)工具

CountDownLatch

CountDownLatch基于線程計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)并發(fā)訪問控制，主要用于主線程等待其他子線程都執(zhí)行完畢后執(zhí)行相關(guān)操作精偿。其使用過程為：在主線程中定義CountDownLatch弧圆，并將線程計(jì)數(shù)器的初始值設(shè)置為子線程的個(gè)數(shù)，多個(gè)子線程并發(fā)執(zhí)行笔咽，每個(gè)子線程在執(zhí)行完畢后都會(huì)調(diào)用countDown函數(shù)將計(jì)數(shù)器的值減1搔预，直到線程計(jì)數(shù)器為0，表示所有的子線程任務(wù)都已執(zhí)行完畢叶组，此時(shí)在CountDownLatch上等待的主線程將被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行拯田。

突擊并發(fā)編程JUC系列-并發(fā)工具 CountDownLatch

CyclicBarrier

CyclicBarrier（循環(huán)屏障）是一個(gè)同步工具，可以實(shí)現(xiàn)讓一組線程等待至某個(gè)狀態(tài)之后再全部同時(shí)執(zhí)行甩十。在所有等待線程都被釋放之后船庇，CyclicBarrier可以被重用。CyclicBarrier的運(yùn)行狀態(tài)叫作Barrier狀態(tài)侣监，在調(diào)用await方法后鸭轮，線程就處于Barrier狀態(tài)。

CyclicBarrier中最重要的方法是await方法达吞，它有兩種實(shí)現(xiàn)张弛。

public int await()：掛起當(dāng)前線程直到所有線程都為Barrier狀態(tài)再同時(shí)執(zhí)行后續(xù)的任務(wù)荒典。
public int await(long timeout, TimeUnit unit)：設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間酪劫，在超時(shí)時(shí)間過后，如果還有線程未達(dá)到Barrier狀態(tài)寺董，則不再等待覆糟，讓達(dá)到Barrier狀態(tài)的線程繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的任務(wù)。

突擊并發(fā)編程JUC系列-并發(fā)工具 CyclicBarrier

Semaphore

Semaphore指信號(hào)量遮咖，用于控制同時(shí)訪問某些資源的線程個(gè)數(shù)滩字，具體做法為通過調(diào)用acquire()獲取一個(gè)許可，如果沒有許可御吞，則等待麦箍，在許可使用完畢后通過release()釋放該許可，以便其他線程使用陶珠。

突擊并發(fā)編程JUC系列-并發(fā)工具 Semaphore

CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么異同挟裂？

相同點(diǎn)：都能阻塞一個(gè)或一組線程，直到某個(gè)預(yù)設(shè)的條件達(dá)成發(fā)生揍诽，再統(tǒng)一出發(fā)诀蓉。
但是它們也有很多不同點(diǎn)栗竖，具體如下。

作用對象不同：CyclicBarrier 要等固定數(shù)量的線程都到達(dá)了柵欄位置才能繼續(xù)執(zhí)行渠啤，而 CountDownLatch 只需等待數(shù)字倒數(shù)到 0狐肢，也就是說 CountDownLatch 作用于事件，但 CyclicBarrier 作用于線程沥曹；CountDownLatch 是在調(diào)用了 countDown 方法之后把數(shù)字倒數(shù)減 1份名，而 CyclicBarrier 是在某線程開始等待后把計(jì)數(shù)減 1。
可重用性不同：CountDownLatch 在倒數(shù)到 0 并且觸發(fā)門閂打開后妓美，就不能再次使用了同窘，除非新建一個(gè)新的實(shí)例；而 CyclicBarrier 可以重復(fù)使用部脚。CyclicBarrier還可以隨時(shí)調(diào)用 reset 方法進(jìn)行重置想邦，如果重置時(shí)有線程已經(jīng)調(diào)用了 await 方法并開始等待，那么這些線程則會(huì)拋出 BrokenBarrierException異常委刘。
執(zhí)行動(dòng)作不同：CyclicBarrier 有執(zhí)行動(dòng)作 barrierAction丧没，而 CountDownLatch沒這個(gè)功能。

CountDownLatch锡移、CyclicBarrier呕童、Semaphore的區(qū)別如下。

CountDownLatch和CyclicBarrier都用于實(shí)現(xiàn)多線程之間的相互等待淆珊，但二者的關(guān)注點(diǎn)不同夺饲。CountDownLatch主要用于主線程等待其他子線程任務(wù)均執(zhí)行完畢后再執(zhí)行接下來的業(yè)務(wù)邏輯單元，而CyclicBarrier主要用于一組線程互相等待大家都達(dá)到某個(gè)狀態(tài)后施符，再同時(shí)執(zhí)行接下來的業(yè)務(wù)邏輯單元往声。此外，CountDownLatch是不可以重用的戳吝，而CyclicBarrier是可以重用的浩销。
Semaphore和Java中的鎖功能類似，主要用于控制資源的并發(fā)訪問听哭。

locks

公平鎖與非公平鎖

ReentrantLock支持公平鎖和非公平鎖兩種方式慢洋。公平鎖指鎖的分配和競爭機(jī)制是公平的，即遵循先到先得原則陆盘。非公平鎖指JVM遵循隨機(jī)普筹、就近原則分配鎖的機(jī)制。ReentrantLock通過在構(gòu)造函數(shù)ReentrantLock(boolean fair)中傳遞不同的參數(shù)來定義不同類型的鎖隘马，默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)是非公平鎖太防。這是因?yàn)椋枪芥i雖然放棄了鎖的公平性祟霍，但是執(zhí)行效率明顯高于公平鎖杏头。如果系統(tǒng)沒有特殊的要求盈包，一般情況下建議使用非公平鎖。

synchronized 和 lock 有什么區(qū)別醇王？

synchronized 可以給類呢燥，方法，代碼塊加鎖寓娩，而lock 只能給代碼塊加鎖叛氨。
synchronized 不需要手動(dòng)獲取鎖和釋放鎖，使用簡單棘伴，發(fā)生異常會(huì)自動(dòng)釋放鎖寞埠，不會(huì)造成死鎖，而 lock 需要手動(dòng)自己加鎖和釋放鎖焊夸，如果使用不當(dāng)沒有 unLock 去釋放鎖仁连，就會(huì)造成死鎖。
通過 lock 可以知道有沒有成功獲取鎖阱穗，而 synchronized 無法辦到饭冬。

synchronized 和 Lock 如何選擇？

synchronized 和Lock 都是用來保護(hù)資源線程安全的揪阶。
都保證了可見性和互斥性昌抠。
synchronized 和 ReentrantLock都擁有可重入的特點(diǎn)。

不同點(diǎn)：

用法（lock 需要配合finally ）
ReentrantLock可響應(yīng)中斷鲁僚、可輪回炊苫，為處理鎖提供了更多的靈活性
ReentrantLock通過Condition可以綁定多個(gè)條件
加解鎖順序（）
synchronized 鎖不夠靈活
是否可以設(shè)置公平/非公平
二者的底層實(shí)現(xiàn)不一樣：synchronized是同步阻塞，采用的是悲觀并發(fā)策略冰沙；Lock是同步非阻塞侨艾，采用的是樂觀并發(fā)策略。

使用

如果能不用最好既不使用 Lock 也不使用 synchronized倦淀。
如果 synchronized關(guān)鍵字適合你的程序蒋畜，這樣可以減少編寫代碼的數(shù)量，減少出錯(cuò)的概率
如果特別需要 Lock 的特殊功能撞叽，比如嘗試獲取鎖、可中斷插龄、超時(shí)功能等愿棋，才使用 Lock。

Lock接口的主要方法

void lock():獲取鎖均牢，調(diào)用該方法當(dāng)前線程將會(huì)獲取鎖糠雨，當(dāng)鎖獲得后，從該方法返回
void lockInterruptibly() throws InterruptedException:可中斷地獲取鎖徘跪，和lock方法地不同之處在于該方法會(huì)響應(yīng)中斷甘邀，即在鎖的獲取中可以中斷當(dāng)前線程
boolean tryLock(): 嘗試非阻塞地獲取鎖琅攘，調(diào)用該方法后立刻返回，如果能夠獲取則返回 true 否則返回false
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit):超時(shí)地獲取鎖松邪，當(dāng)前線程在以下 3 種情況下會(huì)返回：
- 當(dāng)前線程在超時(shí)時(shí)間內(nèi)獲得了鎖
- 當(dāng)前線程在超時(shí)時(shí)間被中斷
- 超時(shí)時(shí)間結(jié)束后坞琴，返回 false
void unlock(): 釋放鎖
Condition newCondition():獲取鎖等待通知組件，該組件和當(dāng)前的鎖綁定逗抑，當(dāng)前線程只有獲得了鎖剧辐，才能調(diào)用該組件的 wait() 方法，而調(diào)用后邮府，當(dāng)前線程將釋放鎖荧关。

tryLock、lock和lockInterruptibly的區(qū)別

tryLock褂傀、lock和lockInterruptibly的區(qū)別如下忍啤。

tryLock若有可用鎖，則獲取該鎖并返回true仙辟，否則返回false檀轨，不會(huì)有延遲或等待；tryLock(long timeout, TimeUnit unit)可以增加時(shí)間限制欺嗤，如果超過了指定的時(shí)間還沒獲得鎖参萄，則返回 false。
lock若有可用鎖煎饼，則獲取該鎖并返回true讹挎，否則會(huì)一直等待直到獲取可用鎖。
在鎖中斷時(shí)lockInterruptibly會(huì)拋出異常吆玖，lock不會(huì)筒溃。

突擊并發(fā)編程JUC系列-ReentrantLock

ReentrantReadWriteLock 讀寫鎖的獲取規(guī)則

要么是一個(gè)或多個(gè)線程同時(shí)有讀鎖，要么是一個(gè)線程有寫鎖沾乘，但是兩者不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)怜奖。也可以總結(jié)為：讀讀共享、其他都互斥（寫寫互斥翅阵、讀寫互斥歪玲、寫讀互斥）

ReentrantLock 適用于一般場合，ReadWriteLock 適用于讀多寫少的情況掷匠，合理使用可以進(jìn)一步提高并發(fā)效率滥崩。

突擊并發(fā)編程JUC系列-ReentrantReadWriteLock

讀鎖應(yīng)該插隊(duì)嗎？什么是讀寫鎖的升降級(jí)讹语？

ReentrantReadWriteLock 的實(shí)現(xiàn)選擇了“不允許插隊(duì)”的策略钙皮，這就大大減小了發(fā)生“饑餓”的概率。

插隊(duì)策略

公平策略下，只要隊(duì)列里有線程已經(jīng)在排隊(duì)短条，就不允許插隊(duì)导匣。
非公平策略下：
- 如果允許讀鎖插隊(duì)，那么由于讀鎖可以同時(shí)被多個(gè)線程持有茸时，所以可能造成源源不斷的后面的線程一直插隊(duì)成功贡定，導(dǎo)致讀鎖一直不能完全釋放，從而導(dǎo)致寫鎖一直等待屹蚊，為了防止“饑餓”厕氨，在等待隊(duì)列的頭結(jié)點(diǎn)是嘗試獲取寫鎖的線程的時(shí)候，不允許讀鎖插隊(duì)汹粤。
- 寫鎖可以隨時(shí)插隊(duì)命斧，因?yàn)閷戞i并不容易插隊(duì)成功，寫鎖只有在當(dāng)前沒有任何其他線程持有讀鎖和寫鎖的時(shí)候嘱兼，才能插隊(duì)成功国葬，同時(shí)寫鎖一旦插隊(duì)失敗就會(huì)進(jìn)入等待隊(duì)列，所以很難造成“饑餓”的情況芹壕，允許寫鎖插隊(duì)是為了提高效率汇四。

升降級(jí)策略：只能從寫鎖降級(jí)為讀鎖，不能從讀鎖升級(jí)為寫鎖踢涌。

怎么防止死鎖通孽？

盡量使用 tryLock(long timeout,TimeUnit unit) 的方法（ReentrantLock 、ReenttranReadWriteLock）設(shè)置超時(shí)時(shí)間睁壁，超時(shí)可以退出防止死鎖背苦。
盡量使用java.util.concurrent并發(fā)類代替手寫鎖。
盡量降低鎖的使用粒度潘明，盡量不要幾個(gè)功能用同一把鎖行剂。
盡量減少同步的代碼塊。

Condition 類和 Object 類鎖方法區(qū)別區(qū)別

Condition類的 awiat 方法和 Object 類的wait方法等效
Condition 類的 signal方法和 Object 類的notify 方法等效
Condition 類的 signalAll 方法和 Object 類的 notifyAll 方法等效
ReentrantLock 類可以喚醒指定條件的線程钳降，而 object 的喚醒是隨機(jī)的

并發(fā)容器

為什么 ConcurrentHashMap 比 HashTable 效率要高厚宰？

HashTable 使用一把鎖（鎖住整個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)）處理并發(fā)問題，多個(gè)線程競爭一把鎖遂填，容易阻塞铲觉；
ConcurrentHashMap
- JDK 1.7 中使用分段鎖（ReentrantLock + Segment + HashEntry），相當(dāng)于把一個(gè)HashMap 分成多個(gè)段城菊，每段分配一把鎖备燃，這樣支持多線程訪問。鎖粒度：基于 Segment凌唬，包含多個(gè) HashEntry。
- JDK 1.8中使用 CAS + synchronized + Node + 紅黑樹。鎖粒度：Node（首結(jié)點(diǎn)）（實(shí)現(xiàn) Map.Entry）客税。鎖粒度降低了况褪。

ConcurrentHashMap JDK 1.7/JDK 1.8

JDK 1.7 結(jié)構(gòu)

JDK 1.7 中的ConcurrentHashMap 內(nèi)部進(jìn)行了 Segment分段，Segment 繼承了 ReentrantLock更耻，可以理解為一把鎖测垛，各個(gè) Segment 之間都是相互獨(dú)立上鎖的，互不影響秧均。
相比于之前的 Hashtable 每次操作都需要把整個(gè)對象鎖住而言食侮，大大提高了并發(fā)效率。因?yàn)樗逆i與鎖之間是獨(dú)立的目胡，而不是整個(gè)對象只有一把鎖锯七。
每個(gè) Segment 的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與 HashMap 類似，仍然是數(shù)組和鏈表組成的拉鏈法結(jié)構(gòu)誉己。默認(rèn)有 0~15 共 16 個(gè) Segment眉尸，所以最多可以同時(shí)支持 16 個(gè)線程并發(fā)操作（操作分別分布在不同的 Segment 上）。16 這個(gè)默認(rèn)值可以在初始化的時(shí)候設(shè)置為其他值巨双，但是一旦確認(rèn)初始化以后噪猾，是不可以擴(kuò)容的。

JDK 1.8 結(jié)構(gòu)

圖中的節(jié)點(diǎn)有三種類型：

第一種是最簡單的筑累，空著的位置代表當(dāng)前還沒有元素來填充袱蜡。
第二種就是和 HashMap 非常類似的拉鏈法結(jié)構(gòu)，在每一個(gè)槽中會(huì)首先填入第一個(gè)節(jié)點(diǎn)慢宗，但是后續(xù)如果計(jì)算出相同的 Hash 值坪蚁，就用鏈表的形式往后進(jìn)行延伸。
第三種結(jié)構(gòu)就是紅黑樹結(jié)構(gòu)婆廊，這是 Java 7 的 ConcurrentHashMap 中所沒有的結(jié)構(gòu)迅细，在此之前我們可能也很少接觸這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

鏈表長度大于某一個(gè)閾值（默認(rèn)為 8），滿足容量從鏈表的形式轉(zhuǎn)化為紅黑樹的形式淘邻。
紅黑樹是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都帶有顏色屬性的二叉查找樹茵典，顏色為紅色或黑色，紅黑樹的本質(zhì)是對二叉查找樹 BST 的一種平衡策略宾舅，我們可以理解為是一種平衡二叉查找樹统阿，查找效率高，會(huì)自動(dòng)平衡筹我，防止極端不平衡從而影響查找效率的情況發(fā)生扶平，紅黑樹每個(gè)節(jié)點(diǎn)要么是紅色，要么是黑色蔬蕊，但根節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)是黑色的结澄。

ConcurrentHashMap 中 get 的過程

計(jì)算 Hash 值，并由此值找到對應(yīng)的槽點(diǎn)；
如果數(shù)組是空的或者該位置為 null麻献，那么直接返回 null 就可以了们妥；
如果該位置處的節(jié)點(diǎn)剛好就是我們需要的，直接返回該節(jié)點(diǎn)的值勉吻；
如果該位置節(jié)點(diǎn)是紅黑樹或者正在擴(kuò)容监婶，就用 find 方法繼續(xù)查找；
否則那就是鏈表齿桃，就進(jìn)行遍歷鏈表查找

ConcurrentHashMap 中 put 的過程

判斷 Node[] 數(shù)組是否初始化惑惶，沒有則進(jìn)行初始化操作
通過 hash 定位數(shù)組的索引坐標(biāo)，是否有 Node 節(jié)點(diǎn)短纵，如果沒有則使用 CAS 進(jìn)行添加（鏈表的頭節(jié)點(diǎn)）带污，添加失敗則進(jìn)入下次循環(huán)。
檢查到內(nèi)部正在擴(kuò)容踩娘，就幫助它一塊擴(kuò)容刮刑。
如果 f != null ，則使用 synchronized 鎖住 f 元素（鏈表/紅黑二叉樹的頭元素）
- 如果是 Node （鏈表結(jié)構(gòu)）則執(zhí)行鏈表的添加操作
- 如果是 TreeNode （樹形結(jié)構(gòu)）則執(zhí)行樹添加操作养渴。
判斷鏈表長度已經(jīng)達(dá)到臨界值 8 雷绢，當(dāng)然這個(gè) 8 是默認(rèn)值，大家也可以去做調(diào)整理卑，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)超過這個(gè)值就需要把鏈表轉(zhuǎn)換為樹結(jié)構(gòu)翘紊。

突擊并發(fā)編程JUC系列-并發(fā)容器ConcurrentHashMap

什么是阻塞隊(duì)列?

阻塞隊(duì)列（BlockingQueue）是一個(gè)支持兩個(gè)附加操作的隊(duì)列。這兩個(gè)附加的操作支持阻塞的插入和移除方法藐唠。

支持阻塞的插入方法：意思是當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)帆疟，隊(duì)列會(huì)阻塞插入元素的線程，直到隊(duì)列不滿宇立。
支持阻塞的移除方法：意思是在隊(duì)列為空時(shí)踪宠，獲取元素的線程會(huì)等待隊(duì)列變?yōu)榉强铡?/li>

阻塞隊(duì)列常用于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的場景，生產(chǎn)者是向隊(duì)列里添加元素的線程妈嘹，消費(fèi)者是從隊(duì)列里取元素的線程柳琢。阻塞隊(duì)列就是生產(chǎn)者用來存放元素、消費(fèi)者用來獲取元素的容器润脸。

列舉幾個(gè)常見的阻塞隊(duì)列

ArrayBlockingQueue：一個(gè)由數(shù)組結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列柬脸。
LinkedBlockingQueue：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的有界阻塞隊(duì)列。
PriorityBlockingQueue：一個(gè)支持優(yōu)先級(jí)排序的無界阻塞隊(duì)列毙驯。
DelayQueue：一個(gè)使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的無界阻塞隊(duì)列倒堕。
SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列。
LinkedTransferQueue：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的無界阻塞隊(duì)列爆价。
LinkedBlockingDeque：一個(gè)由鏈表結(jié)構(gòu)組成的雙向阻塞隊(duì)列垦巴。

突擊并發(fā)編程JUC系列-阻塞隊(duì)列 BlockingQueue

線程池

使用線程池的優(yōu)勢

Java 中的線程池是運(yùn)用場景最多的并發(fā)框架媳搪，幾乎所有需要異步或并發(fā)執(zhí)行任務(wù)的程序都可以使用線程池。

降低資源消耗魂那。 通過重復(fù)利用已創(chuàng)建的線程降低線程創(chuàng)建和銷毀造成的消耗蛾号。
提高響應(yīng)速度稠项。 當(dāng)任務(wù)到達(dá)時(shí)涯雅，任務(wù)可以不需要等到線程創(chuàng)建就能立即執(zhí)行。
提高線程的可管理性展运。 線程是稀缺資源活逆，如果無限制地創(chuàng)建，不僅會(huì)消耗系統(tǒng)資源拗胜，還會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性蔗候，使用線程池可以進(jìn)行統(tǒng)一分配、調(diào)優(yōu)和監(jiān)控埂软。但是锈遥，要做到合理利用線程池，必須對其實(shí)現(xiàn)原理了如指掌勘畔。

線程池的實(shí)現(xiàn)原理

當(dāng)提交一個(gè)新任務(wù)到線程池時(shí)所灸，線程池的處理流程如下：

線程池判斷核心線程池里的線程是否都在執(zhí)行任務(wù)。如果不是炫七，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)爬立。如果核心線程池里的線程都在執(zhí)行任務(wù)，則進(jìn)入下個(gè)流程万哪。
線程池判斷工作隊(duì)列是否已經(jīng)滿侠驯。如果工作隊(duì)列沒有滿，則將新提交的任務(wù)存儲(chǔ)在這個(gè)工作隊(duì)列里奕巍。如果工作隊(duì)列滿了吟策，則進(jìn)入下個(gè)流程。
線程池判斷線程池的線程是否都處于工作狀態(tài)的止。如果沒有檩坚，則創(chuàng)建一個(gè)新的工作線程來執(zhí)行任務(wù)。如果已經(jīng)滿了冲杀，則交給飽和策略來處理這個(gè)任務(wù)效床。

ThreadPoolExecutor執(zhí)行execute()方法的示意圖如下:

ThreadPoolExecutor執(zhí)行execute方法分下面 4 種情況:

1、如果當(dāng)前運(yùn)行的線程少于corePoolSize权谁，則創(chuàng)建新線程來執(zhí)行任務(wù)（注意剩檀，執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖）。
2旺芽、如果運(yùn)行的線程等于或多于corePoolSize沪猴，則將任務(wù)加入BlockingQueue辐啄。
3、如果無法將任務(wù)加入BlockingQueue（隊(duì)列已滿）运嗜，則創(chuàng)建新的線程來處理任務(wù)（注意壶辜，執(zhí)行這一步驟需要獲取全局鎖）廓鞠。
4刻帚、如果創(chuàng)建新線程將使當(dāng)前運(yùn)行的線程超出maximumPoolSize，任務(wù)將被拒絕浓恶，并調(diào)用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法奋救。

ThreadPoolExecutor采取上述步驟的總體設(shè)計(jì)思路岭参，是為了在執(zhí)行execute()方法時(shí)，盡可能地避免獲取全局鎖（那將會(huì)是一個(gè)嚴(yán)重的可伸縮瓶頸）尝艘。在ThreadPoolExecutor完成預(yù)熱之后（當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)大于等于corePoolSize）演侯，幾乎所有的execute()方法調(diào)用都是執(zhí)行步驟 2，而步驟2不需要獲取全局鎖背亥。

創(chuàng)建線程有三種方式：

繼承 Thread 重寫 run 方法
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口
實(shí)現(xiàn) Callable 接口（有返回值）

線程有哪些狀態(tài)秒际？

NEW（初始），新建狀態(tài)狡汉，線程被創(chuàng)建出來娄徊，但尚未啟動(dòng)時(shí)的線程狀態(tài)；
RUNNABLE（就緒狀態(tài)）轴猎，表示可以運(yùn)行的線程狀態(tài)嵌莉，它可能正在運(yùn)行，或者是在排隊(duì)等待操作系統(tǒng)給它分配 CPU 資源捻脖；
BLOCKED（阻塞）锐峭，阻塞等待鎖的線程狀態(tài)，表示處于阻塞狀態(tài)的線程正在等待監(jiān)視器鎖可婶，比如等待執(zhí)行 synchronized 代碼塊或者使用 synchronized 標(biāo)記的方法沿癞；
WAITING（等待），等待狀態(tài)矛渴，一個(gè)處于等待狀態(tài)的線程正在等待另一個(gè)線程執(zhí)行某個(gè)特定的動(dòng)作椎扬，比如，一個(gè)線程調(diào)用了 Object.wait()方法具温，那它就在等待另一個(gè)線程調(diào)用 Object.notify() 或 Object.notifyAll()方法蚕涤；
TIMED_WAITING（超時(shí)等待），計(jì)時(shí)等待狀態(tài)铣猩，和等待狀態(tài)（WAITING）類似揖铜，它只是多了超時(shí)時(shí)間，比如調(diào)用了有超時(shí)時(shí)間設(shè)置的方法 Object.wait(long timeout)和 Thread.join(long timeout)等這些方法時(shí)达皿，它才會(huì)進(jìn)入此狀態(tài)天吓；
TERMINATED贿肩，終止?fàn)顟B(tài)，表示線程已經(jīng)執(zhí)行完成龄寞。

線程池的狀態(tài)有那些汰规？

running：這是最正常的狀態(tài)，接受新的任務(wù)物邑，處理等待隊(duì)列中的任務(wù)溜哮。
shutdown：不接受新的任務(wù)提交，但是會(huì)繼續(xù)處理等待隊(duì)列中的任務(wù)拂封。
stop：不接受新的任務(wù)提交茬射，不再處理等待隊(duì)列中的任務(wù)，中斷正在執(zhí)行任務(wù)的線程冒签。
tidying：所有的任務(wù)都銷毀了，workcount 為 0钟病，線程池的狀態(tài)再轉(zhuǎn)換 tidying 狀態(tài)時(shí)萧恕，會(huì)執(zhí)行鉤子方法 terminated()。
terminated：terminated() 方法結(jié)束后肠阱，線程池的狀態(tài)就會(huì)變成這個(gè)票唆。

線程池中 sumbit() 和 execute() 方法有什么區(qū)別？

execute(): 只能執(zhí)行 Runable 類型的任務(wù)屹徘。
submit() 可以執(zhí)行 Runable 和Callable類型的任務(wù)走趋。

? Callable 類型的任務(wù)可以獲取執(zhí)行的返回值，而 Runnable 執(zhí)行無返回值噪伊。

線程池創(chuàng)建的方式

newSingleThreadExecutor(): 他的特點(diǎn)是在于線程數(shù)目被限制位1：操作一個(gè)無界的工作隊(duì)列簿煌，所以它保證了所有的任務(wù)的都是順序執(zhí)行，最多會(huì)有一個(gè)任務(wù)處于活動(dòng)狀態(tài)鉴吹，并且不允許使用者改動(dòng)線程池實(shí)例姨伟，因此可以避免其改變線程數(shù)目。
newCachedThreadPool():它是一種用來處理大量短時(shí)間工作任務(wù)的線程豆励，具有幾個(gè)鮮明的特點(diǎn)夺荒，它會(huì)試圖緩存線程并重用，當(dāng)無緩存線程可用時(shí)良蒸，就會(huì)創(chuàng)建新的工作線程技扼，如果線程閑置的時(shí)間超過 60 秒，則被終止并移除緩存嫩痰；長時(shí)間閑置時(shí)剿吻，這種線程池不會(huì)消耗什么資源，其內(nèi)部使用 synchronousQueue 作為工作隊(duì)列始赎。
newFixedThreadPool(int nThreads) ：重用指定數(shù)目 nThreads 的線程和橙，其背后使用的無界的工作隊(duì)列仔燕，任何時(shí)候最后有 nThreads 個(gè)工作線程活動(dòng)的，這意味著如果任務(wù)數(shù)量超過了活動(dòng)隊(duì)列數(shù)目魔招，將在工作隊(duì)列中等待空閑線程出現(xiàn)晰搀，如果有工作線程退出，將會(huì)有新的工作線程被創(chuàng)建办斑，以補(bǔ)足指定的數(shù)目 nThreads外恕。
newSingleThreadScheduledExecutor(): 創(chuàng)建單線程池，返回ScheduleExecutorService 可以進(jìn)行定時(shí)或周期性的工作強(qiáng)度乡翅。
newScheduleThreadPool(int corePoolSize): 和 newSingleThreadSceduleExecutor() 類似鳞疲，創(chuàng)建的ScheduledExecutorService可以進(jìn)行定時(shí)或周期的工作調(diào)度，區(qū)別在于單一工作線程還是工作線程蠕蚜。
newWorkStrealingPool(int parallelism):這是一個(gè)經(jīng)常被人忽略的線程池尚洽，Java 8 才加入這個(gè)創(chuàng)建方法，其內(nèi)部會(huì)構(gòu)建ForkJoinPool利用 work-strealing 算法并行的處理任務(wù)靶累，不保證處理順序腺毫。
ThreadPollExecutor ：是最原始的線程池創(chuàng)建，上面 1-3 創(chuàng)建方式都是對ThreadPoolExecutor 的封裝挣柬。

上面 7 種創(chuàng)建方式中潮酒，前 6 種通過Executors工廠方法創(chuàng)建，ThreadPoolExecutor 手動(dòng)創(chuàng)建邪蛔。

ThreadPollExecutor 構(gòu)造方法

下面介紹下 ThreadPoolExecutor 接收 7 個(gè)參數(shù)的構(gòu)造方法

/**
     * 用給定的初始參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的ThreadPoolExecutor急黎。
     */
    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//線程池的核心線程數(shù)量
                              int maximumPoolSize,//線程池的最大線程數(shù)
                              long keepAliveTime,//當(dāng)線程數(shù)大于核心線程數(shù)時(shí)，多余的空閑線程存活的最長時(shí)間
                              TimeUnit unit,//時(shí)間單位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,//任務(wù)隊(duì)列
                              ThreadFactory threadFactory,//線程工廠
                              RejectedExecutionHandler handler//拒絕策略
                               )

corePoolSize : 核心線程數(shù)線程數(shù)定義了最小可以同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量侧到。
maximumPoolSize : 當(dāng)隊(duì)列中存放的任務(wù)達(dá)到隊(duì)列容量的時(shí)候勃教，當(dāng)前可以同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量變?yōu)樽畲缶€程數(shù)。
workQueue: 當(dāng)新任務(wù)來的時(shí)候會(huì)先判斷當(dāng)前運(yùn)行的線程數(shù)量是否達(dá)到核心線程數(shù)床牧，如果達(dá)到的話荣回，信任就會(huì)被存放在隊(duì)列中。
keepAliveTime:線程活動(dòng)保持時(shí)間,當(dāng)線程池中的線程數(shù)量大于 corePoolSize 的時(shí)候戈咳，如果這時(shí)沒有新的任務(wù)提交心软，核心線程外的線程不會(huì)立即銷毀，而是會(huì)等待著蛙，直到等待的時(shí)間超過了 keepAliveTime才會(huì)被回收銷毀删铃；
unit : keepAliveTime 參數(shù)的時(shí)間單位。
threadFactory : 任務(wù)隊(duì)列踏堡，用于保存等待執(zhí)行的任務(wù)的阻塞隊(duì)列猎唁。可以選擇以下幾個(gè)阻塞隊(duì)列顷蟆。
- ArrayBlockingQueue：是一個(gè)基于數(shù)組結(jié)構(gòu)的有界阻塞隊(duì)列诫隅，此隊(duì)列按 FIFO（先進(jìn)先出）原則對元素進(jìn)行排序腐魂。
- LinkedBlockingQueue：一個(gè)基于鏈表結(jié)構(gòu)的阻塞隊(duì)列，此隊(duì)列按FIFO排序元素逐纬，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue蛔屹。靜態(tài)工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個(gè)隊(duì)列。
- SynchronousQueue：一個(gè)不存儲(chǔ)元素的阻塞隊(duì)列豁生。每個(gè)插入操作必須等到另一個(gè)線程調(diào)用移除操作兔毒，否則插入操作一直處于阻塞狀態(tài)，吞吐量通常要高于Linked-BlockingQueue甸箱，靜態(tài)工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個(gè)隊(duì)列育叁。
- PriorityBlockingQueue：一個(gè)具有優(yōu)先級(jí)的無限阻塞隊(duì)列。
handler :飽和策略(又稱拒絕策略)芍殖。當(dāng)隊(duì)列和線程池都滿了豪嗽，說明線程池處于飽和狀態(tài)，那么必須采取一種策略處理提交的新任務(wù)围小。這個(gè)策略默認(rèn)情況下是AbortPolicy昵骤，表示無法處理新任務(wù)時(shí)拋出異常。在JDK 1.5 中 Java 線程池框架提供了以下4種策略肯适。
- AbortPolicy：直接拋出異常。
- CallerRunsPolicy：只用調(diào)用者所在線程來運(yùn)行任務(wù)成榜。
- DiscardOldestPolicy：丟棄隊(duì)列里最近的一個(gè)任務(wù)框舔，并執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。
- DiscardPolicy：不處理赎婚，丟棄掉

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