面试官问：“在项目中用过多线程吗？”你就把这个案例讲给他听！

在面试当中，有时候会问到你在项目中用过多线程么？

对于普通的应届生或者工作时间不长的初级开发 ？？？—— crud仔流下了没有技术的眼泪。

博主这里整理了项目中用到了多线程的一个简单的实例，希望能对你有所启发。

多线程开发实例

应用背景

应用的背景非常简单，博主做的项目是一个审核类的项目，审核的数据需要推送给第三方监管系统，这只是一个很简单的对接，但是存在一个问题。

我们需要推送的数据大概三十万条，但是第三方监管提供的接口只支持单条推送（别问为什么不支持批量，问就是没讨撕论比好过）。可以估算一下，三十万条数据，一条数据按3秒算，大概需要250（为什么恰好会是这个数）个小时。

所以就考虑到引入多线程来进行并发操作，降低数据推送的时间，提高数据推送的实时性。

设计要点

防止重复

我们推送给第三方的数据肯定是不能重复推送的，必须要有一个机制保证各个线程推送数据的隔离。

这里有两个思路：

• 1. 将所有数据取到集合（内存）中，然后进行切割，每个线程推送不同段的数据
• 1. 利用 数据库分页的方式，每个线程取 [start,limit] 区间的数据推送，我们需要保证start的一致性

这里采用了第二种方式，因为考虑到可能数据量后续会继续增加，把所有数据都加载到内存中，可能会有比较大的内存占用。

失败机制

我们还得考虑到线程推送数据失败的情况。

如果是自己的系统，我们可以把多线程调用的方法抽出来加一个事务，一个线程异常，整体回滚。

但是是和第三方的对接，我们都没法做事务的，所以，我们采用了直接在数据库记录失败状态的方法，可以在后面用其它方式处理失败的数据。

线程池选择

在实际使用中，我们肯定是要用到线程池来管理线程，关于线程池，我们常用 ThreadPoolExecutor提供的线程池服务，SpringBoot中同样也提供了线程池异步的方式，虽然SprignBoot异步可能更方便一点，但是使用ThreadPoolExecutor更加直观地控制线程池，所以我们直接使用ThreadPoolExecutor构造方法创建线程池。

大概的技术设计示意图：

核心代码

上面叭叭了一堆，到了show you code的环节了。我将项目里的代码抽取出来，简化出了一个示例。

核心代码如下：

/**
 * @Author 三分恶
 * @Date 2021/3/5
 * @Description
 */
@Service
public class PushProcessServiceImpl implements PushProcessService {
    @Autowired
    private PushUtil pushUtil;
    @Autowired
    private PushProcessMapper pushProcessMapper;

    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PushProcessServiceImpl.class);

    //每个线程每次查询的条数
    private static final Integer LIMIT = 5000;
    //起的线程数
    private static final Integer THREAD_NUM = 5;
    //创建线程池
    ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREAD_NUM, THREAD_NUM * 2, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(100));

    @Override
    public void pushData() throws ExecutionException, InterruptedException {
        //计数器，需要保证线程安全
        int count = 0;
        //未推送数据总数
        Integer total = pushProcessMapper.countPushRecordsByState(0);
        logger.info("未推送数据条数：{}", total);
        //计算需要多少轮
        int num = total / (LIMIT * THREAD_NUM) + 1;
        logger.info("要经过的轮数:{}", num);
        //统计总共推送成功的数据条数
        int totalSuccessCount = 0;
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            //接收线程返回结果
            List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>(32);
            //起THREAD_NUM个线程并行查询更新库，加锁
            for (int j = 0; j < THREAD_NUM; j++) {
                synchronized (PushProcessServiceImpl.class) {
                    int start = count * LIMIT;
                    count++;
                    //提交线程，用数据起始位置标识线程
                    Future<Integer> future = pool.submit(new PushDataTask(start, LIMIT, start));
                    //先不取值，防止阻塞,放进集合
                    futureList.add(future);
                }
            }
            //统计本轮推送成功数据
            for (Future f : futureList) {
                totalSuccessCount = totalSuccessCount + (int) f.get();
            }
        }
        //更新推送标志
        pushProcessMapper.updateAllState(1);
        logger.info("推送数据完成，需推送数据:{},推送成功：{}", total, totalSuccessCount);
    }

    /**
     * 推送数据线程类
     */
    class PushDataTask implements Callable<Integer> {
        int start;
        int limit;
        int threadNo;   //线程编号

        PushDataTask(int start, int limit, int threadNo) {
            this.start = start;
            this.limit = limit;
            this.threadNo = threadNo;
        }

        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            int count = 0;
            //推送的数据
            List<PushProcess> pushProcessList = pushProcessMapper.findPushRecordsByStateLimit(0, start, limit);
            if (CollectionUtils.isEmpty(pushProcessList)) {
                return count;
            }
            logger.info("线程{}开始推送数据", threadNo);
            for (PushProcess process : pushProcessList) {
                boolean isSuccess = pushUtil.sendRecord(process);
                if (isSuccess) {   //推送成功
                    //更新推送标识
                    pushProcessMapper.updateFlagById(process.getId(), 1);
                    count++;
                } else {  //推送失败
                    pushProcessMapper.updateFlagById(process.getId(), 2);
                }
            }
            logger.info("线程{}推送成功{}条", threadNo, count);
            return count;
        }
    }
}

代码很长，我们简单说一下关键的地方：

• 线程创建：线程内部类选择了实现Callable接口，这样方便获取线程任务执行的结果，在示例里用于统计线程推送成功的数量

 class PushDataTask implements Callable<Integer> {

• 使用 ThreadPoolExecutor 创建线程池，

  //创建线程池
      ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(THREAD_NUM, THREAD_NUM * 2, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(100));

主要构造参数如下：

​ - corePoolSize：线程核心参数选择了5

​ - maximumPoolSize：最大线程数选择了核心线程数2倍数

​ - keepAliveTime：非核心闲置线程存活时间直接置为0

​ - unit：非核心线程保持存活的时间选择了 TimeUnit.SECONDS 秒

​ - workQueue：线程池等待队列，使用 容量初始为100的 LinkedBlockingQueue阻塞队列

这里还有没写出来的线程池拒绝策略，采用了默认AbortPolicy：直接丢弃任务，抛出异常。

• 使用 synchronized 来保证线程安全，保证计数器的增加是有序的

  synchronized (PushProcessServiceImpl.class) {

• 使用集合来接收线程的运行结果，防止阻塞

List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>(32);

好了，主要的代码和简单的解析就到这里了。

关于这个简单的demo，这里只是简单地做推送数据处理。考虑一下，这个实例是不是可以用在你项目的某些地方。例如监管系统的数据校验、审计系统的数据统计、电商系统的数据分析等等，只要是有大量数据处理的地方，都可以把这个例子结合到你的项目里，这样你就有了多线程开发的经验。

完整代码仓库地址在文章底部👇👇

对线面试官

• 面试官：小伙子，不错，你这个整挺好。
• 老三：那是自然。
• 面试官：呦，小伙子，挺自信，那我得好好考考你。
• 老三：放马过来，但考无妨。

面试官：先从最简单的开始，说说什么是线程吧

要说线程，必先说进程。

进程是程序的⼀次执⾏过程，是系统运⾏程序的基本单位，因此进程是动态的。系统运⾏⼀个程序即是⼀个进程从创建，运⾏到消亡的过程。

线程与进程相似，但线程是⼀个⽐进程更⼩的执⾏单位。⼀个进程在其执⾏的过程中可以产⽣多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享进程的堆和⽅法区资源，但每个线程有⾃⼰的程序计数器、虚拟机栈和本地⽅法栈，所以系统在产⽣⼀个线程，或是在各个线程之间作切换⼯作时，负担要⽐进程⼩得多，也正因为如此，线程也被称为轻量级进程。

面试官：说说Java里怎么创建线程吧

Java里创建线程主要有三种方式：

• 继承 Thread类：Thread 类本质上是实现了 Runnable 接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方法就是通过 Thread 类的 start()实例方法。start()方法是一个 native 方法，它将启动一个新线程，并执行 run()方法。
• 实现 Runnable接口：如果自己的类已经 extends 另一个类，就无法直接 extends Thread，此时，可以实现一个Runnable 接口。
• 实现 Callable接口：实现Callable接口，重写call()方法，可以返回一个 Future类型的返回值。我在上面的例子里就是用到了这种方式。

面试官：说说线程的生命周期和状态

在Java中，线程共有六种状态：

状态	说明
NEW	初始状态：线程被创建，但还没有调用start()方法
RUNNABLE	运行状态：Java线程将操作系统中的就绪和运行两种状态笼统的称作“运行”
BLOCKED	阻塞状态：表示线程阻塞于锁
WAITING	等待状态：表示线程进入等待状态，进入该状态表示当前线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）
TIME_WAITING	超时等待状态：该状态不同于 WAITIND，它是可以在指定的时间自行返回的
TERMINATED	终止状态：表示当前线程已经执行完毕

线程在自身的生命周期中， 并不是固定地处于某个状态，而是随着代码的执行在不同的状态之间进行切换，Java线程状态变化如图示：

面试官：我看你提到了线程阻塞，那你再说说线程死锁吧

线程死锁描述的是这样⼀种情况：多个线程同时被阻塞，它们中的⼀个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被⽆限期地阻塞，因此程序不可能正常终⽌。

如下图所示，线程 A 持有资源 2，线程 B 持有资源 1，他们同时都想申请对⽅的资源，所以这两个线程就会互相等待⽽进⼊死锁状态。

产生死锁必须满足四个条件：

1. 互斥条件：该资源任意⼀个时刻只由⼀个线程占⽤。
2. 请求与保持条件：⼀个进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3. 不剥夺条件:线程已获得的资源在末使⽤完之前不能被其他线程强⾏剥夺，只有⾃⼰使⽤完毕后才释放资源。
4. 循环等待条件:若⼲进程之间形成⼀种头尾相接的循环等待资源关系。

面试官：怎么避免死锁呢？

我上⾯说了产⽣死锁的四个必要条件，为了避免死锁，我们只要破坏产⽣死锁的四个条件中的其中⼀个就可以了。

1. 破坏互斥条件 ：这个条件我们没有办法破坏，因为我们⽤锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。
2. 破坏请求与保持条件 ：⼀次性申请所有的资源。
3. 破坏不剥夺条件 ：占⽤部分资源的线程进⼀步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。
4. 破坏循环等待条件 ：靠按序申请资源来预防。按某⼀顺序申请资源，释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。

面试官：我看你的例子里用到了synchronized，说说 synchronized的用法吧

synchronized 关键字最主要的三种使⽤⽅式：

1.修饰实例⽅法: 作⽤于当前对象实例加锁，进⼊同步代码前要获得 当前对象实例的锁

synchronized void method() {
 //业务代码
}

2.修饰静态⽅法: 也就是给当前类加锁，会作⽤于类的所有对象实例 ，进⼊同步代码前要获得当前 class 的锁。因为静态成员不属于任何⼀个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的⼀个静态资源，不管 new 了多少个对象，只有⼀份）。所以，如果⼀个线程 A 调⽤⼀个实例对象的⾮静态 synchronized ⽅法，⽽线程 B 需要调⽤这个实例对象所属类的静态 synchronized ⽅法，是允许的，不会发⽣互斥现象，因为访问静态 synchronized ⽅法占⽤的锁是当前类的锁，⽽访问⾮静态 synchronized ⽅法占⽤的锁是当前实例对象锁。

synchronized void staic method() {
 //业务代码
}

3.修饰代码块 ：指定加锁对象，对给定对象/类加锁。 synchronized(this|object) 表示进⼊同步代码库前要获得给定对象的锁。 synchronized(类.class) 表示进⼊同步代码前要获得 当前 class 的锁

synchronized(this) {
 //业务代码
}

在我的例子里使用synchronized修饰代码块，给PushProcessServiceImpl类加锁，进⼊同步代码前要获得 当前 class 的锁，防止PushProcessServiceImpl类的对象在控制层调用推送数据的方法。

面试官：除了使用synchronized，还有什么办法来加锁吗？详细说一下

可以使用juc包提供的锁。Lock接口主要相关的类和接口如下。

Lock中的主要方法：

• lock：用来获取锁，如果锁被其他线程获取，进入等待状态。
• lockInterruptibly：通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态。
• tryLock：tryLock方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false。
• tryLock（long，TimeUnit）：与tryLock类似，只不过是有等待时间，在等待时间内获取到锁返回true，超时返回false。
• unlock：释放锁。

其它接口和类：

• ReetrantLock（可重入锁）：实现了Lock接口，可重入锁，内部定义了公平锁与非公平锁。可以完成synchronized 所能完成的所有工作。
• ReadWriteLock（读写锁）：

public interface ReadWriteLock {  
    Lock readLock();       //获取读锁  
    Lock writeLock();      //获取写锁  
}  

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。

• ReetrantReadWriteLock（可重入读写锁）：ReetrantReadWriteLock同样支持公平性选择，支持重进入，锁降级。

面试官：说说synchronized和Lock的区别

类别	synchronized	Lock
存在层次	Java的关键字，在jvm层面上	是一个接口，api级别
锁的释放	1、以获取锁的线程执行完同步代码，释放锁 2、线程执行发生异常，jvm会让线程释放锁	在finally中必须释放锁，不然容易造成线程死锁
锁的获取	假设A线程获得锁，B线程等待。如果A线程阻塞，B线程会一直等待	分情况而定，Lock有多个锁获取的方式，具体下面会说道，大致就是可以尝试获得锁，线程可以不用一直等待
锁状态	无法判断	可以判断
锁类型	可重入 不可中断 非公平	可重入 可判断 可公平（两者皆可）
性能	少量同步	大量同步

面试官：你提到了synchronized基于jvm层面，对这个有了解吗？

synchronized是利用java提供的原⼦性内置锁（monitor 对象），每个对象中都内置了⼀个 ObjectMonitor 对象。这种内置的并且使⽤者看不到的锁也被称为监视器锁。

<big>同步语句块</big>

synchronized 同步语句块的实现使⽤的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。

执⾏monitorenter指令时会尝试获取内置锁，如果对象没有被锁定或者已经获得了锁，锁的计数器+1。此时其他竞争锁的线程则会进⼊等待队列中。

执⾏monitorexit指令时则会把计数器-1，当计数器值为0时，则锁释放，处于等待队列中的线程再继续竞争锁。

<big> synchronized 修饰⽅法</big>

synchronized 修饰的⽅法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该⽅法是⼀个同步⽅法。JVM 通过该ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别⼀个⽅法是否声明为同步⽅法，从⽽执⾏相应的同步调⽤。

当然，二者细节略有不同，但本质上都是获取原子性内置锁。

再深入一点，synchronized实际上有两个队列waitSet和entryList。

1. 当多个线程进⼊同步代码块时，⾸先进⼊entryList
2. 有⼀个线程获取到monitor锁后，就赋值给当前线程，并且计数器+1
3. 如果线程调⽤wait⽅法，将释放锁，当前线程置为null，计数器-1，同时进⼊waitSet等待被唤醒，调⽤notify或者notifyAll之后⼜会进⼊entryList竞争锁
4. 如果线程执⾏完毕，同样释放锁，计数器-1，当前线程置为null

synchronized的优化能说一说吗？

从JDK1.6版本之后，synchronized本身也在不断优化锁的机制，有些情况下他并不会是⼀个很重量级的锁。优化机制包括⾃适应锁、⾃旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁。

锁的状态从低到⾼依次为⽆锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁，升级的过程就是从低到⾼。

自旋锁：由于⼤部分时候，锁被占⽤的时间很短，共享变量的锁定时间也很短，所有没有必要挂起线程，⽤户态和内核态的来回上下⽂切换严重影响性能。⾃旋的概念就是让线程执⾏⼀个忙循环，可以理解为就是啥也不⼲，防⽌从⽤户态转⼊内核态，⾃旋锁可以通过设置-XX:+UseSpining来开启，⾃旋的默认次数是10次，可以使⽤-XX:PreBlockSpin设置。

自适应锁：自适应锁就是自适应的自旋锁，自旋锁的时间不是固定时间，而是由前⼀次在同⼀个锁上的⾃旋时间和锁的持有者状态来决定。

锁消除：锁消除指的是JVM检测到⼀些同步的代码块，完全不存在数据竞争的场景，也就是不需要加锁，就会进⾏锁消除。

锁粗化：锁粗化指的是有很多操作都是对同⼀个对象进⾏加锁，就会把锁的同步范围扩展到整个操作序列之外。

偏向锁：当线程访问同步块获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录⾥存储偏向锁的线程ID，之后这个线程再次进⼊同步块时都不需要CAS来加锁和解锁了，偏向锁会永远偏向第⼀个获得锁的线程，如果后续没有其他线程获得过这个锁，持有锁的线程就永远不需要进⾏同步，反之，当有其他线程竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程就会释放偏向锁。可以⽤过设置-XX:+UseBiasedLocking开启偏向锁。

轻量级锁：JVM的对象的对象头中包含有⼀些锁的标志位，代码进⼊同步块的时候，JVM将会使⽤CAS⽅式来尝试获取锁，如果更新成功则会把对象头中的状态位标记为轻量级锁，如果更新失败，当前线程就尝试⾃旋来获得锁。

锁升级的过程非常复杂，简单点说，偏向锁就是通过对象头的偏向线程ID来对⽐，甚⾄都不需要CAS了，⽽轻量级锁主要就是通过CAS修改对象头锁记录和⾃旋来实现，重量级锁则是除了拥有锁的线程其他全部阻塞。

面试官：说一下CAS

CAS（Compare And Swap/Set）比较并交换，CAS 算法的过程是这样：它包含 3 个参数CAS(V,E,N)。V 表示要更新的变量(内存值)，E 表示预期值(旧的)，N 表示新值。当且仅当 V 值等于 E 值时，才会将 V 的值设为 N，如果 V 值和 E 值不同，则说明已经有其他线程做了更新，则当前线程什么都不做。最后，CAS 返回当前 V 的真实值。

CAS是一种乐观锁，它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用 CAS 操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会被挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理，CAS 操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理。

java.util.concurrent.atomic 包下的类大多是使用 CAS 操作来实现的 (AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong)。

面试官：CAS会导致什么问题？

1. ABA 问题：

比如说一个线程 one 从内存位置 V 中取出 A，这时候另一个线程 two 也从内存中取出 A，并且 two 进行了一些操作变成了 B，然后 two 又将 V 位置的数据变成 A，这时候线程 one 进行 CAS 操作发现内存中仍然是 A，然后 one 操作成功。尽管线程 one 的 CAS 操作成功，但可能存在潜藏的问题。从 Java1.5 开始 JDK 的 atomic 包里提供了一个类 AtomicStampedReference 来解决 ABA 问题。

1. 循环时间长开销大：

对于资源竞争严重（线程冲突严重）的情况，CAS 自旋的概率会比较大，从而浪费更多的 CPU 资源，效率低于 synchronized。

1. 只能保证一个共享变量的原子操作：

当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁。

面试官：能说一下说下ReentrantLock原理吗

ReentrantLock 是基于 Lock 实现的可重入锁，所有的 Lock 都是基于 AQS 实现的，AQS 和 Condition 各自维护不同的对象，在使用 Lock 和 Condition 时，其实就是两个队列的互相移动。它所提供的共享锁、互斥锁都是基于对 state 的操作。

面试官：能说一下AQS吗

AbstractQueuedSynchronizer，抽象的队列式的同步器，AQS 定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它，如常用的

ReentrantLock/Semaphore/CountDownLatch。

AQS 核⼼思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的⼯作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占⽤，那么就需要⼀套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是⽤ CLH 队列锁实现的，即将暂时获取不到锁的线程加⼊到队列中。

看个 AQS原理图：

AQS 使⽤⼀个 int 成员变量来表示同步状态，通过内置的 FIFO 队列来完成获取资源线程的排队⼯作。AQS 使⽤ CAS 对该同步状态进⾏原⼦操作实现对其值的修改。

private volatile int state;//共享变量，使⽤volatile修饰保证线程可⻅性

状态信息通过 protected 类型的 getState，setState，compareAndSetState 进⾏操作

//返回同步状态的当前值
protected final int getState() {
 return state; }
// 设置同步状态的值
protected final void setState(int newState) {
 state = newState; }
//原⼦地（CAS操作）将同步状态值设置为给定值update如果当前同步状态的值等于expect（期望值）
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
 return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

尝试加锁的时候通过CAS(CompareAndSwap)修改值，如果成功设置为1，并且把当前线程ID赋值，则代表加锁成功，⼀旦获取到锁，其他的线程将会被阻塞进⼊阻塞队列⾃旋，获得锁的线程释放锁的时候将会唤醒阻塞队列中的线程，释放锁的时候则会把state重新置为0，同时当前线程ID置为空。

面试官：能说一下Semaphore/CountDownLatch/CyclicBarrier吗

• Semaphore(信号量)-允许多个线程同时访问： synchronized 和 ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源，Semaphore(信号量)可以指定多个线程同时访问某个资源。
• CountDownLatch(倒计时器)： CountDownLatch是一个同步工具类，用来协调多个线程之间的同步。这个工具通常用来控制线程等待，它可以让某一个线程等待直到倒计时结束，再开始执行。
• CyclicBarrier(循环栅栏)： CyclicBarrier 和 CountDownLatch 非常类似，它也可以实现线程间的技术等待，但是它的功能比 CountDownLatch 更加复杂和强大。主要应用场景和 CountDownLatch 类似。CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是 CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await()方法告诉 CyclicBarrier 我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

volatile原理知道吗？

相⽐synchronized的加锁⽅式来解决共享变量的内存可⻅性问题，volatile就是更轻量的选择，他没有上下⽂切换的额外开销成本。使⽤volatile声明的变量，可以确保值被更新的时候对其他线程⽴刻可⻅。

volatile使⽤内存屏障来保证不会发⽣指令重排，解决了内存可⻅性的问题。

我们知道，线程都是从主内存中读取共享变量到⼯作内存来操作，完成之后再把结果写会主内存，但是这样就会带来可⻅性问题。举个例⼦，假设现在我们是两级缓存的双核CPU架构，包含L1、L2两级缓存。

那么，如果X变量⽤volatile修饰的话，当线程A再次读取变量X的话，CPU就会根据缓存⼀致性协议强制线程A重新从主内存加载最新的值到⾃⼰的⼯作内存，⽽不是直接⽤缓存中的值。

再来说内存屏障的问题，volatile修饰之后会加⼊不同的内存屏障来保证可⻅性的问题能正确执⾏。这⾥写的屏障基于书中提供的内容，但是实际上由于CPU架构不同，重排序的策略不同，提供的内存屏障也不⼀样，⽐如x86平台上，只有StoreLoad⼀种内存屏障。

1. StoreStore屏障，保证上⾯的普通写不和volatile写发⽣重排序
2. StoreLoad屏障，保证volatile写与后⾯可能的volatile读写不发⽣重排序
3. LoadLoad屏障，禁⽌volatile读与后⾯的普通读重排序
4. LoadStore屏障，禁⽌volatile读和后⾯的普通写重排序

面试官：说说你对Java内存模型（JMM）的理解，为什么要用JMM

本身随着CPU和内存的发展速度差异的问题，导致CPU的速度远快于内存，所以现在的CPU加⼊了⾼速缓存，⾼速缓存⼀般可以分为L1、L2、L3三级缓存。基于上⾯的例⼦我们知道了这导致了缓存⼀致性的问题，所以加⼊了缓存⼀致性协议，同时导致了内存可⻅性的问题，⽽编译器和CPU的重排序导致了原⼦性和有序性的问题，JMM内存模型正是对多线程操作下的⼀系列规范约束，通过JMM我们才屏蔽了不同硬件和操作系统内存的访问差异，这样保证了Java程序在不同的平台下达到⼀致的内存访问效果，同时也是保证在⾼效并发的时候程序能够正确执⾏。

面试官：看你用到了线程池，能说说为什么吗

1. 提高线程的利用率，降低资源的消耗。
2. 提高响应速度，线程的创建时间为T1，执行时间T2，销毁时间T3，用线程池可以免去T1和T3的时间。
3. 便于统一管理线程对象
4. 可控制最大并发数

面试官：能说一下线程池的核心参数吗？

来看一ThreadPoolExecutor的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                         int maximumPoolSize,
                         long keepAliveTime,
                         TimeUnit unit,
                        BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                        ThreadFactory threadFactory,
                        RejectedExecutionHandler handler) 

• 核⼼线程数corePoolSize :此值是用来初始化线程池中核心线程数，当线程池中线程池数< corePoolSize时，系统默认是添加一个任务才创建一个线程池。可以通过调用prestartAllCoreThreads方法一次性的启动corePoolSize个数的线程。当线程数 = corePoolSize时，新任务会追加到workQueue中。
• 允许的最大线程数maximumPoolSize:maximumPoolSize表示允许的最大线程数 = (非核心线程数+核心线程数)，当BlockingQueue也满了，但线程池中总线程数 < maximumPoolSize时候就会再次创建新的线程。
• 活跃时间keepAliveTime：非核心线程 =(maximumPoolSize - corePoolSize ) ,非核心线程闲置下来不干活最多存活时间。
• 保持存活时间unit：线程池中非核心线程保持存活的时间
• 等待队列workQueue：线程池 等待队列，维护着等待执行的Runnable对象。当运行当线程数= corePoolSize时，新的任务会被添加到workQueue中，如果workQueue也满了则尝试用非核心线程执行任务
• 线程工厂 threadFactory：创建一个新线程时使用的工厂，可以用来设定线程名、是否为daemon线程等等。
• 拒绝策略RejectedExecutionHandler：corePoolSize、workQueue、maximumPoolSize都不可用的时候执行的 饱和策略。

面试官：完整说一下线程池的工作流程

1. 线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
2. 当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：

• a) 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
• b) 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
• c) 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
• d) 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会根据拒绝策略来对应处理。

1. 当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
2. 当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于 corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

面试官：拒绝策略有哪些

主要有4种拒绝策略：

1. AbortPolicy：直接丢弃任务，抛出异常，这是默认策略
2. CallerRunsPolicy：只⽤调⽤者所在的线程来处理任务
3. DiscardOldestPolicy：丢弃等待队列中最旧的任务，并执⾏当前任务
4. DiscardPolicy：直接丢弃任务，也不抛出异常

面试官：说一下你的核心线程数是怎么选的

线程在Java中属于稀缺资源，线程池不是越大越好也不是越小越好。任务分为计算密集型、IO密集型、混合型。

1. 计算密集型一般推荐线程池不要过大，一般是CPU数 + 1，+1是因为可能存在页缺失(就是可能存在有些数据在硬盘中需要多来一个线程将数据读入内存)。如果线程池数太大，可能会频繁的 进行线程上下文切换跟任务调度。获得当前CPU核心数代码如下：

Runtime.getRuntime().availableProcessors();

1. IO密集型：线程数适当大一点，机器的Cpu核心数*2。
2. 混合型：如果密集型站大头则拆分的必要性不大，如果IO型占据不少有必要，Mark 下。

面试官：说一下有哪些常见阻塞队列

1. ArrayBlockingQueue ：由数组结构组成的有界阻塞队列。
2. LinkedBlockingQueue ：由链表结构组成的有界阻塞队列。
3. PriorityBlockingQueue ：支持优先级排序的无界阻塞队列。
4. DelayQueue：使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
5. SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。
6. LinkedTransferQueue：由链表结构组成的无界阻塞队列。
7. LinkedBlockingDeque：由链表结构组成的双向阻塞队列

面试官：说一下有哪几种常见的线程池吧

在上面我们直接用到了ThreadPoolExecutor的构造方法创建线程池，还有另一种方式，通过Executors 创建线程。

需要注意的是，阿里巴巴Java开发手册强制禁止使用Executors创建线程

比较典型常见的四种线程池包括：newFixedThreadPool 、 newSingleThreadExecutor 、 newCachedThreadPool 、

newScheduledThreadPool。

FixedThreadPool

1. 定长的线程池，有核心线程，核心线程的即为最大的线程数量，没有非核心线程。
2. 使用的无界的等待队列是LinkedBlockingQueue。使用时候有堵满等待队列的风险。

SingleThreadPool

只有一条线程来执行任务，适用于有顺序的任务的应用场景，也是用的无界等待队列

CachedThreadPool

可缓存的线程池，该线程池中没有核心线程，非核心线程的数量为Integer.max_value，就是无限大，当有需要时创建线程来执行任务，没有需要时回收线程，适用于耗时少，任务量大的情况。任务队列用的是SynchronousQueue如果生产多快消费慢，则会导致创建很多线程需注意。

ScheduledThreadPoolExecutor

周期性执行任务的线程池，按照某种特定的计划执行线程中的任务，有核心线程，但也有非核心线程，非核心线程的大小也为无限大。适用于执行周期性的任务。

看构造函数：调用的还是ThreadPoolExecutor构造函数，区别不同点在于任务队列是用的DelayedWorkQueue。

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• 面试官：这些题都能回答出来，很好，小伙子，很有精神！
• 老三：谢谢。那面试官老师，你看这一轮面试……
• 面试官：虽然你答的很好，但你的项目数据量只有十万级，不符合我们的要求。所以，面试不能让你过。

老三上去就是一个左刺拳，再接一个右正蹬……

• 面试官：啊……年轻人不讲武德，来偷袭……

<big>代码地址：https://gitee.com/fighter3/th...</big>

好了，通过本文，相信你对多线程的应用和原理都有了一定的了解。文章开头提到的crud仔就是博主本人了，技术水平有限，难免错漏，欢迎指出，谢谢！

<big>参考：</big>

【1】：使用多线程查询百万条用户数据将汉字转化成拼音

【2】：讲真 这次绝对让你轻松学习线程池

【3】：SpringBoot学习笔记（十七：异步调用）

【4】：JavaGuide编著《JavaGuide面试突击版》

【5】：艾小仙编著 《我想进大厂面试总结》

【6】：佚名编著 《Java核心知识点整理》

【7】：Java并发基础知识，我用思维导图整理好了

【8】：并发编程的锁机制：synchronized和lock

【9】：详解synchronized与Lock的区别与使用

【10】：bugstack小傅哥编著《Java面经手册》