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逃离我推掉我的手 2023-02-22 12:22 79阅读 0赞

问题来源：[https://blog.csdn.net/xiaofeng10330111/article/details/100706167][https_blog.csdn.net_xiaofeng10330111_article_details_100706167] \+ 自己思考的一些问题

上述问题，要求自己有思考后的精简总结。

## HashMap和ConcurrentHashMap区别 ##

ConcurrentHashMap是线程安全的，至于原因，要从数据结构角度看：

HashMap：jdk1.7数组+链表，jdk1.8数组+链表/红黑树

ConcurrentHashMap：jdk1.7(synchronized\+segment数组|分段锁)+数组+链表，jdk1.8(synchronized/CAS\+Node数组)+链表/红黑树

另外HashMap可以有key为null，value为null的键值对，但key为null的只能有一个，应为key不允许重复

ConcurrentHashMap则不支持key为null，value为null的键值对

## 高并发HashMap的环是如何产生的 ##

HashMap的数组在达到阈值后会扩容，其中存放的数据会重新refresh，重新hash存放，多线程情况下，jdk1.7使用链表头插法，此时若有数据存放，存在数据头尾相连，造成闭环的可能。

## jdk1.7和1.8，HashMap的区别，从数据结构上、Hash值的计算上、链表数据的插入方法、内部Entry类的实现上分析？ ##

jdk1.7：数组+链表，hash值计算用了9次扰动处理=4次位运算+5次异或，头插法，数组和链表节点的实现类是Entry类

jdk1.8：数组+链表/红黑树，hash值计算用了2次扰动处理=1次位运算+1次异或，尾插法，数组和链表节点的实现类是Node类

## HashMap如果我想要让自己的Object作为K应该怎么办？ ##

重写hashcode，并且 重写equals()方法

## HashSet和HashMap的区别 ##

HashSet集合中不允许存在重复的元素

## jdk1.7 HashMap是基于数组和链表实现的，为什么不用双链表？ ##

使用链表是为了解决哈希冲突，单链表即可达到目的，双链表增加了存储空间和复杂度

## jdk1.8 HashMap中引入红黑树的原因是？为什么要用红黑树而不是平衡二叉树？ ##

引入红黑树是为了提高hashmap 增删改查性能，单链表越长，索引效率越慢。

相比平衡二叉树，红黑树是一个折中的选择，其平衡度比平衡二叉树要低，删除、插入数据后重新构造数的开销要更低，而查询效率比普通二叉树要高。

二叉查找树、平衡二叉树、红黑树（变色、旋转）的特性要对比下

## volatile与synchronized的区别是什么？volatile作用 ##

volatile作用于变量，保证变量的可见性和有序性。例：共享变量x，对a、b线程可见，那么x由volatile字段修饰后，线程a对变量x的修改对b是立马可见的。

**volatile，禁止指令重排序，保证工作内存中的变量值改变后能够立即刷新到主内存，保证可见和有序性。**它不保证原子性，因此不是线程安全的，但保证以下两个条件可认为线程安全：

1.  运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。
2.  **变量** 不需要与 **其他状态变量** 共同 参与 **不变约束**。 --- 这句话理解语境是：多个变量一起使用时

参考：[https://blog.csdn.net/pzxwhc/article/details/38236031][https_blog.csdn.net_pzxwhc_article_details_38236031]

[https://blog.csdn.net/xiaofeng10330111/article/details/105360860][https_blog.csdn.net_xiaofeng10330111_article_details_105360860]

[https://www.cnblogs.com/monkeysayhi/p/7654460.html][https_www.cnblogs.com_monkeysayhi_p_7654460.html]

synchronize是java内置的变量，可以修饰变量、方法、类、同步代码块，保证可见性、有序性和原子性。

## synchronized和Lock的区别 ##

synchronize是java内置的变量，可以修饰变量、方法、类、同步代码块，保证可见性、有序性和原子性

lock是java的接口类，比较灵活，需要手工加锁和释放，子类有Reentrantlock（可重入锁）等

## java并发编程有哪些特性 ##

**原子性**（原子操作）：指**一个操作是不可中断的，要么全部执行成功要么全部执行失败**，有着“同生共死”的感觉。及时在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程所干扰。

**可见性**：是**指当一个线程修改了共享变量后，其他线程能够立即得知这个修改**。

**有序性**：如果**在本线程内观察，所有的操作都是有序的**；如果在一个线程观察另一个线程，所有的操作都是无序的。

线程安全需要保证三大特性。

## HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap的原理与区别 ##

HashTable：

1.  底层数组+链表实现，无论key还是value都不能为null，线程安全，实现线程安全的方式是在修改数据时锁住整个HashTable，效率低，ConcurrentHashMap做了相关优化
2.  初始size为11，扩容：newsize = olesize\*2+1
3.  计算index的方法：index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

HashMap：

1.  底层数组+链表实现，可以存储null键和null值，线程不安全
2.  初始size为16，扩容：newsize = oldsize\*2，size一定为2的n次幂
3.  扩容针对整个Map，每次扩容时，原来数组中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入
4.  插入元素后才判断该不该扩容，有可能无效扩容（插入后如果扩容，如果没有再次插入，就会产生无效扩容）
5.  当Map中元素总数超过Entry数组的75%，触发扩容操作，为了减少链表长度，元素分配更均匀
6.  计算index方法：index = hash & (tab.length – 1)

ConcurrentHashMap：

1.  底层采用分段的数组+链表实现，线程安全
2.  通过把整个Map分为N个Segment，可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。(读操作不加锁，由于HashEntry的value变量是 volatile的，也能保证读取到最新的值。)
3.  Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术
4.  有些方法需要跨段，比如size()和containsValue()，它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁
5.  扩容：段内扩容（段内元素超过该段对应Entry数组长度的75%触发扩容，不会对整个Map进行扩容），插入前检测需不需要扩容，有效避免无效扩容

## Atomic类如何保证原子性（CAS操作） ##

Atomic类内部使用volatile关键字来保证内存可见性，使用CAS保证原子性。Atomic内部调用native方法CAS。

CAS（CompareAndSwap，比较并替换）是一种硬件层面的手段，用于保证原子性。

CAS需要有3个操作数：内存地址V，旧的预期值A，即将要更新的目标值B。CAS指令执行时，当且仅当内存地址V的值与预期值A相等时，将内存地址V的值修改为B，否则就什么都不做。整个比较并替换的操作是一个原子操作。

CAS利用CPU调用底层指令实现。两种方式:总线加锁或者缓存加锁保证原子性。

## Java不可重入锁与可重入锁的区别如何理解？ ##

可重入锁：

可重入锁就是一个类的A、B两个方法，A、B都有获得统一把锁，当A方法调用时，获得锁，在A方法的锁还没有被释放时，调用B方法时，B方法也获得该锁。这种情景，可以是不同的线程分别调用这个两个方法。也可是同一个线程，A方法中调用B方法，这个线程调用A方法。synchronized和java.util.concurrent.locks.ReentrantLock是可重入锁

**不仅判断锁有没有被锁上，还会判断锁是谁锁上的，当就是自己锁上的时候，那么他依旧可以再次访问临界资源，并把加锁次数加一。**

不可重入锁：

不可重入锁就是一个类的A、B两个方法，A、B都有获得统一把锁，当A方法调用时，获得锁，在A方法的锁还没有被释放时，调用B方法时，B方法也获得不了该锁，必须等A方法释放掉这个锁。

**只判断这个锁有没有被锁上，只要被锁上申请锁的线程都会被要求等待。**

## java锁分类 ##

乐观锁与悲观锁：并不是特指某两种类型的锁，是人们定义出来的概念或思想，主要是指看待并发同步的角度。

乐观锁：每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，常见CAS。

悲观锁：每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁，常见synchronized。

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独享锁和共享锁也是比较广义的讲法

独享锁：指该锁一次只能被一个线程所持有，如ReentrantLock，写锁

共享锁：指该锁可被多个线程所持有，如ReadWriteLock，读锁

独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享或者共享。

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互斥锁：在Java中的具体实现就是ReentrantLock

在访问共享资源之前对其进行加锁操作，在访问完成之后进行解锁操作。 加锁后，任何其他试图再次加锁的线程会被阻塞，直到当前进程解锁。

如果解锁时有一个以上的线程阻塞，那么所有该锁上的线程都被编程就绪状态， 第一个变为就绪状态的线程又执行加锁操作，那么其他的线程又会进入等待。 在这种方式下，只有一个线程能够访问被互斥锁保护的资源

读写锁：在Java中的具体实现就是ReadWriteLock

读写锁既是互斥锁，又是共享锁，read模式是共享，write是互斥(排它锁)的。

读写锁有三种状态 ：读加锁状态、写加锁状态和不加锁状态

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可重入锁与不可重入锁

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公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁

非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁

对于Java ReetrantLock而言，通过构造函数指定该锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。

对于Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS的来实现线程调度，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

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分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。

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偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁是指锁的状态，并且是针对Synchronized。在Java 5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。

偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。

轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提高性能。

重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让他申请的线程进入阻塞，性能降低。

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自旋锁：

在Java中，自旋锁是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU

参考文档：

[https://www.cnblogs.com/hustzzl/p/9343797.html][https_www.cnblogs.com_hustzzl_p_9343797.html]

[https://www.cnblogs.com/2019wxw/p/11656736.html][https_www.cnblogs.com_2019wxw_p_11656736.html]

## AQS理论的数据结构是什么样的？ ##

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）抽象的队列式同步器，是一种锁机制。

其数据结构包含：

volatile修饰的state共享变量（用于计数器，类似gc的回收计数器）

状态符（线程标记）用于标记锁是哪个线程加的

阻塞队列

详细参考：[https://www.cnblogs.com/tinghao/p/12575814.html][https_www.cnblogs.com_tinghao_p_12575814.html]

## 多线程中sleep与wait的区别是什么？ ##

sleep和wait都能使线程处于阻塞状态

sleep是线程中的方法，但是wait是Object中的方法。  
sleep方法不会释放lock，但是wait会释放，而且会加入到等待队列中。  
sleep方法不依赖于同步器synchronized，但是wait需要依赖synchronized关键字。  
sleep不需要被唤醒（休眠之后推出阻塞），但是wait需要（不指定时间需要被别人中断）

ps：线程几种状态：新建、就绪、运行、阻塞、死亡

(一). 等待阻塞：运行(running)的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中。  
(二). 同步阻塞：运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中。  
(三). 其他阻塞：运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态。

## final、finnally、finalize的区别是什么？ ##

final 表示不可修改的，可以用来修饰类，方法，变量。

finally是Java的异常处理机制中的一部分。finally块的作用就是为了保证无论出现什么情况，finally块里的代码一定会被执行。

finalize是Object类的一个方法，是GC进行垃圾回收前要调用的一个方法。

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[https_blog.csdn.net_xiaofeng10330111_article_details_100706167]: https://blog.csdn.net/xiaofeng10330111/article/details/100706167
[https_blog.csdn.net_pzxwhc_article_details_38236031]: https://blog.csdn.net/pzxwhc/article/details/38236031
[https_blog.csdn.net_xiaofeng10330111_article_details_105360860]: https://blog.csdn.net/xiaofeng10330111/article/details/105360860
[https_www.cnblogs.com_monkeysayhi_p_7654460.html]: https://www.cnblogs.com/monkeysayhi/p/7654460.html
[https_www.cnblogs.com_hustzzl_p_9343797.html]: https://www.cnblogs.com/hustzzl/p/9343797.html
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[https_www.cnblogs.com_tinghao_p_12575814.html]: https://www.cnblogs.com/tinghao/p/12575814.html