本篇文章精选了2021年有关并发编程的高级面试题，并附带详细的答案解析，帮助求职者更好地理解和掌握并发编程的核心概念和技巧。

1. 请解释并发与并行的区别，并说明它们之间的关系。

答案：

  • 并发: 指多个任务在时间上交替执行，宏观上看像是同时进行，但微观上仍然是串行执行。
  • 并行: 指多个任务在同一时刻同时执行，需要多核处理器支持。

关系： 并行是实现并发的一种手段，但并发不等于并行。

2. 请描述线程和进程的区别，以及它们各自的优缺点。

答案：

| 特性 | 线程 | 进程 |

|------|------------------------------------|-------------------------------------------|

| 定义 | 进程内的一个执行单元 | 操作系统资源分配的基本单位 |

| 资源 | 共享进程资源 | 拥有独立的地址空间和资源 |

| 开销 | 创建、销毁和切换开销较小 | 创建、销毁和切换开销较大 |

| 通信 | 线程间通信方便 | 进程间通信需要借助IPC机制 |

3. Java中实现线程的方式有哪些？请分别简述其特点。

答案：

  • 继承Thread类： 代码简单直观，但无法继承其他类。
  • 实现Runnable接口： 更加灵活，可以继承其他类，适合多个线程共享资源。
  • 使用线程池： 降低资源消耗，提高响应速度，方便管理线程。

4. 请解释死锁产生的四个必要条件，并说明如何避免死锁。

答案：

死锁产生的四个必要条件：

  • 互斥条件
  • 请求与保持条件
  • 不可剥夺条件
  • 循环等待条件

避免死锁：

  • 破坏“请求与保持”条件：一次性申请所有资源。
  • 破坏“不可剥夺”条件：允许资源抢占。
  • 破坏“循环等待”条件：资源有序分配法。

5. 请解释 synchronized 和 Lock 的区别，并说明它们各自的使用场景。

答案：

| 特性 | synchronized | Lock |

|------------------|---------------------------------|---------------------------------------|

| 实现方式 | JVM层级实现 | 基于Java代码实现 |

| 获取锁方式 | 隐式获取，代码块执行完自动释放 | 显式获取和释放，更加灵活 |

| 是否可中断 | 不可中断 | 可中断，支持超时获取 |

| 是否公平锁 | 非公平锁 | 可选择公平锁或非公平锁 |

| Condition支持 | 不支持 | 支持，可以实现更精细化的线程等待和唤醒 |

6. 请解释 volatile 关键字的作用，并说明其应用场景。

答案：

作用：

  • 保证变量的可见性：线程修改volatile变量后，其他线程立即可见。
  • 禁止指令重排序：保证代码执行顺序符合预期。

应用场景：

  • 状态标志位
  • DCL单例模式

7. 请解释什么是线程池，并说明使用线程池的优势。

答案：

线程池： 预先创建和管理多个线程，提高线程利用率，降低线程创建和销毁的开销。

优势：

  • 降低资源消耗
  • 提高响应速度
  • 方便管理线程

8. 请解释什么是CAS操作，并说明其原理和应用场景。

答案：

CAS操作： Compare And Swap，比较并交换，是一种无锁算法，用于实现原子操作。

原理： 利用CPU提供的原子指令，比较内存值与预期值是否相等，如果相等则更新内存值，否则不做任何操作。

应用场景：

  • 实现原子计数器
  • 无锁队列
  • 乐观锁

9. 请解释什么是AQS，并说明其在Java并发编程中的应用。

答案：

AQS： AbstractQueuedSynchronizer，抽象队列同步器，是Java并发包的基础组件，用于构建锁和同步器。

应用：

  • ReentrantLock
  • Semaphore
  • CountDownLatch

10. 请解释什么是ThreadLocal，并说明其应用场景。

答案：

ThreadLocal： 线程局部变量，为每个线程提供独立的变量副本，避免线程安全问题。

应用场景：

  • 存储用户Session信息
  • 数据库连接管理
  • SimpleDateFormat线程安全问题 "