【面试深度解析】哔哩哔哩后端面试：JDK 集合源码、线程状态及转换、Future和CompletableFuture、JVM生产命令（下）

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哔哩哔哩后端面试：JDK 集合源码、（下）

文章目录

哔哩哔哩后端面试：JDK 集合源码、（下）
- - 7、JDK 中的集合：ArrayList、LinkedList、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap
  - 8、线程的状态以及线程状态的转换
  - 9、Future 获得结果怎么处理
  - 10、JUC 工具类用过哪些？
  - 11、JVM 实战过吗，了解命令吗?

7、JDK 中的集合：ArrayList、LinkedList、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap

这里就是 JDK 源码常见的问题了

这里我就不贴出来了，之前已经写过很多篇相关的内容了，如果需要可以自行搜索一下

主要说一下会问哪些问题：ArrayList、LinkedList 底层原理，一个底层是数组，另一个底层是链表

HashMap 底层数据结构？什么时候会扩容？什么时候链表转为红黑树？线程安全吗？

HashTable 线程安全吗？效率高吗？如何保证线程安全（synchronized）？这个效率不高，使用的不算多，一般使用 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 线程安全如何保证？锁的粒度怎样？

8、线程的状态以及线程状态的转换

线程的状态有 6 种：新建 New、就绪 Ready、运行中 Running、阻塞 Blocker、超时等待 Timed Waiting、退出 Terminated

接下来说一下各个状态之间如何转变：

在这里插入图片描述

接下来说一下上边出现的几个方法的含义：

wait() 和 sleep()：

wait() 来自 Object 类，会释放锁

sleep() 来自 Thread 类，不会释放锁

interrupt()

用于停止线程，给线程发出一个中断信号，但是并不会立即中断，会设置线程的中断标志位为 true

一般停止线程都会使用 interrupt() 方法，但是这个方法并不会立即中断正在运行的线程，想要立即停止线程，可以使用 sleep() 和 interrupt() 搭配使用：

从下边输出可以看到，当子线程 sleep() 时，我们在 main 线程中调用了子线程的 interrupt()，那么子线程就会抛出 InterruptedException（只要 sleep() 和 interrupt() 方法碰到一起，就一定会抛出异常，我们可以使用抛出异常的方法，来优雅的停止线程的执行）

public static void main(String[] args) {
    try {
        Thread thread = new Thread(()->{
            try {
                // 让子线程先 sleep
                System.out.println("run begin");
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("run end");
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("子线程 sleep 过程中被 interrupt，导致抛出 InterruptedException");
                e.printStackTrace();
            }
        });
        thread.start();
        // 让主线程等子线程启动起来
        Thread.sleep(200);
        // 调用子线程的 interrupt()
        thread.interrupt();
    } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("主线程捕获中断异常");
    }
    System.out.println("end");
}

// 程序输出
run begin
end
子线程 sleep 过程中被 interrupt，导致抛出 InterruptedException
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
	at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
	at com.alibaba.craftsman.command.PaperMetricAddCmdExe.lambda$main$0(PaperMetricAddCmdExe.java:42)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

yield()

让当前线程放弃对 cpu 的占用，放弃的时间不确定，有可能刚刚放弃，马上又获得了 cpu 的时间片

LockSupport.park()/unpark()

用于阻塞当前线程，可以通过另一个线程调用 LockSupport.unpark() 方法来唤醒它

9、Future 获得结果怎么处理

Future 可以用于获取异步计算的结果，Future 的使用比较简单，主要有以下四个方法：

// 检查任务是否完成
boolean isTaskDone = future.isDone();
// 等待任务完成
Object result = future.get();
// 带超时的等待
Object result = future.get(1, TimeUnit.SECONDS);
// 取消任务
boolean isCancelled = future.cancel(true);

使用 Future 时，需要正确处理抛出的异常：

InterruptedException 表示在等待过程中线程被中断
ExecutionException 表示任务执行过程中抛出了异常

try {
    Object result = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
    // 处理中断异常
    Thread.currentThread().interrupt(); // 重新设置中断状态
} catch (ExecutionException e) {
    // 处理执行异常，这通常意味着任务抛出了异常
} catch (TimeoutException e) {
    // 如果设置了超时时间，但没有在规定时间内完成任务
}

10、JUC 工具类用过哪些？

上边既然说到了 Future，接下来可以说一下 CompletableFuture，因为 CompletableFuture 使用的还是比较多的，通过 CompletableFuture 大大加快任务的计算速度

其实 CompletableFuture 用起来也比较简单，将一些比较耗时的操作，比如 IO 操作等结果放到 CompletableFuture 中去，当需要用的时候，再从 CompletableFuture 中取出来即可

当然在实际使用中还有一些问题需要注意：

第一点：使用自定义的线程池，避免核心业务和非核心业务竞争同一个池中的线程

如果在使用中，没有传入自定义线程池，将使用默认线程池 ForkJoinPool 中的共用线程池 CommonPool（CommonPool的大小是CPU核数-1，如果是IO密集的应用，线程数可能成为瓶颈）

如果执行两个任务时，传入了自定义的线程池，使用 thenRun 和 thenRunAsync 还有一点小区别;

当使用 thenRun 执行第二个任务时，将会使用和第一个任务相同的线程池
当使用 thenRunAsync 执行第二个任务时，那么第一个任务会使用自己传入的线程池，而第二个任务则会使用 ForkJoin 线程池。（thenAccept、thenApply同理）

在实际使用时，建议使用自定义的线程池，并且根据实际情况进行线程池隔离。避免核心业务与非核心业务竞争同一个池中的线程，减少不同业务之间相互干扰

第二点：线程池循环引用导致死锁

public Object doGet() {
  // 创建一个有 10 个核心线程的线程池
  ExecutorService threadPool1 = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));
  CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
  //do sth
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("child");
        return "child";
      }, threadPool1).join();//子任务
    }, threadPool1);
  return cf1.join();
}

对于上边代码，如果同一时刻有 10 个请求到达，threadPool1 被打满，而 cf1 的子任务也需要使用到 threadPool1 的线程，从而导致子任务无法执行，而且父任务依赖于子任务，也无法结束，导致死锁

而像其他一些 JUC 的工具类也要了解：

Semaphore：信号量，用于控制访问特定资源的线程数量
CountDownLatch：可以阻塞线程，等待指定数量的线程执行完毕之后再放行，直到所有的线程都执行完毕之后，才可以将所有线程放行。比如需要读取 6 个文件的数据，最后合并 6 个文件的数据，那么就可以创建 6 个线程读取，并且使用 CountDownLatch 让主线程阻塞等待子线程读取完毕塞，当所有子线程都读取完毕之后，再放行

11、JVM 实战过吗，了解命令吗?

这里说一下 JVM 相关的命令吧，先不说 JVM 调优的内容了，说起来太多了

jps：查看 Java 进程，主要用于获取 Java 进程的 pid
jstat：查看运行时堆的相关情况

# 进程 ID 515460 ，采样间隔 250 ms，采样数 4
jstat -gc 515460 250 4

jinfo：查看正在运行的 Java 程序的扩展参数

# 打印虚拟机参数
jinfo -flags <pid>

jmap：查看堆内存的使用情况

# 生成堆转储快照 dump 文件，如果堆内存较大，该命令比较耗时，并且该命令执行过程中会暂停应用，线程系统慎用
jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof 13736

jhat：hat 命令会解析 Java 堆转储文件，并且启动一个 web server，再用浏览器就可以查看 dump 出来的 heap 二进制文件

jhat ./heapdump.hprof

jstack：用于生成 Java 虚拟机当前时刻的线程快照，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因

这里扩展一个使用 jstack 打印线程快照信息，来解决 CPU 占用 100% 问题的解决方案：

# 显示 cpu 使用率，执行完该命令后，输入 P，按照 cpu 使用率排序
top -c
# 找到 cpu 使用率最高的那个 java 进程，记下进程 id
# 显示这个进程中所有【线程】的详细信息，包括每个线程的 CPU 使用率、内存使用情况、线程状态
top -Hp <进程id>
# 找到占用 cpu 使用率最高的线程，记下线程 id
# 将线程 id 通过下边这行命令转成 16 进制
printf "%x\n" <线程id>
# 定位哪段代码导致的 cpu 使用率过高：jstack 43987 | grep '0x41e8' -C5--color'
# jstack 生成该进程的堆栈信息，通过线程的 16 进制线程 id 过滤出指定线程的信息
# -C5 表示显示匹配行的 5 行上下文
# --color：高亮显示，方便阅读
jstack <进程id> | grep '<16进制线程id>' -C5--color