高级java每日一道面试题-2024年7月30日-并发篇-你对同步器了解多少?

news2024/9/9 0:42:23

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面试官: 你对同步器了解多少?

我回答:

在 Java 并发编程中，“同步器”通常指的是那些能够帮助我们实现线程间同步的工具或机制。Java 提供了多种同步器，其中最常用的就是 AbstractQueuedSynchronizer（简称 AQS），它是许多高级同步工具的基础，如 ReentrantLock, Semaphore, CountDownLatch 等。对同步器的了解是一个重要的考察点。同步器主要用于控制多个线程之间的同步和协作，确保线程以预定的顺序执行，从而避免并发问题，如数据竞争、死锁等。

同步器概述

同步器是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个抽象类，用于构建锁和其他同步组件的基本框架。AQS 使用一个整型的共享变量来代表同步状态，并通过一个 CLH（Craig-Landin-Baker）队列来管理等待的线程。

除了AQS的其他同步器

详细的AQS使用和问题见文章: https://blog.csdn.net/qq_43071699/article/details/140761055

除了 AQS，Java 还提供了其他类型的同步器，例如：

Phaser（动态阶段同步器）
- 概述：Phaser是JDK 7中引入的一个更为高级的同步器，它提供了比CyclicBarrier和CountDownLatch更灵活的控制能力。Phaser可以动态地管理参与者的数量，并且支持在屏障点执行自定义的回调操作。
- 方法：arriveAndAwaitAdvance()（到达并等待屏障点）、register()（注册新的参与者）、arrive()（参与者到达）等。
- 应用场景：适用于需要动态调整参与者数量，并在屏障点执行复杂逻辑的场景。
Semaphore（信号量）:
- 概述：控制对有限资源的访问，允许多个线程同时访问资源。但总数不超过设定的最大值。可以创建固定数量的许可证。
- 方法：acquire()（获取一个许可）、release()（释放一个许可）、tryAcquire()（尝试获取许可，若无法获取则立即返回）等。
- 应用场景：适用于控制同时访问某个资源的线程数量，如数据库连接池、线程池等。
CountDownLatch（计数递减门闩）:
- 概述：CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。常用于初始化或启动时等待一组操作完成。
- 方法：countDown()（递减计数器）、await()（等待计数器到达零）等。
- 应用场景：适用于等待多个线程完成某项操作后才能继续执行的场景，如启动一个服务前等待所有初始化操作完成。
CyclicBarrier（循环栅栏）:
- 概述：CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点（common barrier point）。在涉及一组固定大小的线程集的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时CyclicBarrier很有用。使线程等待其他线程到达某个屏障点。支持循环等待，即到达屏障点的线程会等待其他线程再次到达。
- 方法：await()（等待所有线程到达屏障点）、reset()（重置屏障到初始状态）等。
- 应用场景：适用于多个线程需要相互等待，以便同时开始执行下一个阶段的场景，如并行计算中的任务分割与合并。
Exchanger（交换器）:
- 概述：Exchanger是一个用于两个线程之间交换数据的同步辅助类。当两个线程都到达交换点时，它们交换各自持有的数据，然后继续执行。允许两个线程交换对象。通常用于实现线程间的双向通信。
- 方法：exchange(V x)（与另一个线程交换数据）等。
- 应用场景：适用于两个线程需要交换数据的场景，如生产者-消费者模型中的数据交换。