前言

  本篇文章将是以工作中经常遇到的问题，和面试中经常遇到的java问题进行描写。内容包括微服架构，java并发编程以及相应的中间件的高级知识。本文所有的问题都在描述多线程编程的高级知识。

一. 面试题

1.Sychronized和ReentrantLock有哪些不同点?

2.ThreadLocal有哪些应用场景?它底层是如何实现的?
  ThreadLocal是Java中所提供的线程本地存储机制，可以利用该机制将数据缓存在某个线程内部，该线程可以在任意时刻、任意方法中获取缓存的数据。

  如下数据结构图所示，ThreadLocal的底层实现是一个，ThreadlocalMap，是一个entry对象，key是threadlocal，value：需要缓存的值。
  如果在线程池中使用ThreadLocal会造成内存泄漏，因为当ThreadLocal对象使用完之后，应3.该要把设置的key，value，也就是Entry对象进行回收，但线程池中的线程不会回收，而线程对象是通过强引用指向ThreadLocalMap，ThreadLocalMap也是通过强引用指向Entry对象线程不被回收，Entry对象也就不会被回收，从而出现内存泄，解决办法是，在使用了ThreadLocal对象之后，手动调用ThreadLocal的remove方法，手动清楚Entry对象。

  当一个共享变量是共享的， 但是需要每个线程互不影响，相互隔离， 就可以使用ThreadLocal。
1）跨层传递信息的时候，每个方法都声明一个参数很麻烦，A\B\C\D 3个类互相传递每个方法都声明参数降低了维护性，可以用一个ThreadLocal共享变量，在A存值，BCD都可以获取。
2）隔离线程，存储一些线程不安全的工具对象，如(SimpleDateFormat)。
3）spring中的事务管理器就是使用的ThreadLocal。
4）springmvc的HttpSession、HttpServletReugest、HttpServletResponse都是放在ThreadLocal，因为servlet是单例的，而springmvc允许在controller类中通过@Autowired配置request、response以及requestcontext等实例对象。底层就是搭配Threadlocal才实现线程安全。
3.ReentrantLock分为公平锁和非公平锁，那底层分别是如何实现的？
  首先不管是公平锁和非公平锁，它们的底层实现都会使用AQS来进行排队，它们的区别在于线程在使用lock()方法加锁时:
  1）如果是公平锁，会先检查AQS队列中是否存在线程在排队，如果有线程在排队，则当前线程也进行排队
  2）如果是非公平锁，则不会去检查是否有线程在排队，而是直接竞争锁。
  另外，不管是公平锁还是非公平锁，一旦没竞争到锁，都会进行排队，当锁释放时，都是唤醒排在最前面的线程，所以非公平锁只是体现在了线程加锁阶段，而没有体现在线程被唤阶段，ReentrantLock是可重入锁，不管是公平锁还是非公平锁都是可重入的。
4.Sychronized锁的升级过程是怎么样的？
  对象头会记录Sychronized的状态，状态偏向锁、轻量级锁、重量级锁。
  1）偏向锁:在锁对象的对象头中记录一下当前获取到该锁的线程ID，该线程下次如果又来获取该锁就可以直接获取到了，也就是支持锁重入。
  2）轻量级锁:当两个或以上线程交替获取锁，但并没有在对象上并发的获取锁时，偏向锁升级为轻量级锁。在此阶段，线程采取CAS的自旋方式尝试获取锁，避免阻线程造成的cpu在用户态和内核态间转换的消耗。
  3）两个或以上线程并发的在同一个对象上进行同步时，为了避免无用自旋消耗cpu，轻量级锁会升级成重量级锁。
  4）自旋锁：自旋锁就是线程在获取锁而定时候，不会堵塞线程，也就是所谓唤醒线程，阻塞和唤醒这两个步骤是需要操作系统去进行的，比较消耗时间。即不断循环检查锁的状态，直到成功获取锁或达到一定的尝试次数。这种机制的核心思想是通过快速尝试获取锁来减少线程切换的开销，提高并发性能。

结束语

  本篇文章主要介绍了ReentrantLock和Sychronized的差异，和他们的具体实现，Sychronized锁的升级过程，锁状态放在对象头中，循环获取锁的状态。ReentrantLock的公平锁与不公平锁如何实现等。