Java 锁高频面试题回答

news2024/12/26 14:06:48

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之前面了几个开发，问了关于锁的知识都是一问三不知，也许是业务场景中出现的比较少，所以这些人只能回答出一些基础的线程方面的知识，之前也看了些书，做一些记录，所以和大家分享一下

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说一下乐观锁和悲观锁的区别？

问题回答 :

悲观锁：总是假设最坏的情况，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。

a. synchronized、Lock属于悲观锁。
b. Lock有三种实现类：ReentrantLock、ReadLock（读锁）和WriteLock（写锁）。

乐观锁：总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁。
CAS属于乐观锁。
悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。
悲观锁对任意记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁（exclusive locking）。如果加锁失败，说明该记录正在被修改，那么当前查询可能要等待或者抛出异常。如果成功加锁，那么就可以对记录做修改，事务完成后就会解锁了。
乐观锁不会上锁，在更新时会判断数据有没有被修改，一般会使用“数据版本机制”或“CAS操作”来实现。

辅助理解1、数数据版本机制
实现数据版本一般有两种，第一种是使用版本号，第二种是使用时间戳。以版本号方式为例。

版本号方式：一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。

当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值，在提交更新时，若刚才读取到的

version值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。核心SQL代码：

 update table set xxx=#{xxx}, version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

2、 CAS操作

CAS（Compare and Swap 比较并交换），当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

CAS操作中包含三个操作数——需要读写的内存位置(V)、进行比较的预期原值(A)和拟写入的新值(B)。如果内存位置V的值与预期原值A相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B，否则处理器不做任何操作。

说下互斥锁/读写锁？

要是不会，你就说用的不多，不太深入了解这块，别说不会不会之类的

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁，就是具体的实现。
一次只能一个线程拥有互斥锁，其他线程只有等待
互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock。
读写锁在Java中的具体实现就是ReadWriteLock。

说一下偏向锁/轻量级锁/重量级锁？

这个比较常问到

这三种锁是指锁状态，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。

说一下公平锁/非公平锁？

Java 就这么点东西，不扣细节，你说面试有什么乐趣，所以大家背就对了，业务中，确实用的少，或者说场景非常少

公平锁是指多个线程按照申请锁顺序来获取锁。
非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取锁。有可能，会造成优先级反转或者饥饿现象。
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。

说一下分段锁？

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。
我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment，它即类似于HashMap（JDK7和JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）。
当需要put元素的时候，并不是对整个hashmap进行加锁，而是先通过hashcode来知道他要放在哪一个分段中，然后对分段加锁，所以当多线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行插入。
但是，在统计size的时候，可就是获取hashmap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。
分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。

说一下可重入锁？

可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入内层方法会自动获取锁。
对于Java ReetrantLock而言，从名字就可以看出是一个重入锁，其名字是Re entrant Lock 重新进入锁。
对于Synchronized而言，也是一个可重入锁。可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

synchronized void setA() throws Exception{
 　　Thread.sleep(1000);
 　　setB();
 }
 
 synchronized void setB() throws Exception{
 　　Thread.sleep(1000);
 }

说一下对象锁和类锁？

java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是，实际区别大
对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的
类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。
我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的