Java并发面试题解析
1. 什么是并发和并行？
在计算机领域，"并发"和"并行"是两个常常被提到的概念。简单来说，"并发"指的是多个任务交替执行的过程，而"并行"则是多个任务同时执行的过程。在Java中，我们通过多线程来实现并发和并行编程。
2. Java中的线程与进程
Java中的线程是程序执行的最小单位，一个进程可以包含多个线程。线程可以轻松地实现并发编程，通过多个线程同时执行程序，提高程序的性能和效率。
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("This is a thread.");
}
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个继承自Thread的线程类MyThread，并重写了run()方法，在main方法中创建了一个线程对象并启动它。线程启动后会执行run()方法中的代码。
3. Java中的线程池
Java中的线程池是一种重要的并发编程机制，它可以复用线程、控制线程数量、管理线程执行等。使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程，提高性能。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class MyThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
executor.execute(worker);
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
}
System.out.println("All threads finished.");
}
}
class WorkerThread implements Runnable {
private String message;
public WorkerThread(String message) {
this.message = message;
}
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Start. Message = " + message);
processMessage();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " End.");
}
private void processMessage() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在上面的代码中，我们通过ExecutorService创建了一个固定大小为5的线程池，然后创建了10个WorkerThread对象，并将它们提交给线程池执行。最后调用shutdown()方法关闭线程池。
4. Java中的同步和锁
在多线程环境下，为了避免多个线程同时访问共享资源导致数据异常，我们需要使用同步机制来保证线程安全。Java提供了synchronized关键字和Lock接口来实现同步。
public class SynchronizedExample {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
executor.submit(() -> example.increment());
}
executor.shutdown();
executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
System.out.println("Final count: " + example.count);
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个SynchronizedExample类，其中包含一个count变量和一个increment()方法，使用synchronized关键字修饰。在main方法中创建了一个线程池，提交1000个任务给线程池执行，最后输出count的值。
5. Java中的原子操作和CAS
Java中的原子操作是指在多线程环境下可以保证操作的完整性，不会被打断。Java提供了Atomic包下的类来支持原子操作，其中最常用的是AtomicInteger、AtomicLong等。CAS（Compare And Swap）是一种乐观锁机制，可以实现原子操作。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class AtomicExample {
private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public void increment() {
count.getAndIncrement();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AtomicExample example = new AtomicExample();
ExecutorService executor = Executors
