面试官最爱问的问题集锦(二)

开课吧开课吧锤锤2021-03-10 11:51

    Java编程语言是一种简单、面向对象、分布式、解释型、健壮安全、与系统无关、可移植、高性能、多线程和动态的语言。如今Java已经广泛应用于各个领域的编程开发。

    面试官:那你具体说说这三个特性呢?

    1.原子性(Atomicity):Java中,对基本数据类型的读取和赋值操作是原子性操作,所谓原子性操作就是指这些操作是不可中断的,要做一定做完,要么就没有执行。比如:

    i=2;

    j=i;

    i++;

    i=i+1;

    上面4个操作中,i=2是读取操作,必定是原子性操作,j=i你以为是原子性操作,其实吧,分为两步,一是读取i的值,然后再赋值给j,这就是2步操作了,称不上原子操作,i++和i=i+1其实是等效的,读取i的值,加1,再写回主存,那就是3步操作了。所以上面的举例中,最后的值可能出现多种情况,就是因为满足不了原子性。

    这么说来,只有简单的读取,赋值是原子操作,还只能是用数字赋值,用变量的话还多了一步读取变量值的操作。有个例外是,虚拟机规范中允许对64位数据类型(long和double),分为2次32为的操作来处理,但是最新JDK实现还是实现了原子操作的。

    JMM只实现了基本的原子性,像上面i++那样的操作,必须借助于synchronized和Lock来保证整块代码的原子性了。线程在释放锁之前,必然会把i的值刷回到主存的。

    2.可见性(Visibility):

    说到可见性,Java就是利用volatile来提供可见性的。当一个变量被volatile修饰时,那么对它的修改会立刻刷新到主存,当其它线程需要读取该变量时,会去内存中读取新值。而普通变量则不能保证这一点。

    其实通过synchronized和Lock也能够保证可见性,线程在释放锁之前,会把共享变量值都刷回主存,但是synchronized和Lock的开销都更大。

    3.有序性(Ordering)

    JMM是允许编译器和处理器对指令重排序的,但是规定了as-if-serial语义,即不管怎么重排序,程序的执行结果不能改变。比如下面的程序段:

    doublepi=3.14;//A

    doubler=1;//B

    doubles=pi*r*r;//C

    上面的语句,可以按照A->B->C执行,结果为3.14,但是也可以按照B->A->C的顺序执行,因为A、B是两句独立的语句,而C则依赖于A、B,所以A、B可以重排序,但是C却不能排到A、B的前面。JMM保证了重排序不会影响到单线程的执行,但是在多线程中却容易出问题。

    比如这样的代码:

    inta=0;

    boolflag=false;

    publicvoidwrite(){

    a=2;//1

    flag=true;//2

    }

    publicvoidmultiply(){

    if(flag){//3

    intret=a*a;//4

    }

    }

    假如有两个线程执行上述代码段,线程1先执行write,随后线程2再执行multiply,最后ret的值一定是4吗?结果不一定:

Java

    如图所示,write方法里的1和2做了重排序,线程1先对flag赋值为true,随后执行到线程2,ret直接计算出结果,再到线程1,这时候a才赋值为2,很明显迟了一步。

    这时候可以为flag加上volatile关键字,禁止重排序,可以确保程序的“有序性”,也可以上重量级的synchronized和Lock来保证有序性,它们能保证那一块区域里的代码都是一次性执行完毕的。

    另外,JMM具备一些先天的有序性,即不需要通过任何手段就可以保证的有序性,通常称为happens-before原则。<<JSR-133:JavaMemoryModelandThreadSpecification>>定义了如下happens-before规则:

    程序顺序规则:一个线程中的每个操作,happens-before于该线程中的任意后续操作

    监视器锁规则:对一个线程的解锁,happens-before于随后对这个线程的加锁

    volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于后续对这个volatile域的读

    传递性:如果Ahappens-beforeB,且Bhappens-beforeC,那么Ahappens-beforeC

    start()规则:如果线程A执行操作ThreadB_start()(启动线程B),那么A线程的ThreadB_start()happens-before于B中的任意操作

    join()原则:如果A执行ThreadB.join()并且成功返回,那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。

    interrupt()原则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程代码检测到中断事件的发生,可以通过Thread.interrupted()方法检测是否有中断发生

    finalize()原则:一个对象的初始化完成先行发生于它的finalize()方法的开始

    第1条规则程序顺序规则是说在一个线程里,所有的操作都是按顺序的,但是在JMM里其实只要执行结果一样,是允许重排序的,这边的happens-before强调的重点也是单线程执行结果的正确性,但是无法保证多线程也是如此。

    第2条规则监视器规则其实也好理解,就是在加锁之前,确定这个锁之前已经被释放了,才能继续加锁。

    第3条规则,就适用到所讨论的volatile,如果一个线程先去写一个变量,另外一个线程再去读,那么写入操作一定在读操作之前。

    第4条规则,就是happens-before的传递性。

    后面几条就不再一一赘述了。

    以上内容由开课吧老师卡巴拉的树提供,更多Java教程尽在开课吧广场Java教程频道。

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