面试题(二)

21.JVM中哪些是线程共享区

22.你们项⽬如何排查JVM问题

23.⼀个对象从加载到JVM，再到被GC清除，都经历了什么过程？

24.怎么确定⼀个对象到底是不是垃圾？

25.GC Root 是什么?

26.JVM有哪些垃圾回收算法？

27.什么是STW？

28.JVM参数有哪些？

29.说说对线程安全的理解

30.对守护线程的理解

31.ThreadLocal的底层原理

32.并发、并⾏、串⾏之间的区别

33.Java死锁如何避免？

34.线程池的底层⼯作原理

35.线程池为什么是先添加列队⽽不是先创建最⼤线程？

36.ReentrantLock中的公平锁和⾮公平锁的底层实现

37.ReentrantLock中tryLock()和lock()⽅法的区别

38.CountDownLatch和Semaphore的区别和底层原理

39.Sychronized的偏向锁、轻量级锁、重量级锁

40.Sychronized和ReentrantLock的区别

21.JVM中哪些是线程共享区

JVM中线程共享区有: 堆和方法区

JVM中线程独有的是: 栈，本地方法栈，程序计数器

22.你们项⽬如何排查JVM问题

对于还在正常运⾏的系统：

1. 可以使⽤jmap来查看JVM中各个区域的使⽤情况

2. 可以通过jstack来查看线程的运⾏情况，⽐如哪些线程阻塞、是否出现了死锁

3. 可以通过jstat命令来查看垃圾回收的情况，特别是fullgc，如果发现fullgc⽐较频繁，那么就得进⾏调优了

4. 通过各个命令的结果，或者 jvisualvm等⼯具来进⾏分析

5. ⾸先，初步猜测频繁发送fullgc的原因，如果频繁发⽣fullgc但是⼜⼀直没有出现内存溢出，那么表示fullgc实际上是回收了很多对象了，所以这些对象最好能在younggc过程中就直接回收掉，避免这些对象进⼊到⽼年代，对于这种情况，就要考虑这些存活时间不⻓的对象是不是⽐较⼤，导致年轻代放不下，直接进⼊到了⽼年代，尝试加⼤年轻代的⼤⼩，如果改完之后，fullgc减少，则证明修改有效

6. 同时，还可以找到占⽤CPU最多的线程，定位到具体的⽅法，优化这个⽅法的执⾏，看是否能避免某些对象的创建，从⽽节省内存

对于已经发⽣了OOM的系统：

1. ⼀般⽣产系统中都会设置当系统发⽣了OOM时，⽣成当时的dump⽂件（ -

XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/base ）

2. 我们可以利⽤jsisualvm等⼯具来分析dump⽂件

3. 根据dump⽂件找到异常的实例对象，和异常的线程（占⽤CPU⾼），定位到具体的代码

4. 然后再进⾏详细的分析和调试

总之，调优不是⼀蹴⽽就的，需要分析、推理、实践、总结、再分析，最终定位到具体的问题

23.⼀个对象从加载到JVM，再到被GC清除，都经历了什么过程？

首先把字节码文件内容加载到方法区
再根据类信息在堆创建对象
对象首先分配在堆中的年轻代的伊甸园区，经过一次轻GC之后，如果对象存在就进入幸存一区，
在之后经过多次轻GC过后，如果对象一直存活，这个对象就会在幸存一区和幸存二区来回from to,
每一次from to 移动年龄就会增长1岁
当年龄大于15岁，如果这个对象还存活，就会进入老年区
在老年区时，经过full GC ，如果被标记为垃圾对象，就会被GC线程清除

24.怎么确定⼀个对象到底是不是垃圾？

引用计数器: 这种方式就是给堆内存中的对象进行计数，当计数为0时，就会被认为是垃圾对象。这是早起JDK的方式，无法解决循环引用问题。

可达性分析:从一个根对象 (GC root)向下寻找，找到的就不是垃圾对象，未找到的就是垃圾对象。

25.GC Root 是什么?

GC Root 就是根对象，栈中的局部变量表，方法区中的静态变量，正在运行的线程，本地方法栈中的变量都可以是GCRoot。

26.JVM有哪些垃圾回收算法？

1. 标记清除算法：

a. 标记阶段：把垃圾内存标记出来

b. 清除阶段：直接将垃圾内存回收。

c. 这种算法是⽐较简单的，但是有个很严重的问题，就是会产⽣⼤量的内存碎⽚。

2. 复制算法：为了解决标记清除算法的内存碎⽚问题，就产⽣了复制算法。复制算法将内存分为⼤⼩相等的两半，每次只使⽤其中⼀半。垃圾回收时，将当前这⼀块的存活对象全部拷⻉到另⼀半，然后当前这⼀半内存就可以直接清除。这种算法没有内存碎⽚，但是他的问题就在于浪费空间。⽽且，他的效率跟存活对象的个数有关。

3. 标记压缩算法：为了解决复制算法的缺陷，就提出了标记压缩算法。这种算法在标记阶段跟标记清除算法是⼀样的，但是在完成标记之后，不是直接清理垃圾内存，⽽是将存活对象往⼀端移动，然后将边界以外的所有内存直接清除。

27.什么是STW？

STW(Stop The World) ：在执行垃圾回收时，将JVM冻结的一种状。发生STW时，停止一切Java线交互，本地方法native可以执行，但是不能与JVM进行交互。各种算法的优化就是减少STW。

28.JVM参数有哪些？

JVM参数⼤致可以分为三类：

1. 标准指令： -开头，这些是所有的HotSpot都⽀持的参数。可以⽤java -help 打印出来。

2. ⾮标准指令： -X开头，这些指令通常是跟特定的HotSpot版本对应的。可以⽤java -X 打印出来。

3. 不稳定参数： -XX 开头，这⼀类参数是跟特定HotSpot版本对应的，并且变化⾮常⼤

29.说说对线程安全的理解

线程安全指的是，我们写的某段代码，在多个线程同时执⾏这段代码时，不会产⽣混乱，依然能够得到正常的结果，⽐如i++，i初始化值为0，那么两个线程来同时执⾏这⾏代码，如果代码是线程安全的，那么最终的结果应该就是⼀个线程的结果为1，⼀个线程的结果为2，如果出现了两个线程的结果都为1，则表示这段代码是线程不安全的。

所以线程安全，主要指的是⼀段代码在多个线程同时执⾏的情况下，能否得到正确的结果。

30.对守护线程的理解

线程分为⽤户线程和守护线程，⽤户线程就是普通线程，守护线程就是JVM的后台线程，⽐如垃圾回收线程就是⼀个守护线程，守护线程会在其他普通线程都停⽌运⾏之后⾃动关闭。我们可以通过设置 thread.setDaemon(true)来把⼀个线程设置为守护线程

31.ThreadLocal的底层原理

1. 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

2. ThreadLocal底层是通过 ThreadLocalMap来实现的，每个Thread对象（注意不是ThreadLocal对

象）中都存在⼀个ThreadLocalMap，Map的key为ThreadLocal对象，Map的value为需要缓存的

值

3. 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，从⽽出现内存泄漏，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

4. ThreadLocal经典的应⽤场景就是连接管理（⼀个线程持有⼀个连接，该连接对象可以在不同的⽅法之间进⾏传递，线程之间不共享同⼀个连接）

32.并发、并⾏、串⾏之间的区别

1. 串⾏：⼀个任务执⾏完，才能执⾏下⼀个任务

2. 并⾏( Parallelism )：两个任务同时执⾏

3. 并发( Concurrency )：两个任务整体看上去是同时执⾏，在底层，两个任务被拆成了很多份，然后⼀个⼀个执⾏，站在更⾼的⻆度看来两个任务是同时在执⾏的

33.Java死锁如何避免？

造成死锁的⼏个原因：

1. ⼀个资源每次只能被⼀个线程使⽤

2. ⼀个线程在阻塞等待某个资源时，不释放已占有资源

3. ⼀个线程已经获得的资源，在未使⽤完之前，不能被强⾏剥夺

4. 若⼲线程形成头尾相接的循环等待资源关系

这是造成死锁必须要达到的4个条件，如果要避免死锁，只需要不满⾜其中某⼀个条件即可。⽽其中前3 个条件是作为锁要符合的条件，所以要避免死锁就需要打破第4个条件，不出现循环等待锁的关系。

在开发过程中：

1. 要注意加锁顺序，保证每个线程按同样的顺序进⾏加锁

2. 要注意加锁时限，可以针对所设置⼀个超时时间

3. 要注意死锁检查，这是⼀种预防机制，确保在第⼀时间发现死锁并进⾏解决

34.线程池的底层⼯作原理

线程池内部是通过队列+线程实现的，当我们利⽤线程池执⾏任务时：

1. 如果此时线程池中的线程数量⼩于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。

2. 如果此时线程池中的线程数量等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满，那么任务被放⼊缓冲队列。

3. 如果此时线程池中的线程数量⼤于等于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量⼩于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。

4. 如果此时线程池中的线程数量⼤于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。

5. 当线程池中的线程数量⼤于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终⽌。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数

35.线程池为什么是先添加列队⽽不是先创建最⼤线程？

当线程池中的核⼼线程都在忙时，如果继续往线程池中添加任务，那么任务会先放⼊队列，队列满了之后，才会新开线程。这就相当于，⼀个公司本来有10个程序员，本来这10个程序员能正常的处理各种需求，但是随着公司的发展，需求在慢慢的增加，但是⼀开始这些需求只会增加在待开发列表中，然后这 10个程序员加班加点的从待开发列表中获取需求并进⾏处理，但是某⼀天待开发列表满了，公司发现现有的10个程序员是真的处理不过来了，所以就开始新招员⼯了。

36.ReentrantLock中的公平锁和⾮公平锁的底层实现

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，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，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。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醒阶段。

另外，ReentrantLock是可重⼊锁，不管是公平锁还是⾮公平锁都是可重⼊的

37.ReentrantLock中tryLock()和lock()⽅法的区别

1. tryLock()表示尝试加锁，可能加到，也可能加不到，该⽅法不会阻塞线程，如果加到锁则返回

true，没有加到则返回false

2. lock()表示阻塞加锁，线程会阻塞直到加到锁，⽅法也没有返回值

38.CountDownLatch和Semaphore的区别和底层原理

CountDownLatch表示计数器，可以给CountDownLatch设置⼀个数字，⼀个线程调⽤
CountDownLatch的await()将会阻塞，其他线程可以调⽤CountDownLatch的countDown()⽅法来对 CountDownLatch中的数字减⼀，当数字被减成0后，所有await的线程都将被唤醒。
对应的底层原理就是，调⽤await()⽅法的线程会利⽤AQS排队，⼀旦数字被减为0，则会将AQS中排队的线程依次唤醒。
Semaphore表示信号量，可以设置许可的个数，表示同时允许最多多少个线程使⽤该信号量，通过acquire()来获取许可，如果没有许可可⽤则线程阻塞，并通过AQS来排队，可以通过release()
ReentrantLock中tryLock()和lock()⽅法的区别
CountDownLatch和Semaphore的区别和底层原理⽅法来释放许可，当某个线程释放了某个许可后，会从AQS中正在排队的第⼀个线程开始依次唤醒，直到没有空闲许可。

39.Sychronized的偏向锁、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

2. 轻量级锁：由偏向锁升级⽽来，当⼀个线程获取到锁后，此时这把锁是偏向锁，此时如果有第⼆个线程来竞争锁，偏向锁就会升级为轻量级锁，之所以叫轻量级锁，是为了和重量级锁区分开来，轻量级锁底层是通过⾃旋来实现的，并不会阻塞线程

3. 如果⾃旋次数过多仍然没有获取到锁，则会升级为重量级锁，重量级锁会导致线程阻塞

4. ⾃旋锁：⾃旋锁就是线程在获取锁的过程中，不会去阻塞线程，也就⽆所谓唤醒线程，阻塞和唤醒这两个步骤都是需要操作系统去进⾏的，⽐较消耗时间，⾃旋锁是线程通过CAS获取预期的⼀个标记，如果没有获取到，则继续循环获取，如果获取到了则表示获取到了锁，这个过程线程⼀直在运⾏中，相对⽽⾔没有使⽤太多的操作系统资源，⽐较轻量。