并发编程面试精讲：原子性、可见性与有序性

"并发编程 48 道面试题及答案文档包含了关于并发编程的基础概念、面试常见问题以及解答，旨在帮助准备面试者理解和掌握并发编程的核心知识点。" 并发编程是多线程环境下保证程序正确性和高效运行的关键技术。在Java等编程语言中，有三个基本要素支撑并发编程： 1. **原子性**：原子性确保一个操作不会被其他操作打断，要么全部完成，要么完全不执行。Java中的`java.util.concurrent.atomic`包提供了一些原子变量类，如AtomicInteger，以支持原子操作。 2. **可见性**：可见性是指当一个线程修改了共享变量，其他线程能够立即看到这个修改。Java的`synchronized`关键字和`Lock`接口（如ReentrantLock）可以确保对共享变量的修改对所有线程可见。 3. **有序性**：有序性保证程序执行的顺序符合代码的逻辑顺序。Java内存模型（JMM）通过内存屏障和volatile关键字来维护有序性，防止编译器和处理器优化导致的乱序执行。 实现可见性有以下几种方法： - **synchronized**：同步块或同步方法可以保证在同一时刻只有一个线程执行，并且在退出同步代码块前将修改写回主内存，确保其他线程可见。 - **Lock**：如ReentrantLock，其lock和unlock操作具有类似synchronized的同步效果，同时提供了更细粒度的控制。 - **volatile**：标记为volatile的变量，其修改对所有线程都是立即可见的，避免了线程工作内存与主内存之间数据的延迟。 多线程编程的价值主要体现在： - **利用多核CPU**：在多核处理器系统中，多线程能充分利用硬件资源，提高程序的执行效率。 - **防止阻塞**：即使在一个单核CPU环境中，多线程也可以避免单个线程阻塞导致的整个程序停滞，提高程序的响应性。 - **便于建模**：复杂的任务可以通过拆分为多个线程来简化编程，每个线程专注于一小部分任务，简化了程序设计和调试。 创建线程有多种方式： - **继承Thread类**：直接扩展Thread类并重写run()方法，然后实例化并调用start()启动线程。 - **实现Runnable接口**：创建一个类实现Runnable接口，重写run()方法，然后将Runnable实例传递给Thread构造器启动线程。 - **实现Callable接口**：创建一个类实现Callable接口，重写call()方法，返回一个结果。Callable可以配合FutureTask或ExecutorService获取返回值。 - **使用线程池**：通过ExecutorService（如ThreadPoolExecutor）提交Runnable或Callable任务，线程池可以有效地管理和复用线程。 每种创建线程的方式都有其优缺点。例如，实现Runnable接口允许线程类与其他类继承，而继承Thread类则可能限制了类的继承性。使用线程池可以有效管理线程，减少线程创建和销毁的开销，提高性能。在实际开发中，通常推荐使用线程池，因为它更加高效和可控。