2021并发编程高级面试题详解：ZGC染色指针与内存管理

并发编程是现代软件开发中的关键领域，特别是在多线程和分布式系统中。本文档提供了2023年最新的并发编程面试题以及答案解析，涵盖了高级概念和技术细节。 首先，我们来看第一个问题，关于ZGC收集器中的染色指针。染色指针是ZGC（Z Garbage Collector）中的一项技术，用于在64位系统指针中存储额外信息，如对象的状态标记。在64位系统中，理论上可以访问大量内存，但在实际硬件限制下，如AMD64架构的地址总线和虚拟地址空间限制，64位指针仅支持有限的内存。ZGC利用剩余的46位指针宽度，将其中的高4位用于存储四个标志，包括对象的三色标记（表示对象的状态）、重分配集标志和访问权限控制。然而，这种扩展也降低了地址空间，导致ZGC管理的内存最大值不超过4TB。 第二个问题涉及栈溢出，这是一个常见的编程错误。栈溢出发生在递归调用或循环调用过程中，当函数调用的深度超过栈的预设大小，超出可用空间时，就会引发栈溢出。Java中可以通过调整-Xss参数来设置栈的大小，以防止这种情况。 第三个话题是CopyOnWriteArrayList的设计思想。CopyOnWriteArrayList是一种特殊的ArrayList实现，旨在提高多线程环境下的并发性能。其核心策略是读写分离，保证读操作不会阻塞写操作。当多个线程同时读取列表时，线程间的并发是安全的。如果遇到写操作，CopyOnWriteArrayList会选择复制整个列表，然后在新列表上进行修改，避免了并发修改带来的冲突。这种方法保证了数据的一致性，但增加了内存消耗。 最后，关于Java并发中的wait(), notify(), 和 notifyAll()方法，这些方法必须在同步代码块或同步方法中使用，因为它们是Java并发编程的关键原语。调用wait()会让当前持有锁的线程释放锁并进入等待状态，而notify()和notifyAll()则是唤醒等待线程。这些操作确保了线程间的协作和同步，防止死锁，维护了并发程序的正确执行。 总结来说，这些面试题涵盖了并发编程中的内存管理、数据结构优化以及线程通信的核心概念，深入理解这些问题对于应聘者在实际项目中处理并发问题至关重要。