并发编程面试深度解析：volatile、synchronized与Lock

"并发编程 70 道面试题及答案.docx" 并发编程是计算机科学中的一个重要领域，尤其在多核处理器和分布式系统中，有效地管理并发任务以提高程序性能是至关重要的。以下是对并发编程中涉及的一些关键概念的详细解释： 1. **线程间的通信与同步** - **线程B怎么知道线程A修改了变量**：线程间通信通常通过共享内存或消息传递实现。`volatile`修饰变量可以确保修改对所有线程可见；`synchronized`修饰的方法或代码块提供互斥访问，确保在任何时刻只有一个线程能修改变量；`wait/notify`机制用于线程间协作，一个线程调用`wait()`后会释放锁并等待，另一个线程调用`notify()`或`notifyAll()`唤醒等待的线程；`while轮询`是一种简单的检查变量状态的方式，但效率较低。 2. **synchronized的使用** - 当一个线程进入一个对象的`synchronized`方法A之后，其他线程无法进入此对象的另一个`synchronized`方法B，因为它们都需要获取相同的对象锁。如果方法A未释放锁，方法B会被阻塞。 3. **synchronized、volatile、CAS比较** - **synchronized** 是一种悲观锁，它假设并发操作可能导致数据不一致，所以它会锁定资源，防止其他线程同时访问，可能导致线程阻塞。 - **volatile** 提供了内存可见性，确保修改后的值立即对所有线程可见，并禁止指令重排序，以保持变量的有序性。 - **CAS（Compare and Swap）** 是一种乐观锁，它在没有锁的情况下尝试更新变量，如果发现有冲突，就重试，不阻塞其他线程。 4. **synchronized与Lock的区别** - **synchronized** 是内置的关键字，由JVM直接支持，而**Lock** 是Java提供的接口，如`ReentrantLock`，提供了更多的控制和灵活性。 - synchronized可以作用于类、方法和代码块，Lock只能用于代码块的锁定。 - synchronized在异常情况下会自动释放锁，避免死锁；Lock需要手动`unlock()`来释放，如果不释放可能会导致死锁。 - Lock提供了锁获取是否成功的判断，synchronized没有这个功能。 5. **synchronized与ReentrantLock的异同** - 异同点在于synchronized是关键字，ReentrantLock是类，ReentrantLock提供了更高级的功能，如公平锁、非公平锁、可中断锁、可选择的锁状态检查等。 - 在早期的Java版本中，synchronized的性能较差，但在Java 6以后的版本中得到了优化，性能差距减小。然而，在需要更细粒度控制的场合，ReentrantLock通常优于synchronized。 并发编程需要考虑的问题包括死锁、活锁、饥饿、线程安全、竞态条件等。理解这些概念并熟练使用相应的工具和机制是每个Java开发者必备的技能。在面试中，掌握并发编程的理论知识和实践经验将极大地提升你的专业素养。