java多线程专题测试三：concurrent包

concurrent包

1、Lock和Condition类分别有什么特色，可以取代谁？

Condition 将 Object 监视器方法（wait 、notify 和 notifyAll ）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。

2、如何使用读写锁？

读写锁应用的场合

我们有时会遇到对同一个内存区域如数组或者链表进行多线程读写的情况,一般来说有以下几种处理方式: 1.不加任何限制,多见于读取写入都很快的情况,但有时也会出现问题. 2.对读写函数都加以同步互斥,这下问题是没了,但效率也下去了,比如说两个读取线程不是非要排队进入不可. 3.使用读写锁,安全和效率都得到了解决,特别合适读线程多于写线程的情况.也就是下面将要展现的模式.

读写锁的意图

读写锁的本意是分别对读写状态进行互斥区分,有互斥时才加锁,否则放行.互斥的情况有: 1.读写互斥. 2.写写互斥. 不互斥的情况是:读读,这种情况不该加以限制. 程序就是要让锁对象知道当前读写状态,再根据情况对读写的线程进行锁定和解锁。

3、列举常见的并发容器有哪些，适用于怎样的场景？

               并发容器                    同步容器
       ConcurrentHashMap               同步的HashMap
       CopyOnWriteArrayList               同步List 
       CopyOnWriteArraySet               同步Set
       ConcurrentSkipListMap               同步SortedMap
       ConcurrentSkipListSet               同步SortedSet

详细资料：

http://www.agilejava.net/blog/archives/109

 

与同步容器类相比，它有以下特性：

• 更加细化的锁机制。同步容器直接把容器对象做为锁，这样就把所有操作串行化，其实这是没必要的，过于悲观，而并发容器采用更细粒度的锁机制，保证一些不会发生并发问题的操作进行并行执行
• 附加了一些原子性的复合操作。比如putIfAbsent方法
• 迭代器的弱一致性。它在迭代过程中不再抛出Concurrentmodificationexception异常，而是弱一致性。在并发高的情况下，有可能size和isEmpty方法不准确，但真正在并发环境下这些方法也没什么作用。
• CopyOnWriteArrayList采用写入时复制的方式避开并发问题。这其实是通过冗余和不可变性来解决并发问题，在性能上会有比较大的代价，但如果写入的操作远远小于迭代和读操作，那么性能就差别不大了。

4、为什么要使用线程池？

诸如 Web 服务器、数据库服务器、文件服务器或邮件服务器之类的许多服务器应用程序都面向处理来自某些远程来源的大量短小的任务。请求以某种方式到达服务器，这种方 式可能是通过网络协议（例如 HTTP、FTP 或 POP）、通过 JMS 队列或者可能通过轮询数据库。不管请求如何到达，服务器应用程序中经常出现的情况是：单个任务处理的时间很短而请求的数目却是巨大的。

构建服务器应用程序的一个过于简单的模型应该是：每当一个请求到达就创建一个新线程，然后在新线程中为请求服务。实际上，对于原型开发这种方法工作得很 好，但如果试图部署以这种方式运行的服务器应用程序，那么这种方法的严重不足就很明显。每个请求对应一个线程（thread-per-request）方 法的不足之一是：为每个请求创建一个新线程的开销很大；为每个请求创建新线程的服务器在创建和销毁线程上花费的时间和消耗的系统资源要比花在处理实际的用 户请求的时间和资源更多。

除了创建和销毁线程的开销之外，活动的线程也消耗系统资源。在一个 JVM 里创建太多的线程可能会导致系统由于过度消耗内存而用完内存或“切换过度”。为了防止资源不足，服务器应用程序需要一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目。

线程池为线程生命周期开销问题和资源不足问题提供了解决方案。通过对多个任务重用线程，线程创建的开销被分摊到了多个任务上。其好处是，因为在请求到达时 线程已经存在，所以无意中也消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使应用程序响应更快。而且，通过适当地调整线程池中的线程数目，也 就是当请求的数目超过某个阈值时，就强制其它任何新到的请求一直等待，直到获得一个线程来处理为止，从而可以防止资源不足。

5、Executor的设计思想是什么？常用的ThreadPoolExecutor有什么特点，可以取代谁？

6、简述FutureTask的用途

7、简述什么是CAS算法，与原子变量有何关系？

cas是现代CPU提供给并发程序使用的原语操作. 不同的CPU有不同的使用规范.
在 Intel 处理器中，比较并交换通过指令的 cmpxchg 系列实现。
PowerPC 处理器有一对名为“加载并保留”和“条件存储”的指令，它们实现相同的目地；
MIPS 与 PowerPC 处理器相似，除了第一个指令称为“加载链接”。
CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)

8、简述常见的同步工具类

同步容器类就是一些经过同步处理了的容器类，比如List有Vector，Map有Hashtable，查看其源码发现其保证线程安全的方式就是把每个对外暴露的存取方法用synchronized关键字同步化，这样做我们立马会想到有以下问题：
1）性能有问题

同步化了所有存取方法，就表明所有对这个容器对象的操作将会串行，这样做来得倒是干净，但性能的代价也是很可观的

2）复合操作问题

同步容器类只是同步了单一操作，如果客户端是一组复合操作，它就没法同步了，依然需要客户端做额外同步。

9、简述fork-join模式，其试图发挥什么作用？Barrier类在其中扮演什么角色？

如果一个应用能被分解成多个子任务，并且组合多个子任务的结果就能够获得最终的答案，那么这个应用就适合用 Fork/Join 模式来解决。