Java并发八股学习日记

什么是时间轮，有哪些应用场景

时间轮式一种专门为海量定时任务设计的调度算法，本质就是一个环形数组，每个数组元素叫做槽，槽里挂着一条双向链表存待执行的任务。

和普通任务堆实现的定时器不同，时间轮的任务插入和删除都是O(1)复杂度

时间轮像钟表一样运行。指针每秒走一格，走到那个槽就执行那个槽里的人物。假设时间轮有8格槽，槽的时间单位是1秒，现在要加一个延迟5秒的任务，直接算5%8+1=6，放到第6格槽里。指针转5下就到这个槽，任务就执行了

任务场景：

网络超时管理：Netty里大量用时间轮处理来凝结超时，心跳检测。想想一个网关服务同时有50万个长连接，每个来凝结都有超时判断，用堆根本扛不住
缓存过期清理：Caffeine这个高性能本地缓存就用时间轮管理key的过期，比逐个扫描高效太多
消息队列延迟投递：kafka内部的延迟消息就是靠多层时间轮实现的，能处理几天甚至更长的延迟

什么是Java的StampedLock

StampedLock是Java8引入的一种锁机制，相比ReentrantReadWriteLock最大的改进是引入了乐观读锁 。传统的读写锁再读的时候也要加锁，而StampedLock的乐观锁压根不加锁，只是拿到一个时间戳，读完再校验一下这期间有没有什么写操作。如果没有，读就成功了；如果有写操作介入；再降级成悲观读锁重试。

这种设计在读多写少的场景下性能提升非常明显，因为大部分读操作都不用真正竞争锁。

StampedLock提供三种锁模式：

写锁：独占模式，和ReentrantLock一样，同一时刻只能由一个线程持有写锁
悲观读锁：共享模式，多个线程可以同时持有读锁，但写锁必须等所有读锁释放
乐观读锁：不是正真的锁，只是获取一个stamp时间戳，读完后通过validate方法校验期间有没有写操作

什么是Java的ForkJoinPool

ForkJoinPool是Java7引入的一个专门处理分支任务的线程池。核心思想是把一个大人物递归拆成小任务，小任务并行执行完再把结果合并起来

和普通线程池最大的区别是工作窃取算法：每个工作线程都有自己的双端队列，自己产生的子任务从队列头部取，空闲的时候会从别的线程队尾头任务来执行。这样能把CPU资源榨的比较干净，不会出现有的线程忙死，有点线程闲着。

ForkJoin执行流程：

Fork阶段：大人物递归拆分成小任务，每个子任务提交到当前线程的工作队列
Compute阶段：小任务再各个线程并行执行
Join阶段：等待小任务执行完成，把结果合并起来，只曾向上汇总

如何在Java中控制多个线程的执行顺序

控制线程执行顺序的核心思路就一个：让后台执行的线程等着先执行的线程干完活再动

最常用的几种方式：

Thread.join()最直接的方式。在主线程里调用t1.join(),主线程救护堵塞主，等t1跑完才继续往下走
CompleteableFuture的链式调用。thenRun()会在前一个任务完成后自动触发下一个任务
单线程线程池，把任务按书讯提交进去，天人就是串行执行

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ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
executor.submit(() -> System.out.println("T1"));
executor.submit(() -> System.out.println("T2"));
executor.submit(() -> System.out.println("T3"));
executor.shutdown();

join()方式是主线程一次启动并等待每个线程；CompleteableFuture是通过回调来闹自动串联任务；单线程池是队列排队执行。

什么是阻塞队列

阻塞队列的核心是：队列满了会阻塞，队列恐龙取数据会阻塞。主要用在生产者-消费者模式，线程池底层也是靠它来存任务的。

常见的阻塞队列：

ArrayBlockingQueue,基于数组的有界队列。创建时必须指定容量，内部用一把ReentrantLock控制并发，可以选公共锁或非公平锁。
LinkedBlockingQueue，基于链表的队列。可以指定容量变成有界队列，不指定就是无界队列（最大IntegerMAX_VALUE）。内部用了两把锁，put 和 take 分开，并发度比ArrayBlockingQueue高。
PriorityBlockingQueue，无界的优先级队列。元素按优先级出队，不是先进先出。底层是堆结构，放进去的对象要实现Comparable 或者传入Comparator。
DelayQueue，延迟队列。元素必须实现Delayed 接口，只有到期了才能被取出来。缓存过期清理、定时任务调度都能用它。
SynchronousQueue，没有容量的队列。每次 put 必须等有线程take，反之亦然。
Executors.newCachedThreadPoolO内部就用的它，任务来了直接交给线程，不存队列里。

什么是Java的CAS操作

CAS是一种硬件级别的原子操作，它比较内存中的某个值是否为预期值，如果是就更新为新值，不是就不动。整个比较和交换的过程是一条CPU指令完成的，不可能被打断

CAS需要三个操作：遍历的内存地址，旧的预期值，新值。CPU根据内存地址拿到当前值，和预期值比较，相等就替换成新值，不相等旧返回失败。失败了一般就会自旋重试，直到成功为止。