Java核心技术面试精讲
杨晓峰
前Oracle首席工程师
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开篇词 (1讲)
开篇词 | 以面试题为切入点，有效提升你的Java内功
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模块一 Java基础 (14讲)
第1讲 | 谈谈你对Java平台的理解？
第2讲 | Exception和Error有什么区别？
第3讲 | 谈谈final、finally、 finalize有什么不同？
第4讲 | 强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别？
第5讲 | String、StringBuffer、StringBuilder有什么区别？
第6讲 | 动态代理是基于什么原理？
第7讲 | int和Integer有什么区别？
第8讲 | 对比Vector、ArrayList、LinkedList有何区别？
第9讲 | 对比Hashtable、HashMap、TreeMap有什么不同？
第10讲 | 如何保证集合是线程安全的? ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全？
第11讲 | Java提供了哪些IO方式？ NIO如何实现多路复用？
第12讲 | Java有几种文件拷贝方式？哪一种最高效？
第13讲 | 谈谈接口和抽象类有什么区别？
第14讲 | 谈谈你知道的设计模式？
模块二 Java进阶 (16讲)
第15讲 | synchronized和ReentrantLock有什么区别呢？
第16讲 | synchronized底层如何实现？什么是锁的升级、降级？
第17讲 | 一个线程两次调用start()方法会出现什么情况？
第18讲 | 什么情况下Java程序会产生死锁？如何定位、修复？
第19讲 | Java并发包提供了哪些并发工具类？
第20讲 | 并发包中的ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue有什么区别？
第21讲 | Java并发类库提供的线程池有哪几种？ 分别有什么特点？
第22讲 | AtomicInteger底层实现原理是什么？如何在自己的产品代码中应用CAS操作？
第23讲 | 请介绍类加载过程，什么是双亲委派模型？
第24讲 | 有哪些方法可以在运行时动态生成一个Java类？
第25讲 | 谈谈JVM内存区域的划分，哪些区域可能发生OutOfMemoryError?
第26讲 | 如何监控和诊断JVM堆内和堆外内存使用？
第27讲 | Java常见的垃圾收集器有哪些？
第28讲 | 谈谈你的GC调优思路?
第29讲 | Java内存模型中的happen-before是什么？
第30讲 | Java程序运行在Docker等容器环境有哪些新问题？
模块三 Java安全基础 (2讲)
第31讲 | 你了解Java应用开发中的注入攻击吗？
第32讲 | 如何写出安全的Java代码？
模块四 Java性能基础 (3讲)
第33讲 | 后台服务出现明显“变慢”，谈谈你的诊断思路？
第34讲 | 有人说“Lambda能让Java程序慢30倍”，你怎么看？
第35讲 | JVM优化Java代码时都做了什么？
模块5 Java应用开发扩展 (4讲)
第36讲 | 谈谈MySQL支持的事务隔离级别，以及悲观锁和乐观锁的原理和应用场景？
第37讲 | 谈谈Spring Bean的生命周期和作用域？
第38讲 | 对比Java标准NIO类库，你知道Netty是如何实现更高性能的吗？
第39讲 | 谈谈常用的分布式ID的设计方案？Snowflake是否受冬令时切换影响？
周末福利 (2讲)
周末福利 | 谈谈我对Java学习和面试的看法
周末福利 | 一份Java工程师必读书单
结束语 (1讲)
结束语 | 技术没有终点
Java核心技术面试精讲
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第10讲 | 如何保证集合是线程安全的? ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全？
杨晓峰 2018-05-26
我在之前两讲介绍了 Java 集合框架的典型容器类，它们绝大部分都不是线程安全的，仅有的线程安全实现，比如 Vector、Stack，在性能方面也远不尽如人意。幸好 Java 语言提供了并发包（java.util.concurrent），为高度并发需求提供了更加全面的工具支持。
今天我要问你的问题是，如何保证容器是线程安全的？ConcurrentHashMap 如何实现高效地线程安全？
典型回答
Java 提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合框架内部，除了 Hashtable 等同步容器，还提供了所谓的同步包装器（Synchronized Wrapper），我们可以调用 Collections 工具类提供的包装方法，来获取一个同步的包装容器（如 Collections.synchronizedMap），但是它们都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并发情况下，性能比较低下。
另外，更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类，它提供了：
各种并发容器，比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。
各种线程安全队列（Queue/Deque），如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。
各种有序容器的线程安全版本等。
具体保证线程安全的方式，包括有从简单的 synchronize 方式，到基于更加精细化的，比如基于分离锁实现的 ConcurrentHashMap 等并发实现等。具体选择要看开发的场景需求，总体来说，并发包内提供的容器通用场景，远优于早期的简单同步实现。
考点分析
谈到线程安全和并发，可以说是 Java 面试中必考的考点，我上面给出的回答是一个相对宽泛的总结，而且 ConcurrentHashMap 等并发容器实现也在不断演进，不能一概而论。
如果要深入思考并回答这个问题及其扩展方面，至少需要：
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精选留言(56)
明翼1.7
put加锁
通过分段加锁segment，一个hashmap里有若干个segment，每个segment里有若干个桶，桶里存放K-V形式的链表，put数据时通过key哈希得到该元素要添加到的segment，然后对segment进行加锁，然后在哈希，计算得到给元素要添加到的桶，然后遍历桶中的链表，替换或新增节点到桶中
size
分段计算两次，两次结果相同则返回，否则对所以段加锁重新计算
1.8
put CAS 加锁
1.8中不依赖与segment加锁，segment数量与桶数量一致；
首先判断容器是否为空，为空则进行初始化利用volatile的sizeCtl作为互斥手段，如果发现竞争性的初始化，就暂停在那里，等待条件恢复，否则利用CAS设置排他标志（U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)）;否则重试
对key hash计算得到该key存放的桶位置，判断该桶是否为空，为空则利用CAS设置新节点
否则使用synchronize加锁，遍历桶中数据，替换或新增加点到桶中
最后判断是否需要转为红黑树，转换之前判断是否需要扩容
size
利用LongAdd累加计算2018-07-04 1 83
徐金铎需要注意的一点是，1.8以后的锁的颗粒度，是加在链表头上的，这个是个思路上的突破。作者回复: 是的
2018-05-26 2 62
雷霹雳的爸爸今天这个纯粹知识盲点，纯赞，源码也得不停看2018-05-26 27
Sean最近用ConcurrentHashMap的场景是，由于系统是一个公共服务，全程异步处理。最后一环节需要http rest主动响应接入系统，于是为了定制化需求，利用netty写了一版异步http clinet。其在缓存tcp链接时用到了。
看到下面有一位朋友说起了自旋锁和偏向锁。
自旋锁个人理解的是cas的一种应用方式。并发包中的原子类是典型的应用。
偏向锁个人理解的是获取锁的优化。在ReentrantLock中用于实现已获取完锁的的线程重入问题。
不知道理解的是否有误差。欢迎指正探讨。谢谢作者回复: 正确，互相交流
偏向锁，侧重是低竞争场景的优化，去掉可能不必要的同步2018-05-28 23
j.c.期待unsafe和cas的文章2018-05-26 20
t对于我这种菜鸟来说，应该来一期讲讲volatile😭2018-07-03 19
虞飞老师在课程里讲到同步包装类比较低效，不太适合高并发的场景，那想请教一下老师，在list接口的实现类中。在高并发的场景下，选择哪种实现类比较好？因为ArrayList是线程不安全的，同步包装类又很低效，CopyonwriteArrayList又是以快照的形式来实现的，在频繁写入数据的时候，其实也很低效，那这个类型该怎么选择比较好？作者回复: 目前并发list好像就那一个，我觉得不必拘泥于list，不还有queue之类，看场景需要的真是list吗
2018-05-27 8
Kyle之前用JavaFX做一个客户端IM工具的时候，我将拉来的未被读取的用户聊天信息用ConcurrentHashMap存储（同时异步存储到Sqlite），Key存放用户id，Value放未读取的聊天消息列表。因为我考虑到存消息和读消息是由两个线程并发处理的，这两个线程共同操作一个ConcurrentHashMap。可能是我没处理好，最后直到我离职了还有消息重复、乱序的问题。请问我这种应用场景有什么问题吗?2018-05-28 5
coder王您说的synchronized被改进很多很多了，那么在我们平常使用中，就用这个synchronized完成一些同步操作是不是OK？😁作者回复: 通常是的，前提是JDK版本需要新一点
2018-05-28 1 5
AnswerUnsafe？2018-07-03 4
shawn老师，什么只有bin为空的时候才使用cas，其他地方用synchronized 呢？2018-07-02 4
mongo请教老师：putVal方法中，什么情况下会进入else if ((fh=f.hash) == MOVED)分支？是进行扩容的时候吗？nextTable是做什么用的？作者回复: 我理解是的，判断是个ForwardingNode，resize正在进行；
nexttable是扩容时的临时过渡2018-05-26 4- mongo请教老师：putVal方法的第二个if分支，为什么要用tabAt？我的认识里直接数组下标寻址tab[i=(n-1) & hash]也是一个原子操作，不是吗？tabAt里面的getObjectVolatle（）方法跟直接用数组下标tab[i=(n-1) & hash]寻址有什么区别？
作者回复: 这个有volatile load语义
2018-05-26 4 
约书亚这期内容太难，分寸不好把握
看8的concurenthashmap源码感觉挺困难，网上的博文帮助也不大，尤其是扩容这部分（似乎文章中没提）
求问杨大有没有什么窍门，或者有什么启发性的paper或文章？
可以泛化成，长期对lock free实现多个状态修改的问题比较困惑，希望得到启发作者回复: 本文尽量梳理了相对比较容易理解的部分；扩容细节我觉得是个加分项，不是每个人都会在乎那么深入；窍门，可以考虑画图辅助理解，我是比较笨的类型，除了死磕，不会太多窍门……
2018-05-26 4- Xg huang这里有个地方想跟老师交流一下想法, 从文中"所以，ConcurrentHashMap 的实现是通过重试机制（RETRIES_BEFORE_LOCK，指定重试次数 2），来试图获得可靠值。如果没有监控到发生变化（通过对比 Segment.modCount），就直接返回，否则获取锁进行操作。" 可以看出, 在高并发的情况下, "size()" 方法只是返回"近似值", 而我的问题是: 既然只是一个近似值, 为啥要用这种"重试,分段锁" 的复杂做法去计算这个值? 直接在不加锁的情况下返回segment 的size 岂不是更简单? 我能理解jdk开发者想尽一切努力在高性能地返回最精确的数值, 但这个"精确" 度无法量化啊, 对于调用方来说,这个值依然是不可靠的啊. 所以, 在我看来,这种做法收益很小(可能是我也比较懒吧), 或者有些设计上的要点我没有领悟出来, 希望老师指点一下.
作者回复: 这个是在代价可接受情况下，尽量准确，就像含金量90%和99.9%，99.999%，还是有区别的，虽然不是百分百
2018-06-08 2 
Leiy我感觉jdk8就相当于把segment分段锁更细粒度了，每个数组元素就是原来一个segment，那并发度就由原来segment数变为数组长度？而且用到了cas乐观锁，所以能支持更高的并发，不知道我这种理解对吗？如果对的话，我就在想，为什么并发大神之前没想到这种，哈哈😄，恳请指正。谢谢作者回复: 基本正确，cas只用在部分场景；
事后看容易啊，说比做容易，😄2018-05-29 2
Hesher并发包用的很少，这一节内容的前置知识比较多，对于使用经验少的人来说貌似是有点难了。问题很好，正好可以见识一下各种使用场景，不过留言大部分是针对内容的难点提问，而真正回答问题的还没有出现。作者回复: 后面并发部分会详细分析
2018-05-28 2
行者老师麻烦讲讲自旋锁，偏向锁的特点和区别吧，一直不太清楚。作者回复: 好，后面有章节
2018-05-27 2
日光倾城initTable里面的Thread.yield什么场景下会返回呢2019-08-25 1
bazindes老师的内容讲的丰富 深入浅出 希望提高一下朗读人的要求吧 每节课都感觉有读错的 英文读不准就不说了 互斥读成互拆听的实在是别扭作者回复: 哈，抱歉，我反馈一下，主播也辛苦，不一定是职业码农
2018-06-26 1
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