面试题

java面试题

CopyOnWriteArrayList介绍

在写操作（add、remove 等）时，不直接对原数据进行修改，而是先将原数据复制一份，然后在新复制的数据上执行写操作，最后将原数据引用指向新数据。这样做的好处是： 读操作（get、iterator 等）可以不加锁，因为读取的数据始终是不变的。

CopyOnWriteArrayList 优缺点

优点

1. 线程安全
   CopyOnWriteArrayList 是线程安全的，由于写操作对原数据进行复制，因此写操作不会影响读操作，读操作可以不加锁，降低了并发冲突的概率。
2. 不会抛出 ConcurrentModificationException 异常
   由于读操作遍历的是不变的数组副本，因此不会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

缺点

1. 写操作性能较低
   每一次写操作都需要将元素复制一份，因此写操作的性能较低。
2. 内存占用增加
   每次写操作都需要创建一个新的数组副本，因此内存占用会增加，特别是当集合中有大量数据时，内存占用较高。
3. 数据一致性问题
   由于读操作遍历的是不变的数组副本，因此在对数组执行写操作期间，读操作可能读取到旧的数组数据，这涉及到数据一致性问题。 CopyOnWriteArrayList 使用场景
4. 读多写少
   • 因为写操作会复制新集合，性能较低。
5. 集合不大
   • 因为写操作需要复制整个集合，内存占用会较高。
6. 实时性要求不高
   • 因为可能会读取到旧的集合数据。

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CyclicBarrier的理解

一般这个会和countdownLatch比较

CyclicBarrier 的概念

CyclicBarrier 是 Java 中的一种多线程协作工具，允许多个线程在一个屏障点等待，直到所有线程都到达后一起继续执行。与 CountDownLatch 的主要区别在于：

1. 可重复使用
   CyclicBarrier 在所有线程到达屏障点后会自动重置，可以用于处理多次需要等待的任务。

2. 可执行额外动作
   CyclicBarrier 支持在所有线程到达屏障点时，执行一个可选的动作（由 Runnable 指定），这为复杂场景提供了灵活性。

CyclicBarrier 的主要特点

1. 重复使用

   • 每当所有线程到达屏障点后，屏障会自动重置，可以在循环任务或阶段性任务中多次使用。

2. 线程协调

   • 可以让多个线程在屏障点同步，协调它们同时开始执行。这在分阶段任务或并发游戏中非常有用。

3. 额外逻辑

   • CyclicBarrier 提供了一个可选的构造参数：Runnable，用于指定所有线程到达屏障点时执行的额外动作。

使用注意事项

1. 指定线程数量

   • 在创建 CyclicBarrier 时，必须指定参与线程的数量。

2. 同步点的实现

   • 所有线程到达屏障点后，屏障解除阻塞，所有线程继续执行后续操作。

3. 异常处理

   • 若某个线程在等待过程中被中断或超时，会导致其他线程抛出异常。

适用场景对比

特性	CyclicBarrier	CountDownLatch
是否可重用	是	否
线程数量	必须在创建时指定，并固定	可由计数器的值动态控制
额外动作	支持，在屏障点可以执行指定的 Runnable	不支持
应用场景	多阶段任务、线程协作同步	一次性同步，如等待某些初始化完成后执行

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CountDownLatch的理解

CountDownLatch 是 Java 中用于多线程协作的辅助类，可以让一个或多个线程等待其他线程完成某个任务后再继续执行。

工作原理

CountDownLatch 通过一个计数器实现：

1. 创建时设置计数器初始值，表示需要等待的线程数量或任务数量。
2. 每个线程完成任务后调用 countDown() 方法，计数器减 1。
3. 当计数器的值减至 0 时，所有在 await() 方法上等待的线程将被唤醒，继续执行后续操作。

CountDownLatch 的主要作用

1. 主线程等待多个子线程完成任务

   • 主线程调用 await() 方法等待，子线程完成任务后调用 countDown()，当所有子线程完成任务后，主线程被唤醒执行后续逻辑。

2. 多个线程等待外部事件的发生

   • 多个线程可以同时等待某个共同的事件，例如等待资源准备就绪或信号触发。

3. 控制并发任务的同时开始

   • 在某些并发场景中，需要等待所有线程都准备就绪后才能同时开始执行任务，CountDownLatch提供了一种便捷的方式来实现这一需求。

CountDownLatch 的特点

1. 一次性使用

   • CountDownLatch 的计数器无法重置。一旦计数器减至 0，就无法再次使用。如果需要重复使用计数器，应使用 CyclicBarrier。

2. 线程安全

   • CountDownLatch 内部通过 共享锁机制 保证线程安全。

3. 实现灵活

   • 可以协调单个线程与多个线程、多个线程之间的执行顺序。

CountDownLatch 与 CyclicBarrier 的对比

特性	CountDownLatch	CyclicBarrier
是否可重用	否	是
计数器行为	单向递减，无法重置	固定线程数，到达后屏障重置
等待目标	线程等待其他线程完成	线程相互等待，直到所有线程到达屏障点
额外动作	不支持	支持，屏障点可执行指定的 Runnable
应用场景	等待任务完成、控制执行顺序	多线程同步起点，分阶段任务
实现机制	借助共享锁，计数器递减至 0 时唤醒线程	借助条件变量，所有线程到达屏障点后同时执行

使用场景示例

1. 主线程等待多个子线程完成任务

   CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       new Thread(() -> {
           try {
               // 模拟子线程任务
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务");
               Thread.sleep(1000);
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 任务完成");
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           } finally {
               latch.countDown(); // 任务完成，计数器减 1
           }
       }).start();
   }
   System.out.println("主线程等待子线程完成...");
   latch.await(); // 等待计数器归 0
   System.out.println("所有子线程完成任务，主线程继续执行");

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