Java 基础面试题 【二】JUC

ReentrantLock 中的公平锁和⾮公平锁的底层实现

⾸先不管是公平锁和⾮公平锁，它们的底层实现都会使⽤AQS 来进⾏排队，它们的区别在于：线程在使⽤lock()⽅法加锁时，如果是公平锁，会先检查 AQS 队列中是否存在线程在排队，如果有线程在排队，则当前线程也进⾏排队，如果是⾮公平锁，则不会去检查是否有线程在排队，⽽是直接竞争锁。不管是公平锁还是⾮公平锁，⼀旦没竞争到锁，都会进⾏排队，当锁释放时，都是唤醒排在最前⾯的线程，所以⾮公平锁只是体现在了线程加锁阶段，⽽没有体现在线程被唤醒阶段。另外，ReentrantLock 是可重⼊锁，不管是公平锁还是⾮公平锁都是可重⼊的。

ReentrantLock 中 tryLock()和 lock()⽅法的区别

• tryLock()表示尝试加锁，可能加到，也可能加不到，该⽅法不会阻塞线程，如果加到锁则返回 true，没有加到则返回 false

• lock()表示阻塞加锁，线程会阻塞直到加到锁，⽅法也没有返回值

CountDownLatch 和 Semaphore 的区别和底层原理

• CountDownLatch 表示计数器，可以给 CountDownLatch 设置⼀个数字，⼀个线程调⽤CountDownLatch 的 await()将会阻塞，其他线程可以调⽤CountDownLatch 的 countDown()⽅法来对 CountDownLatch 中的数字减⼀，当数字被减成 0 后，所有 await 的线程都将被唤醒。对应的底层原理就是，调⽤await()⽅法的线程会利⽤AQS 排队，⼀旦数字被减为 0，则会将 AQS 中排队的线程依次唤醒。

• Semaphore 表示信号量，可以设置许可的个数，表示同时允许最多多少个线程使⽤该信号量，通过 acquire()来获取许可，如果没有许可可⽤则线程阻塞，并通过 AQS 来排队，可以通过 release()⽅法来释放许可，当某个线程释放了某个许可后，会从 AQS 中正在排队的第⼀个线程开始依次唤醒，直到没有空闲许可。

Sychronized 的偏向锁、轻量级锁、重量级锁

• 偏向锁：在锁对象的对象头中记录⼀下当前获取到该锁的线程 ID，该线程下次如果⼜来获取该锁就可以直接获取到了

• 轻量级锁：由偏向锁升级⽽来，当⼀个线程获取到锁后，此时这把锁是偏向锁，此时如果有第⼆个线程来竞争锁，偏向锁就会升级为轻量级锁，之所以叫轻量级锁，是为了和重量级锁区分开来，轻量级锁底层是通过⾃旋来实现的，并不会阻塞线程

• 如果⾃旋次数过多仍然没有获取到锁，则会升级为重量级锁，重量级锁会导致线程阻塞

• ⾃旋锁：⾃旋锁就是线程在获取锁的过程中，不会去阻塞线程，也就⽆所谓唤醒线程，阻塞和唤醒这两个步骤都是需要操作系统去进⾏的，⽐较消耗时间，⾃旋锁是线程通过 CAS 获取预期的⼀个标记，如果没有获取到，则继续循环获取，如果获取到了则表示获取到了锁，这个过程线程⼀直在运⾏中，相对⽽⾔没有使⽤太多的操作系统资源，⽐较轻量。

Sychronized 和 ReentrantLock 的区别

• sychronized 是⼀个关键字，ReentrantLock 是⼀个类

• sychronized 会⾃动的加锁与释放锁，ReentrantLock 需要程序员⼿动加锁与释放锁

• sychronized 的底层是 JVM 层⾯的锁，ReentrantLock 是 API 层⾯的锁

• sychronized 是⾮公平锁，ReentrantLock 可以选择公平锁或⾮公平锁

• sychronized 锁的是对象，锁信息保存在对象头中，ReentrantLock 通过代码中 int 类型的 state 标识来标识锁的状态

• sychronized 底层有⼀个锁升级的过程

关于 Synchronized 关键字和 Volatile 关键字可参考对线面试官系列文章：

对线面试官-1

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