Java-并发高频面试题

1.说一下你对Java内存模型（JMM）的理解？

其实java内存模型是一种抽象的模型，具体来看可以分为工作内存和主内存。
JMM规定所有的变量都会存储再主内存当中，再操作的时候需要从主内存中复制一份到本地内存（cpu内存）再线程内部做计算，然后再回写到主内存

本地内存它其实也是JMM的 一个抽象概念，并不真实存在。具体来看是包括缓存、写缓冲区、寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

从上图我们可以看到实际的内存模型包括了控制器和操作运算器，
同时工作内存就对应这里的 Ll 缓存或者 L2 缓存或者 CPU 寄存器。

2.说说你对原子性、可见性、有序性的理解？

我们围绕着java内存模型其实可以发现有很多问题，它是如何来保证原子性，可见性和有序性的呢？
想要知道这些 我们首先要知道什么是原子性，可见性和有序性
原子性：原子性说白了就是指一个操作是不可分割，不可中断的，一个线程在执行时，其他线程不会影响到它
那么**如何来保证原子性呢？**在java中为了保证原子性，提供了两个高级指令 monitorenter和moitorexit ，而具体实现来看如synchronized就可以保证原子性

可见性：首先为啥会有可见性问题？上面也说了是分为了工作内存和主内存，操作的时候，每个线程都是操作自己工作内存的数据，然后再会写到主内存，如果没有及时同步到主内存或者并发时，就会存在不一致的问题，总结来看可见性就是 某个线程修改了某一个共享变量的值时，其它线程能够立即知道这个修改
如何保证可见性呢？ 在java实现中可以用volatile或者synchronized 以及final来保证可见性，具体实现原理下面再说

有序性：首先还是要明白为啥会存在有序性问题？其实这和指令重排有关，也就是说再java中存在指令重排–就是java文件中的内容会被编译，再执行前需要转化为cpu可以识别的指令，cpu再执行这些指令时，为了提升执行效率，在不影响最终结果的前提下，会对指令进行重排
因此就出现了有序性的问题，所以有序性 就是指 对于一个线程的执行代码，从前往后依次执行

如何来保证有序性呢？ 具体来看还是可以用volatile 以及synchronized
volatile关键字可以禁止指令重排，而synchronized通过加锁的方式保证同一时刻只有一个线程在操作执行。

3 什么是指令重排？

说白了就是在程序执行时，为了提升效率，编译器 和执行器在执行指令时会对指令进行重排序，但是注意不能随意重排序，不是你想怎么排序就怎么排序，它需要满足以下两个条件：
在单线程环境下不能改变程序运行的结果；
存在数据依赖关系的不允许重排序
这两个条件其实也就是两个规则as-if-serial和 happens-before；
需要注意的是：重排序不会影响单线程环境的执行结果，但是会破坏多线程的执行语义。
所以总结来看 as-if-serial语义和happens-before这么做的目的，都是为了在不改变程序执行结果的前提下，尽可能地提高程序执行的并行度。

4 volatile实现原理了解吗？

首先我们要知道从java内存模型的角度来看 volatile有两个作用，保证可见性和有序性。

那么volatile是如何保证可见性的呢？
volatile保证可见性主要是通过lock前缀指令和MESI缓存一致性协议；
啥意思呢？也就是说如果一个变量被volatile修饰，那么当你对这个变量进行写操作时，jvm都会向处理器发送一条lock前缀指令，那么工作内存中的值就会被强制刷入到主内存中，而其他处理器的缓存由于遵守了缓存一致性协议，也就会把这个变量的值从主内存加载到自己的工作内存中，这样一来也就保证了可见性

volatile是如何保证有序性的呢？
volatile保证有序性主要是通过禁止指令重排，再具体来看就是禁止编译器和处理器的重排序
那么问题来了，它是怎么禁止指令重排的呢？
其实他的实现原理主要是基于内存屏障，即在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。
而内存屏障主要包括 storestore，storeload，loadload，loadstore屏障
说白了这些内存屏障保证了代码程序会按照代码的先后顺序执行，进而来保证有序性。

未完待续啊,… 多多支持，加油