Java 多執行緒核心知識點 40 題精選：從基礎到進階面試必備

前言

多執行緒是 Java 後端開發的核心童子功，也是面試高頻考點。本文精選 40 個涵蓋 基礎 API、鎖機制、併發容器、線程池、JMM、鎖優化、分佈式鎖 等維度的知識點，每題附帶核心結論與原理分析，助你系統化構建知識體系。

一、基礎篇 (1-10)

1. Thread vs Runnable vs Callable：Runnable/Callable 解耦任務與執行，Callable 有返回值並拋異常，配合 FutureTask 使用。
2. start() vs run()：start() 啟動新執行緒，run() 只是普通方法調用，仍在當前執行緒執行。
3. sleep() vs wait()：sleep() 不釋放鎖，wait() 釋放鎖並進入等待集，需配合 synchronized/notify。
4. yield()：禮讓 CPU，不保證調度，不釋放鎖。
5. join()：等待目標執行緒終止，底層用 wait() 實現。
6. 守護執行緒：setDaemon(true)，JVM 只有守護執行緒時會退出 (如 GC)。
7. 中斷機制：interrupt() 設標誌位，isInterrupted() 檢查，InterruptedException 會清除標誌，需重新設定。
8. volatile 關鍵字：保證可見性、禁止指令重排，不保證原子性 (long/double 除外)。
9. synchronized 鎖升級：偏向鎖 → 輕量級鎖 (CAS) → 重量級鎖 (OS Mutex)，JDK 1.6+ 大幅優化。
10. 死鎖條件與預防：互斥、持有並等待、不可搶佔、循環等待。預防：固定獲取順序、tryLock 超時、避免嵌套鎖。

二、鎖與同步器篇 (11-20)

11. ReentrantLock vs synchronized：前者支援公平鎖、可中斷、超時獲取、多條件變數 (Condition)、非塊結構鎖。
12. AQS (AbstractQueuedSynchronizer)：狀態 + CLH 隊列，模板方法模式。獨占/共享模式。ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 皆基於此。
13. Condition vs Object.wait/notify：Condition 綁定 Lock，支援多等待隊列、精確喚醒、可中斷等待。
14. ReadWriteLock (ReentrantReadWriteLock)：讀讀共存、讀寫互斥、寫寫互斥。適合讀多寫少場景。注意鍵降級 (寫→讀) 支援，升級不支援。
15. StampedLock：JDK 8 引入，樂觀讀鎖 (無鎖讀，驗證戳版)，性能更優，但不支援 Condition、不可重入。
16. Semaphore：信號量控制並發訪問數 (資源池、限流)。acquire/release。
17. CountDownLatch vs CyclicBarrier：前者一次性倒數 (主線程等待多子任務)，後者可循環重置 (多線程相互等待集合點)。
18. Phaser：JDK 7 更強大的柵欄，支援動態註冊/取消註冊、階段推進。
19. Exchanger：雙方交換數據 (雙緩衝、生產消費配對)。
20. LockSupport park/unpark：線程阻塞/喚醒原語，不需鎖對象，AQS 底層依賴它。

三、併發容器與工具篇 (21-30)

21. ConcurrentHashMap (JDK 8)：Node[] + synchronized (頭節點) + CAS + 長鏈表樹化 (紅黑樹)。擴容多線程協助。size() 用 LongAdder 累加。
22. CopyOnWriteArrayList/Set：寫時複製底層數組，讀無鎖。適合讀極多、寫極少、容忍短暫不一致場景 (事件監聽器)。
23. BlockingQueue 族系：ArrayBlockingQueue (有界)、LinkedBlockingQueue (無界/有界)、SynchronousQueue (直接遞交)、DelayQueue (延遲)、PriorityBlockingQueue (優先級)。
24. ThreadLocal 原理：ThreadLocalMap (Entry 弱引用 Key)，防記憶體洩漏需手動 remove()。InheritableThreadLocal 父子傳遞。
25. LongAdder / DoubleAdder：熱點計數器，分段 CAS (Cell[])，最終求和，高併發優於 AtomicLong。
26. CompletableFuture：非阻塞鏈式編程，supplyAsync/thenApply/thenCompose/allOf/anyOf，異常處理 exceptionally/handle。
27. Parallel Stream 陷阱：共用 ForkJoinPool.commonPool，CPU 密集任務會互相影響，建議自定義線程池。
28. ConcurrentLinkedQueue：無鎖隊列 (CAS)，適合高併發生產消費，無阻塞等待。
29. EnumMap / EnumSet：鍵為 Enum 時極致性能 (位向量/數組索引)。
30. WeakHashMap：Key 弱引用，GC 時自動移除，適合緩存、元數據映射。

四、線程池與進階篇 (31-40)

31. ThreadPoolExecutor 7 大參數：core/maximumPoolSize、keepAliveTime、workQueue、threadFactory、handler (拒絕策略)。
32. 四種拒絕策略：AbortPolicy (拋異常)、CallerRunsPolicy (調用者執行)、DiscardPolicy (丟棄)、DiscardOldestPolicy (丟棄最老)。
33. Executors 預設工廠缺陷：FixedThreadPool (OOM 風險、無界隊列)、CachedThreadPool (無限創建線程)、SingleThreadExecutor (隊列無界)。生產環境禁用，自定義構建。
34. 線程池監控指標：activeCount、queueSize、completedTaskCount、rejectCount、keepAliveTime 觸發縮容。
35. 優雅關閉：shutdown() 不接受新任務處理完隊列 → shutdownNow() 嘗試中斷執行中任務 → awaitTermination() 等待。
36. JMM (Java Memory Model) - Happens-Before：程序順序、鎖規則、volatile 規則、線程啟動/終止、傳遞性、中斷規則。
37. 指令重排與內存屏障：編譯器/CPU 重排。volatile 寫/讀插入 StoreLoad/LoadLoad 屏障。final 域寫入屏障。
38. 偽共享：多線程修改同一緩存行不同變量導致緩存行 ping-pong。@Contended (JDK 9+) 或填充長數組避免。
39. 分佈式鎖 (Redis/Redisson)：SET NX PX + Lua 腳本原子性、看門狗自動續期、可重入、紅鎖 (Redlock) 多實例高可用。
40. 虛擬執行緒 (Project Loom / JDK 21)：輕量級用戶態線程，阻塞不佔用平台線程，百萬級併發，配合結構化並發 (StructuredTaskScope) 簡化錯誤處理。

五、總結與建議

多執行緒知識點繁雜，建議採用 「原理 → 源碼 → 實戰 → 面試」 四步走：

1. 啃透 JUC 核心類源碼 (AQS、ConcurrentHashMap、ThreadPoolExecutor)。
2. 寫 Demo 驗證行為 (死鎖、活鎖、線程池擴容、CAS 失敗重試)。
3. 壓測對比 (LongAdder vs AtomicLong、虛擬線程 vs 平台線程)。
4. 整理成自己的知識圖譜，定期複習。

掌握這 40 點，應付 90% 以上的 Java 併發面試與實際開發難題綽綽有餘。