Java 多線程與並發面試題精選：從基礎到 JUC 核心

整理自 journaldev.com 高質量面試題，經鄭旭東翻譯潤色，覆蓋線程生命週期、同步機制、JUC 核心組件、線程池、死鎖排查等高頻考點。

線程基礎篇

1. 進程 vs 線程

進程 = 資源分配單位（獨立內存空間）；線程 = CPU 調度單位（共享進程堆/方法區，私有棧/程序計數器）。線程創建/切換開銷遠小於進程。

2. 創建線程三種方式

• 繼承 Thread 重寫 run()
• 實現 Runnable 傳入 Thread 構造（推薦，解耦任務與執行）
• 實現 Callable + FutureTask（有返回值/拋異常）

3. 生命週期六狀態

NEW → RUNNABLE → RUNNING → BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING → TERMINATED。start() 啟動進入就緒，run() 直接調用不啟動新線程。

4. sleep vs wait

5. yield() 讓出 CPU，不保證重新調度；join() 等待目標線程終止。

同步與鎖篇

6. synchronized 關鍵字

• 修飾實例方法 → 鎖 this
• 修飾靜態方法 → 鎖 Class 對象
• 同步塊 synchronized(obj) {} → 鎖 obj
• 可重入、悲觀鎖、JDK 6+ 鎖升級（偏向→輕量級→重量級）。

7. volatile 關鍵字

• 保證可見性（寫入立即刷主存，讀取從主存）、有序性（禁止指令重排）。
• 不保證原子性：volatile int i; i++; 仍非線程安全。
• 適用場景：狀態標誌、雙重檢查鎖單例、長整雙讀。

8. Lock 接口優於 synchronized

• 可中斷獲取鎖 lockInterruptibly()
• 嘗試非阻塞獲取 tryLock()/tryLock(timeout)
• 公平鎖選擇 new ReentrantLock(true)
• 多條件變量 newCondition() 精準通知
• 手動釋放鎖需在 finally 中 unlock()

9. AQS (AbstractQueuedSynchronizer) 核心

狀態 state + FIFO 隊列 + CAS 原子操作，模板方法模式支撐 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、ReentrantReadWriteLock 等所有同步器。

JUC 核心組件篇

10. 線程池：Executor 框架

• Executors 工廠方法（fixedThreadPool/cachedThreadPool/singleThreadExecutor/scheduledThreadPool）生產慎用（隱患：無界隊列 OOM、線程數失控）。
• 自定義 ThreadPoolExecutor 七大參數：core/max/corePoolSize、keepAliveTime、workQueue、threadFactory、handler。
• 拒絕策略：AbortPolicy(默認拋異常)、CallerRunsPolicy(調用者執行)、DiscardPolicy/DiscardOldestPolicy。

11. 阻塞隊列：生產者-消費者基石

12. Callable + Future + FutureTask

• Callable 有返回值 V call()，可拋異常。
• Future 異步結果句柄：get() 阻塞取結果、cancel()、isDone()。
• FutureTask 實現 RunnableFuture，可作任務提交、可作結果獲取，支持手動觸發 run()。

13. 並發容器

• ConcurrentHashMap：JDK 8 CAS + synchronized + 紅黑樹，分段鎖 → Node 級鎖，computeIfAbsent 原子複合操作。
• CopyOnWriteArrayList/Set：寫時復制，讀無鎖，適合讀多寫少、遍歷佔比高場景。
• 避免 ConcurrentModificationException（fail-fast 迭代器拋出）。

進階問題篇

14. 死鎖四必要條件 + 排查

• 互斥、持有並等待、不可搶佔、循環等待。
• 排查：jstack pid 獲取線程轉儲，找 BLOCKED 線程與等待的鎖 ID，定位持有鎖線程。
• 預防：固定鎖獲取順序、tryLock(timeout) 避免無限等待、減小鎖粒度、避免嵌套鎖。

15. ThreadLocal 原理與內存洩漏

• 每線程獨享變量副本，ThreadLocalMap 掛載於 Thread 對象，Key 為 WeakReference。
• 洩漏源：ThreadLocal 變為不可達但 Thread 存活（線程池），Entry Key 為 null 但 Value 強引用殘留。→ 用完必調 remove()，靜態常量持有 ThreadLocal。

16. 線程轉儲獲取三板斧

jstack -l pid > dump.txt          # JDK 自帶，推薦
kill -3 pid                       # Linux/Unix 信號，輸出到 stdout
jvisualvm / jconsole / arthas     # 圖形/附著工具

並發編程核心心法：**共享可變狀態是萬惡之源**。優先不可變對象、線程封閉、無鎖數據結構、Actor 模型；實在需共享，最小化臨界區、適當鎖粒度、避免嵌套鎖、善用 JUC 成熟組件而非手寫同步。

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