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投行的 15 個多執行緒和併發面試題

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來源:ImportNew – 一杯哈希不加鹽

多執行緒和併發問題已成為各種 Java 面試中必不可少的一部分。如果你準備參加投行的 Java 開發崗位面試,比如巴克萊銀行(Barclays)、花旗銀行(Citibank)、摩根史坦利投資公司(Morgan Stanley),你會遇到很多有關多執行緒的面試題。多執行緒和併發是投行面試的熱門知識點,尤其是在面試有關電子交易開發工作時,他們喜歡用棘手的 Java 執行緒面試題轟炸面試者。他們希望確保面試者對 Java 多執行緒和併發有扎實的知識基礎,因為他們大多數關註高性能帶來的競爭優勢。

舉個例子,直接市場準入樣式(Direct to Market,DMA)使用高容量低延遲的電子交易系統,通常來說是併發的。大多數時間他們致力於微秒級的延遲,所以掌握如何有效地降低延遲、提高吞吐量非常重要。

有一些 Java 執行緒面試題是我特別中意的。我並不會直接給你答案,而是盡可能給你指點。我會之後補充上詳細答案,正如我在其他文章中那樣。

JDK 1.5 中引入併發包之後,併發工具和併發集合備受歡迎,比如 ThreadLocal、 BlockingQueue、Counting Semaphore 和 ConcurrentHashMap,與這些工具相關的面試題也越來越多。

Java 8 和 Java 9 也是這種情況。圍繞 lambda 運算式、並行流(parallel streams)、新的 Fork/Join 執行緒池、CompletableFuture 的問題在 2018 年不斷涌現,2019 年還將持續。今後你也應該對這些知識點有所準備。

15 個 Java 執行緒面試題和答案

總之不要考慮那麼多,下麵是各種投行,比如巴克萊銀行(Barclays)、花旗銀行(Citibank)、摩根史坦利投資公司(Morgan Stanley)等等,面試 Java 開發者時常問的 Java 多執行緒和併發問題。

1. 現在有執行緒 T1、T2 和 T3。你如何確保 T2 執行緒在 T1 之後執行,並且 T3 執行緒在 T2 之後執行?

這個執行緒面試題通常在第一輪面試或電話面試時被問到,這道多執行緒問題為了測試面試者是否熟悉 join 方法的概念。答案也非常簡單——可以用 Thread 類的 join 方法實現這一效果。

2. Java 中新的 Lock 接口相對於同步代碼塊(synchronized block)有什麼優勢?如果讓你實現一個高性能快取,支持併發讀取和單一寫入,你如何保證資料完整性。

多執行緒和併發編程中使用 lock 接口的最大優勢是它為讀和寫提供兩個單獨的鎖,可以讓你構建高性能資料結構,比如 ConcurrentHashMap 和條件阻塞。

這道 Java 執行緒面試題越來越多見,而且隨後的面試題都基於面試者對這道題的回答。

我強烈建議在任何 Java 多執行緒面試前都要多看看有關鎖的知識,因為如今電子交易系統的客戶端和資料交互中,鎖被頻繁使用來構建快取。

3. Java 中 wait 和 sleep 方法有什麼區別?

我們來看看另一個經常被問到的執行緒面試題。這道題常出現在電話面試中。兩者主要的區別就是等待釋放鎖和監視器。sleep方法在等待時不會釋放任何鎖或監視器。wait 方法多用於執行緒間通信,而 sleep 只是在執行時暫停。可以看我另一篇有關Java 中 wait 和 sleep的文章。

http://javarevisited.blogspot.sg/2011/12/difference-between-wait-sleep-yield.html

4. 如何在 Java 中實現一個阻塞佇列?

這是一道相對困難的 Java 多執行緒面試題,考察點很多。它考察了面試者是否真正寫過 Java 多執行緒代碼,考察了面試者對併發場景的理解。並且可以根據面試者的代碼問很多後續問題,如果他用 wait() 和 notify() 方法成功實現了阻塞佇列,可以讓他用 Java 5 的併發類重新實現一次。

5. 如何在 Java 中編寫代碼解決生產者消費者問題?

和上面有關執行緒的問題相似,這個問題在工作中很典型,但有時面試官會問這類問題,比如“在 Java 中如何解決生產者消費者問題?”其實,有很多解決方式。我分享過用 Java 中 BlockingQueue 的解決方案。有時他們甚至會讓你給出哲學家進餐問題的解決方案。

6. 寫一段死鎖代碼。你在 Java 中如何解決死鎖?

這是我最喜歡的 Java 多執行緒面試題,因為即使死鎖在多執行緒併發編程中十分常見,許多面試者仍然抓耳撓腮,不能寫出無死鎖的代碼。

只需要問他們如果有 N 個資源和 N 個執行緒去執行某個操作,然後請求所有資源。

這裡的 N 可以是 2 作為最簡單的情況,也可以是個很大的數字讓問題變複雜。有關死鎖的更多信息可以看這篇文章Java 中如何避免死鎖

http://javarevisited.blogspot.com/2010/10/what-is-deadlock-in-java-how-to-fix-it.html

7. 什麼是原子操作?Java 中有哪些原子操作?

這是個簡單的 Java 執行緒面試題。另一個緊隨其後的問題將是:你需要同步原子操作嗎?你可以看這篇文章瞭解更多Java 同步。

http://javarevisited.blogspot.com/2011/04/synchronization-in-java-synchronized.html

8. Java 中 volatile 關鍵字是什麼?你如何使用它?它和 Java 中的同步方法有什麼區別?

自從 Java 5 中調整 volatile 關鍵字和 Java 記憶體模型後,有關 volatile 關鍵字的執行緒問題越來越常見。掌握 volatile變數在併發環境中如何確保可見性、有序性和一致性非常重要。

9. 什麼是競態條件?你如何發現並解決競態條件?

這個 Java 多執行緒問題一般出現在高級面試。多數面試官會問你最近一次遇到的競態條件,如何解決的,有時他們也會寫點簡單代碼讓你發現競態條件。可以看看我的這篇文章Java 中的競態條件。我認為,這是最棒的 Java 執行緒面試問題之一,而且可以測試出面試者解決競態條件的經驗,或是編寫無資料競爭、無其競態條件的代碼經驗。

10. 在 Java 中你如何轉儲執行緒(thread dump)?如何分析它?

在 UNIX 中,你可以使用 kill -3 然後執行緒轉儲日誌會打印在屏幕上,可以使用 CTRL+Break 查看。這隻是一個較簡單的執行緒面試題,狡猾一點的話他們會問你如何分析轉儲日誌。執行緒轉儲日誌對於分析死鎖情況非常有用。

11. 既然 start() 方法會呼叫 run() 方法,為什麼我們呼叫 start() 方法,而不直接呼叫 run() 方法?

這是一個基本的 Java 多執行緒面試題。最初,我剛開始多執行緒編程時對此還有些困惑。如今我一般在 Java 中級面試的電話面試或一輪面試中遇到。

這道問題的答案是這樣的。當你呼叫 start() 方法時,它會新建一個執行緒然後執行 run() 方法中的代碼。如果直接呼叫 run() 方法,並不會創建新執行緒,方法中的代碼會在當前呼叫者的執行緒中執行。可以看這篇文章瞭解更多執行緒中 Start 和 Run 方法的區別。

http://javarevisited.blogspot.sg/2012/03/difference-between-start-and-run-method.html

12. Java 中你如何喚醒阻塞執行緒?

這是有關執行緒的一個很狡猾的問題。有很多原因會導致阻塞,如果是 IO 阻塞,我認為沒有方式可以中斷執行緒(如果有的話請告訴我)。另一方面,如果執行緒阻塞是由於呼叫了 wait(),sleep() 或 join() 方法,你可以中斷執行緒,通過丟擲 InterruptedException 異常來喚醒該執行緒。可以看這篇文章瞭解有關處理阻塞執行緒的知識Java 中如何處理阻塞方法

http://javarevisited.blogspot.sg/2012/02/what-is-blocking-methods-in-java-and.html

13. Java 中 CyclicBarriar 和 CountdownLatch 有什麼區別?

最近的 Java 執行緒面試題多數在測試你對 JDK 5 併發包的掌握程度。兩者區別之一就是 CyclicBarrier 在屏障打開之後(所有執行緒到達屏障點),可以重覆使用。而 CountDownLatch 不行。

14. 什麼是不可變類?它對於編寫併發應用有何幫助?

儘管這道面試題和執行緒沒有直接關係,但間接影響也很大。如果面試官隨後讓你寫一個不可變類,或問你為什麼 Java 中的 String 是不可變的,會讓面試題變得更加複雜。

http://javarevisited.blogspot.com/2010/10/why-string-is-immutable-in-java.html

15. 你在多執行緒環境中遇到的最多的問題是什麼?你如何解決的?

記憶體干擾、競態條件、死鎖、活鎖、執行緒饑餓是多執行緒和併發編程中比較有代表性的問題。這類問題無休無止,而且難於定位和除錯。

這是基於經驗給出的 Java 面試題

http://forum.jobbole.com/showthread.php/1707

上面所說的是我喜歡的,也是投行最常問的 Java 執行緒面試題。這個清單並不完整,所以可以在下方評論出你在面試中遇到的有意思的 Java 執行緒題目。這篇文章收集並分享與多執行緒概念有關的面試題,不僅僅有助於面試,還為大家打開多執行緒概念的大門。

有位讀者提供了一些 Java 執行緒面試題。補充在下麵:

  1. Java 中綠色執行緒和本地執行緒的區別?

  2. 執行緒和行程的區別?

  3. 多執行緒的背景關係切換是什麼?

  4. 死鎖和活鎖的區別?死鎖和饑餓的區別?

  5. Java 中使用什麼執行緒調度演算法?

  6. Java 中執行緒調度是什麼?

  7. 執行緒中如何處理某個未處理異常?

  8. 什麼是執行緒組?為什麼 Java 中不建議使用執行緒組?

  9. 為什麼使用 Executor 框架比直接創建執行緒要好?

  10. Java 中 Executor 和 Executors 的區別?

  11. 在 windows 和 linux 系統上分別如何找到占用 CPU 最多的執行緒?

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