1. 线程与进程的基本概念
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，拥有独立的地址空间；线程是进程内的执行单元，共享进程的堆和方法区，但每个线程拥有独立的虚拟机栈和程序计数器。
Java 中创建线程主要有三种方式：
- 继承
Thread类，重写run()方法。 - 实现
Runnable接口，实现run()方法。 - 实现
Callable接口，配合FutureTask获取返回值。
推荐使用Runnable或Callable，因为 Java 是单继承，实现接口更灵活，且便于解耦任务与执行。
2. 线程的生命周期与状态转换
Java 线程共有六种状态：
- NEW：创建后尚未启动。
- RUNNABLE：就绪或运行中，等待 CPU 调度。
- BLOCKED：等待获取监视器锁，进入同步块/方法时阻塞。
- WAITING：调用
wait()、join()或LockSupport.park()后无限期等待。 - TIMED_WAITING：调用
sleep()、带超时的wait()或join()后有限期等待。 - TERMINATED：执行完毕或异常退出。
高频考点：sleep()不释放锁，wait()释放锁；wait()必须在同步代码块中调用，否则抛出IllegalMonitorStateException。
3. 并发编程的三大特性
原子性：一个操作或多个操作要么全部执行且不被中断，要么全部不执行。Java 通过synchronized、Lock、AtomicInteger等保证原子性。
可见性：一个线程修改共享变量后，其他线程能立即看到修改。Java 通过volatile、synchronized、final和Lock保证可见性。
有序性：程序执行顺序按代码顺序进行。编译器和 CPU 可能重排序，volatile通过内存屏障禁止指令重排，synchronized通过锁保证临界区内的有序性。
4. volatile 关键字详解
volatile是轻量级同步机制，保证可见性和有序性，但不保证原子性。
适用场景：
- 状态标志位：如
volatile boolean running = true，用于控制线程停止。 - 双重检查锁单例模式中，
instance必须声明为volatile，防止指令重排导致返回未初始化对象。
典型面试题：volatile能否保证原子性？答案是不能。例如count++是读-改-写三步操作，volatile无法保证整体原子性，需使用AtomicInteger或加锁。
5. synchronized 关键字与锁升级
synchronized是 JVM 内置的互斥锁，可修饰实例方法、静态方法和代码块。锁的对象分别是当前实例、Class 对象和指定对象。
JDK 1.6 引入锁升级机制，锁状态从低到高为：
- 无锁：无竞争状态。
- 偏向锁：只有一个线程访问，记录线程 ID，避免 CAS 开销。
- 轻量级锁：多个线程交替访问，通过 CAS 自旋获取锁。
- 重量级锁：竞争激烈，线程阻塞并唤醒，涉及操作系统互斥量。
锁只能升级不能降级，目的是减少锁竞争带来的性能开销。
6. Lock 接口与 ReentrantLock
ReentrantLock是Lock接口的主要实现，与synchronized相比具备以下优势：
- 可中断：通过
lockInterruptibly()响应中断。 - 可超时：通过
tryLock(timeout, unit)避免死锁。 - 公平锁：构造参数传入
true时按 FIFO 顺序获取锁。 - 多个条件变量：通过
newCondition()实现精准唤醒。
使用Lock时必须在finally块中调用unlock()，否则锁无法释放。
7. 线程池的核心参数与执行流程
线程池通过ThreadPoolExecutor创建，核心参数包括：
- corePoolSize：核心线程数，常驻线程。
- maximumPoolSize：最大线程数。
- keepAliveTime：非核心线程空闲存活时间。
- workQueue：任务阻塞队列。
- threadFactory：线程工厂，用于设置线程名和优先级。
- handler：拒绝策略。
执行流程：提交任务后，先判断核心线程是否已满；未满则创建核心线程执行，已满则放入阻塞队列；队列满则创建非核心线程执行；线程数达到最大值则执行拒绝策略。
四种拒绝策略：
AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionException。CallerRunsPolicy：由提交任务的线程执行。DiscardPolicy：直接丢弃任务。DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务。
生产环境推荐使用ThreadPoolExecutor手动创建，避免Executors工具类带来的隐患，如无界队列导致 OOM。
8. 线程池的常见问题与调优
高频面试题：如何合理设置线程池大小？
- CPU 密集型：设置为 CPU 核数 + 1，减少上下文切换。
- IO 密集型：设置为 CPU 核数 × 2，或使用公式：CPU 核数 /（1 - 阻塞系数），阻塞系数通常取 0.8 到 0.9。
如何监控线程池？可以通过getPoolSize()、getActiveCount()、getQueue().size()等方法定期采集指标，并结合日志和告警系统分析。
9. 死锁的产生条件与排查方法
死锁产生的四个必要条件：
- 互斥：资源只能被一个线程占用。
- 持有并等待：线程持有资源的同时等待其他资源。
- 不可剥夺：资源不能被强制抢占。
- 循环等待：多个线程形成环形等待链。
避免死锁的方法：
- 按固定顺序获取锁，破坏循环等待。
- 使用
tryLock加超时，避免无限等待。 - 尽量缩小同步代码块范围，减少锁持有时间。
排查方法：使用jstack导出线程快照，搜索 "deadlock" 关键字定位死锁线程和锁对象。
10. ThreadLocal 的原理与内存泄漏
ThreadLocal为每个线程提供独立的变量副本，实现线程隔离。每个线程内部持有ThreadLocalMap，键为ThreadLocal的弱引用，值为变量副本。
内存泄漏原因：ThreadLocalMap的键是弱引用，但值是强引用。当ThreadLocal被回收后，键变为null，但值仍被线程持有，无法被回收。
解决方案：使用完ThreadLocal后调用remove()方法清除；在线程池场景中，线程复用导致变量残留，必须在任务结束后清理。
11. CAS 与原子类
CAS（Compare And Swap）是乐观锁的核心实现，包含三个操作数：内存地址 V、期望值 A、新值 B。仅当 V 的值等于 A 时，才将 V 更新为 B，否则重试。
CAS 的三大问题：
- ABA 问题：变量被修改后又恢复原值，CAS 无法感知。可通过
AtomicStampedReference加版本号解决。 - 自旋开销：竞争激烈时 CPU 空转，可使用
LongAdder分段累加降低竞争。 - 只能保证一个变量的原子性：多个变量需使用锁或
AtomicReference封装。
常用原子类：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean、AtomicReference，底层通过Unsafe类的compareAndSwapInt实现。
12. AQS 原理与 ReentrantLock 实现
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是 JUC 锁和同步器的基石，内部维护一个volatile int state和一个 FIFO 双向队列。
核心原理：
- 获取锁时，通过 CAS 将
state从 0 改为 1，成功则获得锁。 - 获取失败时，线程封装为 Node 加入同步队列尾部，通过
LockSupport.park()阻塞。 - 释放锁时，将
state改回 0，唤醒队列头部的后继节点。
ReentrantLock的可重入性通过state累加实现：同一线程重复获取锁时state加 1，释放时减 1，减到 0 才真正释放锁。
13. CountDownLatch、CyclicBarrier 与 Semaphore
CountDownLatch：计数器减到 0 时放行等待线程，用于一个线程等待多个线程完成。计数器不可复用。
CyclicBarrier：多个线程互相等待，全部到达屏障后同时放行，可循环复用。支持可选的屏障动作。
Semaphore：信号量，控制同时访问资源的线程数量，可用于限流。通过acquire()获取许可，release()释放许可。
区别总结：CountDownLatch是等待事件发生，CyclicBarrier是线程间互相等待，Semaphore是控制并发数量。
14. 并发容器与集合
高频考点：ConcurrentHashMap的实现原理。
JDK 1.7 使用分段锁，将数据分为多个 Segment，每个 Segment 独立加锁，提高并发度。JDK 1.8 改为 CAS +synchronized，锁粒度细化到单个桶，且引入红黑树优化链表过长时的查询性能。
其他并发容器：
CopyOnWriteArrayList：写时复制，读操作无锁，适合读多写少场景。BlockingQueue：阻塞队列，支持生产者-消费者模式，常用实现有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。ConcurrentLinkedQueue：基于 CAS 的无界非阻塞队列。
15. 线程通信与协作
经典生产者-消费者模型可通过以下方式实现：
synchronized+wait()/notifyAll()。Lock+Condition，支持精准唤醒。BlockingQueue，内部自动处理阻塞和唤醒。
高频面试题：两个线程交替打印 1 到 100。可使用synchronized+wait()/notify()，或ReentrantLock+ 两个Condition实现。
16. 常见多线程面试题汇总
以下为高频面试题及简要思路：
- 线程和进程的区别：进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位；进程间相互独立，线程共享进程资源。
- 为什么使用线程池：降低资源消耗、提高响应速度、便于统一管理。
- 如何停止一个线程：使用
volatile标志位配合interrupt()，不要使用已废弃的stop()。 - 什么是上下文切换：CPU 从当前线程切换到另一个线程时保存和恢复现场的开销。
- 什么是活锁和饥饿：活锁是线程不断重试但无法推进；饥饿是低优先级线程长期得不到 CPU 时间。
- 什么是伪共享：多个变量位于同一缓存行，一个变量修改导致其他变量缓存失效，可通过
@Contended或填充字节解决。
17. 总结与复习建议
多线程是 Java 面试的高频考点，建议按以下路径复习：
- 先掌握线程基础：创建方式、生命周期、三大特性。
- 再深入锁机制：
synchronized、volatile、Lock、AQS。 - 最后掌握并发工具：线程池、并发容器、原子类、同步器。
面试中不仅要会背概念，还要能结合代码示例说明原理，并主动补充性能对比和适用场景，体现深度思考。
