2020最新Java面试题（常见面试题及答案汇总）

Java基础篇

1. JDK 和 JRE 的区别是什么？

JDK：Java Development Kit 的简称，java 开发工具包，提供了 java 的开发环境和运行环境。
JRE：Java Runtime Environment 的简称，java 运行环境，为 java 的运行提供了所需环境。

总结： JDK 包含了 JRE，同时还包含了编译 java 源码的编译器 javac，还包含了很多 java 程序调试和分析的工具。简单来说：如果你需要运行 java 程序，只需安装 JRE 就可以了，如果你需要编写 java 程序，就需要安装 JDK。

2. Java中有哪些数据类型？

Java中数据类型分为基本数据类型和引用数据类型2种

基本类型：byte（默认值0，占1字节）、short（默认值0，占2字节）、int（默认值0，占4字节）、long（默认值0，占8字节）、float（默认值0.0，占4字节）、double（默认值0.0，占8字节）、char（默认值，占2字节）、boolean（默认值false）
引用类型：类（默认值null）、接口（默认值null）、数组（默认值null）

3. == 和 equals 的区别是什么

基本类型和引用类型比较，== 的作用效果是不同的。

基本类型：比较的是值是否相同

引用类型：比较的是引用是否相同

int x = 10;
int y = 10;
String a = "panda";
String b = "panda";
String c = new String("panda");
// true 基本类型比较值是否相同
System.out.println(x == y);
// true 引用类型比较引用是否相同,这里引用相同
System.out.println(a == b);
// false 引用不同
System.out.println(a == c);
// true 引用不同,String重写了equals,使其用值比较
System.out.println(a.equals(c));

equals 本质上就是 ==，Object类中定义的 equals 方法如下

    public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

总结：== 对于基本类型比较的是值，对于引用类型比较的是引用；而 equals 默认情况下是引用比较，只是很多类重写了 equals 方法，比如 String、Integer 等把它变成了值比较，所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。

4. 两个对象的 hashCode() 相同，则 equals() 也一定为 true 正确吗？

不正确，两个对象的 hashCode() 相同，equals() 不一定 true。比如在 map 中，hashCode() 相等，只能说明这两个键值对的哈希值相同，不代表这两个键值对相等。

	String str1 = "通话";
	String str2 = "重地";
	// str1: 1179395 | str2: 1179395
	System.out.println(String.format("str1: %d | str2: %d",str1.hashCode(),str2.hashCode()));
	// false
	System.out.println(str1.equals(str2));

5. Java 中 final 关键字的作用是什么？

final 修饰的类叫最终类，不能被继承
final 修饰的方法叫最终方法，不能被重写，但可以被继承
final 修饰的变量叫常量，必须初始化，初始化之后值不能被修改

6. String、StringBuffer、StringBuilder 的区别是什么？

String 是字符串常量，每次操作都会生产新的对象，适用于少量字符串操作的情况；StringBuffer、StringBuilder 是字符串变量，StringBuffer 是线程安全的，而 StringBuilder 是非线程安全的，但 StringBuilder 的性能却高于 StringBuffer，所以在单线程环境下推荐使用 StringBuilder，多线程环境下推荐使用 StringBuffer。

7. String str=“donkey” 与 String str=new String(“donkey”) 一样吗？

不一样，因为内存的分配方式不一样。String str=“donkey”，java 虚拟机会将其分配到常量池中；而 String str=new String(“donkey”) 则会被分到堆内存中。

8. 字符串如何反转？

使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法

	StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
	stringBuffer.append("abcdefg");
	System.out.println(stringBuffer.reverse()); // gfedcba
	StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
	stringBuilder.append("abcdefg");
	System.out.println(stringBuilder.reverse()); // gfedcba

9. String 类中常用方法都有哪些？

	String str = " app le ";
	// indexOf(): 返回指定字符的索引
	System.out.println(str.indexOf("a")); // 1
	// charAt(): 返回指定索引处的字符
	System.out.println(str.charAt(5)); // l
	// replace(): 字符串替换
	System.out.println(str.replace("pp", "cc")); // " acc le "
	// trim(): 去除字符串两端空白
	System.out.println(str.trim()); // "app le"
	// split(): 分割字符串,返回一个分割后的字符串数组
	String[] arr = str.split(" ");
	// getBytes(): 返回字符串的 byte 类型数组
	byte[] bytes = str.getBytes();
	// length(): 返回字符串长度
	System.out.println(str.length()); // 8
	// toLowerCase(): 将字符串转成小写字母
	System.out.println(str.toLowerCase()); // " app le "
	// toUpperCase(): 将字符串转成大写字符
	System.out.println(str.toUpperCase()); // " APP LE "
	// substring(): 截取字符串
	System.out.println(str.substring(2)); // "pp le "
	// equals(): 字符串比较
	System.out.println("apple".equals(str)); // false

10. 抽象类是什么？

拥有抽象方法（指没有方法体的方法，同时抽象方法还必须使用关键字abstract 做修饰）的类就是抽象类，抽象类要使用 abstract 关键字声明。

11. 抽象类必须要有抽象方法吗？

不需要，抽象类不一定非要有抽象方法，如下代码可以正常运行

public abstract class elephant {
    String str = "apple";
    public void test01(){
        System.out.println("aaaa");
    }
}

12. 普通类和抽象类的区别是什么？

普通类不能包含抽象方法，抽象类可以有抽象方法
普通类可以直接实例化，抽象类不能直接实例化

13. 抽象类能使用 final 修饰吗？

不能，定义抽象类就是让其他类继承的，如果定义为 final 该类就不能被继承，这样彼此就会产生矛盾，所以 final 不能修饰抽象类。

14. 接口是什么？

接口可以理解为一种特殊的类，里面全部是由全局常量和公共的抽象方法所组成。接口是解决Java无法使用多继承的一种手段，但是接口在实际中更多的作用是制定标准。

15. 接口和抽象类的区别是什么？

接口必须使用 implements 来实现接口；抽象类的子类使用 extends 来继承
接口不能有构造函数；抽象类可以有构造函数
一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口
抽象类中成员变量默认 default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值，抽象方法被 abstract 修饰，不能被 private、static、synchronized 和 native 等修饰；接口中成员变量默认为 public static final 修饰，必须赋初值，不能被修改，其所有的成员方法默认使用 public abstract 修饰的

16. Java 中 IO 流分几种？

按功能分：输入流（input）、输出流（output）
按类型分：字节流、字符流

字节流和字符流的区别：字节流按 8 位传输，以字节为单位输入输出数据；字符流按 16 位传输，以字符为单位输入输出数据。

17. BIO、NIO、AIO 有什么区别？

BIO：同步阻塞 IO，就是我们平常使用的传统 IO，服务器的实现模式是一个请求连接一个线程，并发处理能力低，可能造成不必要的线程开销，严重的还将导致服务器内存溢出。
NIO：同步非阻塞 IO，是传统 IO 的升级，服务器的实现模式是多个请求一个线程，即请求会注册到多路复用器Selector上，多路复用器轮询到连接有IO请求时才启动一个线程处理。
AIO：异步非阻塞 IO，是 NIO 的升级，也叫 NIO2，服务器的实现模式为多个有效请求一个线程，客户端的IO请求都是由OS先完成再通知服务器应用去启动线程处理（回调）。

18. Files 的常用方法都有哪些？

	// Files.exists()：检测文件路径是否存在
	Path path1 = Paths.get("C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test");
	System.out.println(Files.exists(path1, new LinkOption[]{LinkOption.NOFOLLOW_LINKS})); // true
	// Files.createFile()：创建文件
	Path path2 = Paths.get("C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test\a.txt");
	try {
	    Path newFilw = Files.createFile(path2);
	} catch (FileAlreadyExistsException e){
	    System.out.println("exists");
	} catch (IOException e) {
	    System.out.println("other wrong");
	}
	// Files.createDirectory()：创建文件夹
	Path path3 = Paths.get("C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test

ewDirectory");
try {
Path newDirectory = Files.createDirectory(path3);
} catch (FileAlreadyExistsException e) {
System.out.println(“exists”);
} catch (IOException e){
System.out.println(“other wrong”);
}
// Files.delete()：删除一个文件或目录
try {
Files.delete(path2);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// Files.copy()：复制文件
Path source = Paths.get(“C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test\b.txt”);
Path target = Paths.get(“C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test
ewb.txt”);
try {
Files.copy(source,target);
} catch (FileAlreadyExistsException e) {
System.out.println(“targetFile already exists”);
} catch (IOException e){
System.out.println(“other wrong”);
}
// Files.move()：移动文件
Path source1 = Paths.get(“C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test\b.txt”);
Path target1 = Paths.get(“C:\Users\e-yangfangchao\Desktop\test
ewDirectory\a.txt”);
try {
Files.move(source1,target1);
} catch (FileAlreadyExistsException e) {
System.out.println(“targetFile1 already exists”);
} catch (IOException e){
System.out.println(“other wrong”);
}
// Files.size()：查看文件个数
// Files.read()：读取文件
// Files.write()：写入文件

Java 容器篇

1. Java 中都有哪些容器？

在这里插入图片描述

2. Collection 和 Collections 的区别是什么？

java.util.Collection 是一个集合接口（集合类的一个顶级接口）。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection 接口在 Java 类库中有很多具体的实现。Collection 接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式，其直接继承接口有 List 与 Set。
Collections 则是集合类的一个工具类，其中提供了一系列静态方法，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。

3. List、Set、Map 之间的区别是什么？

在这里插入图片描述

4. HashMap 和 Hashtable 的区别是什么？

hashMap 去除了 HashTable 的 contains() 方法，但是加上了 containsValue() 和 containsKey() 方法。
hashTable 是线程同步的，而 HashMap 是非同步的，HashMap 效率上比 hashTable 要高。
hashMap 允许空键空值，而 hashTable 不允许。

5. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？

在 Map 中做插入、删除和定位元素这类操作，HashMap 是最好的选择。假如你需要对一个有序的 key 集合进行遍历，TreeMap 是更好的选择。

6. HashMap 的实现原理是什么？

HashMap概述： HashMap 是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

HashMap的数据结构： HashMap 实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。

当我们往 HashMap 中 put 元素时,首先根据 key 的 hashcode 重新计算 hash 值，根据 hash 值得到这个元素在数组中的位置(下标)，如果该数组在该位置上已经存放了其他元素，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头，最先加入的放入链尾。如果数组中该位置没有元素，就直接将该元素放到数组的该位置上。

Jdk1.8 中对 HashMap 的实现做了优化，当链表中的节点数据超过八个之后，该链表会转为红黑树来提高查询效率，从原来的 O(n) 到 O(logn)。

7. HashSet 的实现原理是什么？

HashSet 实现 Set 接口，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变；此类允许使用 null 元素；HashSet 中不允许有重复元素。

HashSet 是基于 HashMap 实现的，HashSet 中的元素都存放在 HashMap 的 key 上面，而 value 中的值都是统一的一个 private static final Object PRESENT = new Object()。HashSet跟HashMap一样，都是一个存放链表的数组。

8. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

ArrayList 底层基于动态数组，随机访问元素效率高，向集合尾部添加元素效率高，删除或者在其他位置添加元素效率低（需要移动数组）；LinkedList 基于链表的动态数组，数据添加和删除效率高，只需要改变指针指向即可，但是访问数据的平均效率低，需要对链表进行遍历。

9. 如何实现数组和 List 之间的转换？

	// List 转 数组
	String[] strArr = {"apple","pear","banana","peach"};
	List<String> list = Arrays.asList(strArr);
	// 数组 转 List
	String[] arr = (String[]) list.toArray();

10. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

Vector 是同步的，线程安全，而 ArrayList 不是。因此，ArrayList 的性能要高于Vector，如果你想在迭代的时候对列表进行改变，应该使用 CopyOnWriteArrayList。
超过初始容量时，ArrayList 扩容1.5倍，Vector 扩容2倍。

11. Array 和 ArrayList 的区别是什么？

Array 可以容纳基本类型和对象，而 ArrayList 只能容纳对象。
Array 是指定大小的，而 ArrayList 初始化大小是固定的。
Array 没有提供 ArrayList 那么多功能，比如addAll、removeAll和iterator等。

12. 在 Queue 中 poll() 和 remove() 的区别是什么？

Queue 中 remove() 和 poll() 都是用来从队列头部删除一个元素，在队列元素为空的情况下，remove() 方法会抛出 NoSuchElementException 异常，poll() 方法只会返回 null。

13. 线程安全的集合类有哪些？

vector：就比 ArrayList 多了个同步化机制（线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用
statck：堆栈类，先进后出
hashtable：就比 HashMap 多了个线程安全
enumeration：枚举，相当于迭代器

14. 迭代器 Iterator 是什么？

迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象，因为创建它的代价小。

15. Iterator 怎么使用？有什么特点？

Iterator 功能比较简单，并且只能单向移动
使用方法 iterator() 要求容器返回一个 Iterator。第一次调用 Iterator 的 next() 方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator() 方法是 java.lang.Iterable 接口，被 Collection 继承。
使用 hasNext() 检查序列中是否还有元素
使用 next() 获得序列中的下一个元素
使用 remove() 将迭代器新返回的元素删除

Iterator 是 Java 迭代器最简单的实现，为 List 设计的 ListIterator 具有更多的功能，它可以从两个方向遍历 List，也可以从 List 中插入和删除元素。

public static void main(String[] args) {
    // List
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("pear");
    list.add("banana");
    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
        String s = iterator.next();
        if ("apple".equals(s)){
            iterator.remove();
        }
    }
    list.forEach(item -> System.out.println(item));

    // Map<key,value>
    Map<String,String> map=new HashMap<>();
    map.put("pig","猪");
    map.put("cat","猫");
    map.put("dog","狗");
    Iterator<String> iterator1 = map.keySet().iterator();
    Iterator<String> iterator2 = map.values().iterator();
    while (iterator1.hasNext()){
        System.out.println(iterator1.next());
    }
    while (iterator2.hasNext()){
        System.out.println(iterator2.next());
    }
}

16. Iterator 和 ListIterator 的区别是什么？

Iterator 可用来遍历 Set 和 List 集合，但是 ListIterator 只能用来遍历 List。
Iterator 对集合只能是前向遍历，ListIterator 既可以前向也可以后向。
ListIterator 实现了 Iterator 接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引等等。

Java多线程

1. 并行和并发的区别是什么？

并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生
并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件
在一台处理器上“同时”处理多个任务，在多台处理器上同时处理多个任务。如 hadoop 分布式集群

普通解释：

并发：交替做不同事情的能力
并行：同时做不同事情的能力

专业术语：

并发：不同的代码块交替执行
并行：不同的代码块同时执行

2. 线程和进程的区别是什么？

进程是程序运行和资源分配的基本单位，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存资源，减少切换次数，从而效率更高。线程是进程的一个实体，是 cpu 调度和分派的基本单位，是比程序更小的能独立运行的基本单位。同一进程中的多个线程之间可以并发执行。

3. 守护线程是什么？

守护线程（即 daemon thread），是个服务线程，准确地来说就是服务其他的线程。它能够自我结束。如果 JVM 中没有一个正在运行的非守护线程，这个时候，JVM 会退出。JVM 中的垃圾回收线程就是典型的守护线程，如果说没有守护线程，JVM 就永远不会退出了

4. 创建线程有哪几种方式？

① 继承 Thread 类创建线程

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run task");
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

② 实现 Runnable 接口创建线程

public class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run task");
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread thread = new Thread(myThread);
        thread.start();
    }
}

③ 通过 Callable 和 Future 创建线程

public class MyThread implements Callable {
    @Override
    public Object call() {
        System.out.println("run!");
        return "run task success";
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyThread myThread = new MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask<String>(myThread);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        // 获得子线程执行结束后的返回值
        System.out.println(futureTask.get()); // run task success
    }
}

5. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别？

Runnable 接口中的 run() 方法的返回值是 void，它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码
Callable 接口中的 call() 方法是有返回值的，是一个泛型，和 Future、FutureTask 配合可以用来获取异步执行的结果

6. 线程有哪些状态？

线程通常都有五种状态，创建、就绪、运行、阻塞和死亡。

创建状态：在生成线程对象，并没有调用该对象的start方法，这时线程处于创建状态。
就绪状态：当调用了线程对象的 start 方法之后，该线程就进入了就绪状态，但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程，此时处于就绪状态。在线程运行之后，从等待或者睡眠中回来之后，也会处于就绪状态。
运行状态：线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程就进入了运行状态，开始运行 run 函数当中的代码。
阻塞状态：线程正在运行的时候，被暂停，通常是为了等待某个事件的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep，suspend，wait 等方法都可以导致线程阻塞。
死亡状态：如果一个线程的 run 方法执行结束或者调用 stop 方法后，该线程就会死亡。对于已经死亡的线程，无法再使用 start 方法令其进入就绪。

7. sleep() 和 wait() 有什么区别？

sleep()：是线程类（Thread）的静态方法，让调用线程进入睡眠状态，让出执行机会给其他线程，等到休眠时间结束后，线程进入就绪状态和其他线程一起竞争cpu的执行时间。因为 sleep() 是 static 静态的方法，他不能改变对象的锁，当一个 synchronized 块中调用了 sleep() 方法，线程虽然进入休眠，但是对象的锁没有被释放，其他线程依然无法访问这个对象。
wait()：是 Object 类的方法，当一个线程执行到 wait 方法时，它就进入到一个和该对象相关的等待池，同时释放对象的锁，使其他线程能够访问，可以通过 notify，notifyAll 方法来唤醒等待的线程。

8. notify() 和 notifyAll() 有什么区别？

如果线程调用了对象的 wait() 方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。

当有线程调用了对象的 notifyAll() 方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify() 方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说，调用了 notify 后只有一个线程会由等待池进入锁池，而 notifyAll 会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中，等待锁竞争。

优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用 wait() 方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了 synchronized 代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

9. run() 和 start() 有什么区别？

每个线程都是通过某个特定 Thread 对象所对应的方法 run() 来完成其操作的，方法 run() 称为线程体。通过调用 Thread 类的 start() 方法来启动一个线程。

start() 方法来启动一个线程，真正实现了多线程运行。这时无需等待 run 方法体代码执行完毕，可以直接继续执行下面的代码；这时此线程是处于就绪状态，并没有运行。然后通过此 Thread 类调用方法 run() 来完成其运行状态，这里方法 run() 称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，run 方法运行结束，此线程终止。然后CPU再调度其它线程。
run() 方法是在本线程里的，只是线程里的一个函数，而不是多线程的。如果直接调用 run()，其实就相当于是调用了一个普通函数而已，直接调用 run() 方法必须等待 run() 方法执行完毕才能执行下面的代码，所以执行路径还是只有一条，根本就没有线程的特征，所以在多线程执行时要使用 start() 方法而不是 run() 方法。

10. 创建线程池有哪几种方式？

newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个固定长度的线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程规模将不再变化，当线程发生未预期的错误而结束时，线程池会补充一个新的线程。
newCachedThreadPool()：创建一个可缓存的线程池，如果线程池的规模超过了处理需求，将自动回收空闲线程，而当需求增加时，则可以自动添加新线程，线程池的规模不存在任何限制。
newSingleThreadExecutor()：这是一个单线程的 Executor，它创建单个工作线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会创建一个新的来替代它；它的特点是能确保依照任务在队列中的顺序来串行执行。
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建一个固定长度的线程池，而且以延迟或定时的方式来执行任务，类似于Timer。

11. 线程池都有哪些状态？

线程池有5种状态：Running、ShutDown、Stop、Tidying、Terminated。

Running：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。线程池的初始化状态是Running。线程池被一旦被创建，就处于 Running 状态，并且线程池中的任务数为 0
ShutDown：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。调用线程池的 shutdown() 方法时，线程池由Running -> ShutDown。
Stop：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。调用线程池的shutdownNow() 方法时，线程池由 (Running or ShutDown) -> Stop。
Tidying：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 Tidying 状态时，会执行钩子方法 terminated()。因为 terminated() 在 ThreadPoolExecutor 类中是空的，所以用户想在线程池变为 Tidying 时进行相应的处理；可以通过重载 terminated() 函数来实现。当线程池在 ShutDown 状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 ShutDown -> Tidying。当线程池在Stop 状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由Stop -> Tidying。
Terminated：线程池处在 Tidying 状态时，执行完 terminated() 之后，就会由 Tidying -> Terminated。

线程池各个状态切换框架图：
在这里插入图片描述

12. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

接收的参数不一样

submit(Runnable task)
submit(Runnable task,T result)
submit(Callable task)
execute(Runnable command)
submit（）有返回值，而 execute（）没有。用到返回值的例子，比如说我有很多个做 validation 的task，我希望所有的 task 执行完，然后每个 task 告诉我它的执行结果，是成功还是失败，如果是失败，原因是什么。
submit（）方便 Exception 处理，如果你在你的 task 里会抛出 checked 或者 unchecked exception，而你又希望外面的调用者能够感知这些 exception 并做出及时的处理，那么就需要用到submit，通过捕获 Future.get 抛出的异常。

13. java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

线程安全在三个方面体现：

原子性：提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据进行操作（atomic，synchronized）
可见性：一个线程对主内存的修改可以及时地被其他线程看到（synchronized，volatile）
有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序，该观察结果一般杂乱无序（happens-before 原则）

14. 多线程锁的升级原理是什么？

在 Java 中，锁共有 4 种状态，级别从低到高依次为：无状态锁，偏向锁，轻量级锁和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级。

锁升级的图示过程：
在这里插入图片描述

15. 什么是死锁？

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。是操作系统层面的一个错误，是进程死锁的简称，最早在 1965 年由 Dijkstra 在研究银行家算法时提出的，它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一。

16. 怎么防止死锁？

死锁的四个必要条件：

互斥条件：进程对所分配到的资源不允许其他进程进行访问，若其他进程访问该资源，只能等待，直至占有该资源的进程使用完成后释放该资源
请求和保持条件：进程获得一定的资源之后，又对其他资源发出请求，但是该资源可能被其他进程占有，此时请求阻塞，但又对自己获得的资源保持不放
不可剥夺条件：是指进程已获得的资源，在未完成使用之前，不可被剥夺，只能在使用完后自己释放
环路等待条件：是指进程发生死锁后，若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源。因此，对资源的分配要给予合理的规划。

17. ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？

线程局部变量是局限于线程内部的变量，属于线程自身所有，不在多个线程间共享。Java 提供ThreadLocal 类来支持线程局部变量，是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下（如 web 服务器）使用线程局部变量的时候要特别小心，在这种情况下，工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放，Java 应用就存在内存泄露的风险。

18. 说一下 synchronized 底层实现原理？

synchronized 可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性。

Java 中每一个对象都可以作为锁，这是 synchronized 实现同步的基础：

普通同步方法，锁是当前实例对象
静态同步方法，锁是当前类的class对象
同步方法块，锁是括号里面的对象

19. synchronized 和 volatile 的区别是什么？

volatile 本质是在告诉 jvm 当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取； synchronized 则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。
volatile 仅能使用在变量级别；synchronized 则可以使用在变量、方法、和类级别的。
volatile 仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而 synchronized 则可以保证变量的修改可见性和原子性。
volatile 不会造成线程的阻塞；synchronized 可能会造成线程的阻塞。
volatile 标记的变量不会被编译器优化；synchronized 标记的变量可以被编译器优化。

20. synchronized 和 Lock 有什么区别？

synchronized 是 java 内置关键字，在 jvm 层面，Lock 是个 java 类
synchronized 无法判断是否获取锁的状态，Lock 可以判断是否获取到锁
synchronized 会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁；b 线程执行过程中发生异常会释放锁)，Lock 需在 finally 中手工释放锁（unlock() 方法释放锁），否则容易造成线程死锁
用 synchronized 关键字的两个线程 1 和线程 2 ，如果当前线程 1 获得锁，线程 2 等待。如果线程 1阻塞，线程 2 则会一直等待下去，而 Lock 锁就不一定会等待下去，如果尝试获取不到锁，线程可以不用一直等待就结束了
synchronized 的锁可重入、不可中断、非公平，而 Lock锁可重入、可判断、可公平（两者皆可）
Lock 锁适合大量同步的代码的同步问题，synchronized 锁适合代码少量的同步问题

21. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？

synchronized 是和 if、else、for、while 一样的关键字，ReentrantLock 是类，这是二者的本质区别。既然 ReentrantLock 是类，那么它就提供了比 synchronized 更多更灵活的特性，可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量，ReentrantLock 比 synchronized 的扩展性体现在几点上：

ReentrantLock 可以对获取锁的等待时间进行设置，这样就避免了死锁
ReentrantLock 可以获取各种锁的信息
ReentrantLock 可以灵活地实现多路通知

另外，二者的锁机制其实也是不一样的：ReentrantLock 底层调用的是 Unsafe 的 park 方法加锁，synchronized 操作的应该是对象头中 mark word。

22. 说一下 atomic 的原理？

Atomic 包中的类基本的特性就是在多线程环境下，当有多个线程同时对单个（包括基本类型及引用类型）变量进行操作时，具有排他性，即当多个线程同时对该变量的值进行更新时，仅有一个线程能成功，而未成功的线程可以向自旋锁一样，继续尝试，一直等到执行成功。

Atomic 系列的类中的核心方法都会调用 unsafe 类中的几个本地方法。我们需要先知道一个东西就是Unsafe 类，全名为：sun.misc.Unsafe，这个类包含了大量的对 C 代码的操作，包括很多直接内存分配以及原子操作的调用，而它之所以标记为非安全的，是告诉你这个里面大量的方法调用都会存在安全隐患，需要小心使用，否则会导致严重的后果，例如在通过 unsafe 分配内存的时候，如果自己指定某些区域可能会导致一些类似 C++ 一样的指针越界到其他进程的问题。