Q1：什么是 CAS？

CAS 表示 Compare And Swap，⽐较并交换，CAS 需要三个操作数，分别是内存位置 V、旧的预期值 A 和准备设置的新值 B。CAS 指令执⾏时，当且仅当 V 符合 A 时，处理器才会⽤ B 更新 V 的值，否则它就不执⾏更新。但不管是否更新都会返回 V 的旧值，这些处理过程是原⼦操作，执⾏期间不会被其他线程打断。

在 JDK 5 后，Java 类库中才开始使⽤ CAS 操作，该操作由 Unsafe 类⾥的 等⼏个⽅法包装提供。HotSpot 在内部对这些⽅法做了特殊处理，即时编译的结果是⼀条平台相关的处理器CAS 指令。Unsafe 类不是给⽤户程序调⽤的类，因此 JDK9 前只有 Java 类库可以使⽤ CAS，譬如 juc包⾥的 AtomicInteger类中 等⽅法都使⽤了Unsafe 类的 CAS 操作实现。

Q2：CAS 有什么问题？

CAS 从语义上来说存在⼀个逻辑漏洞：如果 V 初次读取时是 A，并且在准备赋值时仍为 A，这依旧不能说明它没有被其他线程更改过，因为这段时间内假设它的值先改为 B ⼜改回 A，那么 CAS 操作就会误认为它从来没有被改变过。

这个漏洞称为 ABA 问题，juc 包提供了⼀个 AtomicStampedReference，原⼦更新带有版本号的引⽤类型，通过控制变量值的版本来解决 ABA 问题。⼤部分情况下 ABA 不会影响程序并发的正确性，如果需要解决，传统的互斥同步可能会⽐原⼦类更⾼效。

Q3：有哪些原⼦类？

JDK 5 提供了 java.util.concurrent.atomic 包，这个包中的原⼦操作类提供了⼀种⽤法简单、性能⾼效、线程安全地更新⼀个变量的⽅式。到 JDK  8  该包共有17个类，依据作⽤分为四种：原⼦更新基本类型类、原⼦更新数组类、原⼦更新引⽤类以及原⼦更新字段类，atomic 包⾥的类基本都是使⽤ Unsafe 实现的包装类。

AtomicInteger 原⼦更新整形、 AtomicLong 原⼦更新⻓整型、AtomicBoolean 原⼦更新布尔类型。

AtomicIntegerArray，原⼦更新整形数组⾥的元素、 AtomicLongArray 原⼦更新⻓整型数组⾥的元素、 AtomicReferenceArray 原⼦更新引⽤类型数组⾥的元素。

AtomicReference 原⼦更新引⽤类型、AtomicMarkableReference 原⼦更新带有标记位的引⽤类型， 可以绑定⼀个 boolean 标记、 AtomicStampedReference 原⼦更新带有版本号的引⽤类型，关联⼀个整数值作为版本号，解决 ABA 问题。

AtomicIntegerFieldUpdater 原⼦更新整形字段的更新器、 AtomicLongFieldUpdater 原⼦更新⻓整形字段的更新器AtomicReferenceFieldUpdater 原⼦更新引⽤类型字段的更新器。

Q4：AtomicIntger 实现原⼦更新的原理是什么？

AtomicInteger 原⼦更新整形、 AtomicLong 原⼦更新⻓整型、AtomicBoolean 原⼦更新布尔类型。以原⼦⽅式将当前的值加 1，

⾸先在 for 死循环中取得 AtomicInteger ⾥存储的数值，

第⼆步对 AtomicInteger 当前的值加 1 ，

第三步调⽤⽅法进⾏原⼦更新，先检查当前数值是否等于 expect，如果等于则说明当前值没有被其他线程修改，则将值更新为 next，否则会更新失败返回 false，程序会进⼊ for 循环重新进⾏操作。

atomic 包中只提供了三种基本类型的原⼦更新，atomic 包⾥的类基本都是使⽤ Unsafe 实现的，

Unsafe 只提供三种 CAS ⽅法： compareAndSwapInt 、 compareAndSwapLong 和

compareAndSwapObject ，例如原⼦更新 Boolean 是先转成整形再使⽤ compareAndSwapInt 。

Q5：CountDownLatch 是什么？

CountDownLatch 是基于执⾏时间的同步类，允许⼀个或多个线程等待其他线程完成操作，构造⽅法接收⼀个 int 参数作为计数器，如果要等待 n 个点就传⼊ n。每次调⽤

1，   await ⽅***阻塞当前线程直到计数器变为0，由于点既可以是 n 个线程也可以是⼀个线程⾥的 n 个执⾏步骤。

⽅法时计数器减⽅法可⽤在任何地⽅，所以 n 个

Q6： CyclicBarrier 是什么？

循环屏障是基于同步到达某个点的信号量触发机制，作⽤是让⼀组线程到达⼀个屏障时被阻塞，直到最后⼀个线程到达屏障才会解除。构造⽅法中的参数表示拦截线程数量，每个线程调⽤ ⽅法告诉CyclicBarrier ⾃⼰已到达屏障，然后被阻塞。还⽀持在构造⽅法中传⼊⼀个 Runnable 任务，当线程到达屏障时会优先执⾏该任务。适⽤于多线程计算数据，最后合并计算结果的应⽤场景。

CountDownLacth 的计数器只能⽤⼀次，⽽ CyclicBarrier 的计数器可使⽤

⽅法重置，所以CyclicBarrier 能处理更为复杂的业务场景，例如计算错误时可⽤重置计数器重新计算。

Q7：Semaphore 是什么？

信号量⽤来控制同时访问特定资源的线程数量，通过协调各个线程以保证合理使⽤公共资源。信号量可以⽤于流量控制，特别是公共资源有限的应⽤场景，⽐如数据库连接。

Semaphore 的构造⽅法参数接收⼀个 int 值，表示可⽤的许可数量即最⼤并发数。使⽤ ⽅法

Q8： Exchanger 是什么？

交换者是⽤于线程间协作的⼯具类，⽤于进⾏线程间的数据交换。它提供⼀个同步点，在这个同步点两个线程可以交换彼此的数据。

两个线程通过⽅法交换数据，第⼀个线程执⾏⽅法后会阻塞等待第⼆个线程执⾏该⽅法，当两个线程都到达同步点时这两个线程就可以交换数据，将本线程⽣产出的数据传递给对⽅。应⽤场景包括遗传算法、校对⼯作等。

Q9：JDK7 的 ConcurrentHashMap 原理？

ConcurrentHashMap ⽤于解决 HashMap 的线程不安全和 HashTable 的并发效率低，HashTable 之所以效率低是因为所有线程都必须竞争同⼀把锁，假如容器⾥有多把锁，每⼀把锁⽤于锁容器的部分数       据，那么多线程访问容器不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从⽽有效提⾼并发效率，这       就是 ConcurrentHashMap 的锁分段技术。⾸先将数据分成 Segment 数据段，然后给每⼀个数据段配⼀把锁，当⼀个线程占⽤锁访问其中⼀个段的数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

get 实现简单⾼效，先经过⼀次再散列，再⽤这个散列值通过散列运算定位到 Segment，最后通过散列算法定位到元素。get 的⾼效在于不需要加锁，除⾮读到空值才会加锁重读。get ⽅法中将共享变量定义为 volatile，在 get 操作⾥只需要读所以不⽤加锁。

put 必须加锁，⾸先定位到 Segment，然后进⾏插⼊操作，第⼀步判断是否需要对 Segment ⾥的HashEntry 数组进⾏扩容，第⼆步定位添加元素的位置，然后将其放⼊数组。

size 操作⽤于统计元素的数量，必须统计每个 Segment 的⼤⼩然后求和，在统计结果累加的过程中， 之前累加过的 count 变化⼏率很⼩，因此先尝试两次通过不加锁的⽅式统计结果，如果统计过程中容器⼤⼩发⽣了变化，再加锁统计所有 Segment ⼤⼩。判断容器是否发⽣变化根据 modCount 确定。

Q10：JDK8 的 ConcurrentHashMap 原理？

主要对 JDK7 做了三点改造：① 取消分段锁机制，进⼀步降低冲突概率。② 引⼊红⿊树结构，同⼀个哈希槽上的元素个数超过⼀定阈值后，单向链表改为红⿊树结构。③     使⽤了更加优化的⽅式统计集合内的元素数量。具体优化表现在：在 put、resize 和 size ⽅法中设计元素总数的更新和计算都避免了锁，使⽤ CAS 代替。

get 同样不需要同步，put 操作时如果没有出现哈希冲突，就使⽤ CAS 添加元素，否则使⽤

synchronized 加锁添加元素。