關於synchronized的面試題

在面試過程中，我們經常會被考察多線程的問題。多線程雖然好用，但若使用不當將會帶來很多併發問題。如何保證線程安全自然是繞不開的話題。

最近公司要招賢納士，在面試的過程中，我發現所有人都知道關鍵字synchronized是用來線程同步，保證線程安全的。但是再深入聊下去，很容易陷入尷尬之境。我也只能客氣地說“換個話題“，或者“今天就先聊到這裏“…（PS:會不會我太裝13了呢？但是簡歷上一般都是5+的工作經驗）

2020註定是不平凡的一年。正值疫情期間，每一次面試機會就顯得尤爲重要。所以特地抽出時間來寫這篇文章，希望能夠幫助每位面試者找到心儀的工作。

1. synchronized的簡介

synchronized要理解爲加鎖，而不是鎖，這個思維有助於你更好的理解線程同步。

1.1 synchronized的使用及各自的鎖對象

這裏簡要介紹一下，爲以後的內容做一下鋪墊：

普通方法：鎖對象是this，所謂的方法鎖（本質上屬於對象鎖)

public synchronized void say(){
	 System.out.println("Hello,everyone...");
}

同步代碼塊(方法中)：鎖對象是synchronized(obj)的對象，所謂的對象鎖

 public  void say(boolean isYou){
        synchronized (obj){
            System.out.println("Hello");
        }
    }

同步靜態方法：鎖對象是當前類的Class對象,即(XXX.class)，所謂的類鎖

 public static synchronized void work(){
        System.out.println("Work hard...");
    }

希望大家再遇到對象鎖,類鎖而不知所措…有時候遇到面試官把問題描述的不夠清楚時，要勇於及時和麪試官溝通。雖然找工作時總會遇到奇葩面試官，但是如果你遇到的機率太高時，請自覺地審視一下自己…

1.2 synchronized的關於代碼塊的疑問

看到上面synchronized的用法，你會有這樣的疑問嗎？synchronized能修飾類級別(靜態)代碼塊嗎？(PS: 這個話題是我臨時想起的,改天在面試中問一下看看效果…)

結論：synchronized不能用在類級別的(靜態)代碼塊

如果在面試中不給你編譯器，大多數人估計都是要mountain泰吧。這裏直接給出我的理解：

這個要從加載順序上考慮。
類級別的代碼塊在加載順序上是要優先於任何方法的，其執行順序只跟代碼位置先後有關。沒人跟你搶，自然不需要同步。

2. 涉及synchronized的面試題

這裏通過一個常見的面試題-單例模式來展開，這篇文章主要內容是考察synchronized關鍵字的，就直奔主題進入DCL(Double Check Lock)雙重校驗鎖的單例。

2.1 圍繞着DCL展開的話題

2.1.1 實現DCL

如果這步就過不了，就尷尬無止境啦…

public class SingleInstance {
    private volatile static SingleInstance instance = null;
    private SingleInstance(){ }
    public static SingleInstance getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (SingleInstance.class){
                if (instance == null){
                    instance = new SingleInstance();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

2.1.2 談一下synchronized的作用

synchronized 關鍵字主要用來解決的是多線程同步問題，其可以保證在被其修飾的代碼任意時刻只有一個線程執行。視情況而定，（主動)說出它的用法及底層實現原理(使用的是moniterenter 和 moniterexit指令…)，PS：synchronized的底層實現原理會單獨展開…

2.1.3 這裏(DCL)的volatile的作用

volatile只能保證變量的可見性，並不能保證對volatile修飾的變量的操作的原子性。

volatile的主要作用：

保持內存可見性；使所有線程都能看到共享內存的最新狀態。

防止指令重排的問題；

通過設置內存屏障實現的。感興趣的可以去看一下深入理解Java虛擬機

個人拙見，能答出來上面的內容即可，更深入的絕大部分都是在SHOW或者就是壓薪資…

2.2 基礎面試點

爲了節約各位看官的時間，先把結論給出來：

若是對象鎖，則每個對象都持有一把自己的獨一無二的鎖，且對象之間的鎖互不影響。若是類鎖，所有該類的對象共用這把鎖。

一個線程獲取一把鎖，沒有得到鎖的線程只能排隊等待；

synchronized 是可重入鎖，避免很多情況下的死鎖發生。

synchronized 方法若發生異常，則JVM會自動釋放鎖。

鎖對象不能爲空，否則拋出NPE(NullPointerException)

同步本身是不具備繼承性的：即父類的synchronized 方法，子類重寫該方法,分情況討論：沒有synchonized修飾，則該子類方法不是線程同步的。(PS ：涉及同步繼承性的問題要分情況)

synchronized本身修飾的範圍越小越好。畢竟是同步阻塞。跑不快還佔着超車道…

2.2.1 同時訪問synchronized的靜態和非靜態方法，能保證線程安全嗎？

結論：不能，兩者的鎖對象不一樣。前者是類鎖(XXX.class),後者是this

2.2.2 同時訪問synchronized方法和非同步方法，能保證線程安全嗎？

結論：不能，因爲synchronized只會對被修飾的方法起作用。

2.2.3 兩個線程同時訪問兩個對象的非靜態同步方法能保證線程安全嗎？

結論：不能，每個對象都擁有一把鎖。兩個對象相當於有兩把鎖，導致鎖對象不一致。(PS：如果是類鎖，則所有對象共用一把鎖)

2.2.4 若synchronized方法拋出異常，會導致死鎖嗎？

JVM會自動釋放鎖，不會導致死鎖問題

2.2.5 若synchronized的鎖對象能爲空嗎？會出現什麼情況？

鎖對象不能爲空，否則拋出NPE(NullPointerException)

2.2.6 若synchronized的鎖對象能爲空嗎？會出現什麼情況？

鎖對象不能爲空，否則拋出NPE(NullPointerException)

2.3 關於繼承性的面試點

2.3.1 synchronized涉及的繼承性問題

重寫父類的synchronized的方法，主要分爲兩種情況：

子類的方法沒有被synchronized修飾：

synchronized的不具備繼承性。所以子類方法是線程不安全的。

子類的方法被synchronized修飾(這裏面試點主要考察鎖對象的歸屬問題)：

兩個鎖對象其實是一把鎖，而且是子類對象作爲鎖。這也證明了: synchronized的鎖是可重入鎖。否則將出現死鎖問題。

2.4 實戰經驗的面試點

2.4.1 在開發過程中，你經常使用synchronized方法多還是synchronized代碼塊？and why?

關於synchronized 的內容部分，我在面試過程中經常問且只問這一道題。本人認爲這個能很好的考察面試者的綜合素質。(PS：畢竟是要擰螺絲的…)

synchronized同步的範圍是越小越好。因爲若該方法耗時很久，那其它線程必須等到該持鎖線程執行完才能運行。(黃花菜都涼了都…)
而synchronized代碼塊部分只有這一部分是同步的，其它的照樣可以異步執行，提高運行效率。

2.4.2 請寫一個死鎖的例子

這裏給大家一個參考：我有故事，你有酒嗎？

public class DeadLock {
    String story = "故事";
    String wine = "酒";

    public  void wantWine() throws InterruptedException {
        synchronized (story){
            System.out.println("已經擁有："+ story +"就缺："+ wine);
            Thread.sleep(1000);
            synchronized (wine){
                System.out.println("擁有："+ wine);
            }
        }
    }

    public void wantStory() throws InterruptedException {
        synchronized (wine){
            System.out.println("已經擁有："+ wine +"就缺："+ story);
            Thread.sleep(1000);
            synchronized (story){
                System.out.println("擁有："+ story);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock deadLock = new DeadLock();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    deadLock.wantWine();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    deadLock.wantStory();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

    }
}

2.4.2 有沒有遇到過synchronized失效的問題？

對於這種問法，主要是考察面試者在實際開發中的經驗是否豐富…，可以如實回答的。

synchronized 雖然用法簡單，但是如果鎖對象不一致，就會失效。排查問題的時候一定要着重從鎖對象是否一致上去判斷.

細心的讀者會發現，淨XC，居然沒有對synchronized的原理進行分析，以及在JDK1.6時，Java官方對synchronized做了優化也沒有提及。不要着急，後續補充…