aqs面試題及答案

一、單項選擇題（每題2分，共20分）

1.AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java并發包中的一個類，它屬于以下哪個包？

A.java.util.concurrent.locks

B.java.util.concurrent.atomic

C.java.util.concurrent.collection

D.java.util.concurrent.executors

答案：A

2.AQS內部維護了一個名為state的成員變量，它的作用是什么？

A.存儲線程ID

B.存儲線程數量

C.表示同步狀態

D.表示等待隊列長度

答案：C

3.在AQS中，以下哪個方法是用來獲取同步狀態的？

A.acquire()

B.release()

C.tryAcquire()

D.tryRelease()

答案：C

4.AQS中，以下哪個方法是用來釋放同步狀態的？

A.acquire()

B.release()

C.tryAcquire()

D.tryRelease()

答案：B

5.AQS支持的兩種同步組件是什么？

A.互斥鎖和讀寫鎖

B.信號量和條件變量

C.互斥鎖和條件變量

D.讀寫鎖和信號量

答案：A

6.AQS中的Node類代表什么？

A.一個線程

B.一個鎖

C.一個條件變量

D.一個信號量

答案：A

7.AQS中的共享模式和獨占模式分別對應哪個方法？

A.acquireShared()和acquire()

B.acquire()和acquireShared()

C.tryAcquireShared()和tryAcquire()

D.tryAcquire()和tryAcquireShared()

答案：A

8.AQS中的線程是如何被掛起和喚醒的？

A.使用wait()和notify()

B.使用Thread.sleep()和Terrupt()

C.使用LockSupport.park()和LockSupport.unpark()

D.使用Object的wait()和notifyAll()

答案：C

9.AQS中的公平鎖和非公平鎖有什么區別？

A.公平鎖總是讓等待時間最長的線程先獲得鎖

B.非公平鎖總是讓等待時間最短的線程先獲得鎖

C.公平鎖和非公平鎖沒有區別

D.公平鎖和非公平鎖只是名稱不同

答案：A

10.AQS中的條件變量是如何實現的？

A.使用Object的wait()和notifyAll()

B.使用ReentrantLock和Condition

C.使用AQS內部的Node類

D.使用線程的join()和interrupt()

答案：B

二、多項選擇題（每題2分，共20分）

1.AQS可以用于實現哪些同步組件？

A.互斥鎖

B.讀寫鎖

C.信號量

D.條件變量

答案：ABCD

2.AQS中的state變量可以表示哪些狀態？

A.0表示無鎖狀態

B.正數表示重入次數

C.負數表示等待線程數量

D.正數表示等待線程數量

答案：ABC

3.AQS中的Node類包含哪些屬性？

A.線程引用

B.等待狀態

C.前驅節點和后繼節點

D.鎖對象

答案：ABC

4.AQS支持的獨占模式下，以下哪些方法是必須實現的？

A.tryAcquire()

B.acquire()

C.tryRelease()

D.release()

答案：AD

5.AQS支持的共享模式下，以下哪些方法是必須實現的？

A.tryAcquireShared()

B.acquireShared()

C.tryReleaseShared()

D.releaseShared()

答案：AC

6.AQS中的線程掛起和喚醒機制使用的是哪些方法？

A.wait()和notify()

B.Thread.sleep()和Terrupt()

C.LockSupport.park()和LockSupport.unpark()

D.Object的wait()和notifyAll()

答案：C

7.AQS中的公平鎖和非公平鎖的實現方式有哪些區別？

A.公平鎖使用tryAcquire()方法

B.非公平鎖使用tryAcquire()方法

C.公平鎖在tryAcquire()方法中檢查隊列長度

D.非公平鎖在tryAcquire()方法中不檢查隊列長度

答案：CD

8.AQS中的條件變量是如何與ReentrantLock配合使用的？

A.使用ReentrantLock的newCondition()方法創建條件變量

B.使用ReentrantLock的lock()和unlock()方法控制條件變量

C.使用Condition的await()和signal()方法控制條件變量

D.使用Condition的await()和signalAll()方法控制條件變量

答案：AC

9.AQS中的Node類中的等待狀態可以是哪些值？

A.0表示節點是新節點

B.負數表示節點在等待

C.正數表示節點被取消

D.正數表示節點是共享模式

答案：BCD

10.AQS中的獨占模式和共享模式有什么區別？

A.獨占模式下，同一時間只有一個線程可以獲得鎖

B.共享模式下，多個線程可以同時獲得鎖

C.獨占模式下，state變量表示重入次數

D.共享模式下，state變量表示等待線程數量

答案：AB

三、判斷題（每題2分，共20分）

1.AQS是一個公平的同步器。（錯誤）

2.AQS內部維護了一個名為head的成員變量，用于指向等待隊列的頭節點。（正確）

3.AQS中的tryAcquire()和tryRelease()方法必須由用戶實現。（正確）

4.AQS中的acquire()和release()方法是公平的。（錯誤）

5.AQS中的Node類中的waitStatus屬性表示節點的等待狀態。（正確）

6.AQS中的LockSupport.park()方法用于掛起當前線程。（正確）

7.AQS中的LockSupport.unpark()方法用于喚醒被掛起的線程。（正確）

8.AQS中的條件變量必須與ReentrantLock一起使用。（正確）

9.AQS中的共享模式下，state變量的值可以是負數。（錯誤）

10.AQS中的獨占模式下，state變量的值只能是0或正數。（正確）

四、簡答題（每題5分，共20分）

1.請簡述AQS的工作原理。

答案：

AQS的工作原理是通過一個volatile的state變量來表示同步狀態，通過內置的FIFO隊列來管理線程的等待隊列。當線程嘗試獲取同步狀態時，如果狀態不可用，則線程會被包裝為一個Node對象并加入等待隊列，隨后線程會被掛起。當狀態可用時，等待隊列中的線程會被喚醒并嘗試重新獲取同步狀態。

2.請簡述AQS中的公平鎖和非公平鎖的區別。

答案：

公平鎖在嘗試獲取同步狀態時，會先檢查等待隊列中是否有線程在等待，如果有，則當前線程也會加入等待隊列。非公平鎖則不會檢查等待隊列，直接嘗試獲取同步狀態，如果失敗則加入等待隊列。因此，公平鎖可以保證等待時間最長的線程先獲得鎖，而非公平鎖則可能導致“饑餓”現象。

3.請簡述AQS中的條件變量是如何實現的。

答案：

AQS中的條件變量是通過ReentrantLock和Condition實現的。首先，需要創建一個ReentrantLock對象，然后通過該對象的newCondition()方法創建一個Condition對象。在需要等待條件成立時，調用Condition的await()方法釋放鎖并掛起當前線程，當條件成立時，其他線程調用Condition的signal()或signalAll()方法喚醒等待的線程。

4.請簡述AQS中的Node類的作用。

答案：

AQS中的Node類是等待隊列的節點，每個節點代表一個等待獲取同步狀態的線程。Node類包含線程引用、等待狀態、前驅節點和后繼節點等屬性。等待隊列是一個FIFO隊列，用于管理那些嘗試獲取同步狀態但未能成功的線程。

五、討論題（每題5分，共20分）

1.討論AQS在實現同步組件時的優勢和劣勢。

答案：

優勢包括：提供了一套統一的框架，可以減少重復代碼；支持多種同步組件的實現；可以靈活地實現獨占和共享模式。劣勢可能包括：需要用戶自己實現tryAcquire()和tryRelease()等方法，增加了實現的復雜性；對于簡單的同步需求，使用AQS可能過于復雜。

2.討論AQS中的公平鎖和非公平鎖在實際應用中的選擇。

答案：

在需要嚴格保證線程公平性的場合，如任務分配等，應選擇公平鎖。而在對性能要求較高，且線程饑餓不是主要問題的場合，可以選擇非公平鎖以提高效率。

3.討論AQS中的條件變量與Object的wait()和notify()方法的區別。

答案：

AQS中的條件變量提供了更靈活的條件等待和通知機制，可以有多個條件變量，并且可以