2026年Java高并发程序设计及优化试题

2026年Java高并发程序设计及优化试题一、单选题（每题2分，共20题）1.在Java中，以下哪个类是线程的起点？A.RunnableB.ThreadC.TaskD.Process答案：B解析：`Thread`类是Java中线程的直接实现，而`Runnable`需要被`Thread`包装才能执行。`Task`和`Process`不是Java标准线程类。2.以下哪个方法用于让当前线程休眠指定时间？A.`sleep()`B.`wait()`C.`yield()`D.`suspend()`答案：A解析：`sleep()`是静态方法，需要捕获`InterruptedException`；`wait()`是对象方法，需在同步块中调用；`yield()`让出CPU，不保证立即休眠；`suspend()`已废弃。3.在Java中，以下哪个集合类是线程安全的？A.`ArrayList`B.`LinkedList`C.`HashMap`D.`ConcurrentHashMap`答案：D解析：`ConcurrentHashMap`通过分段锁实现高并发，其他选项需手动同步。4.以下哪个锁是Java5.0引入的乐观锁？A.`ReentrantLock`B.`synchronized`C.`ReadWriteLock`D.`AtomicInteger`答案：C解析：`ReadWriteLock`允许多个读线程同时访问，但写线程独占，是典型的乐观锁。5.在高并发场景下，以下哪个方法可能导致死锁？A.使用`ReentrantLock`时未正确释放锁B.多线程同时访问`volatile`变量C.使用`Semaphore`控制资源D.使用`CountDownLatch`答案：A解析：未释放锁会导致其他线程阻塞，形成死锁；`volatile`变量不会导致死锁。6.以下哪个类用于原子性更新整数值？A.`synchronized`B.`AtomicInteger`C.`Lock`D.`ThreadLocal`答案：B解析：`AtomicInteger`提供CAS操作，无需锁。7.在Java中，以下哪个方法用于唤醒等待的线程？A.`notify()`B.`notifyAll()`C.`interrupt()`D.`resume()`答案：B解析：`notify()`唤醒单个线程，`notifyAll()`唤醒所有线程；`interrupt()`用于中断线程。8.以下哪个类用于实现线程池？A.`ThreadPoolExecutor`B.`Executors`C.`ScheduledExecutorService`D.`FutureTask`答案：A解析：`ThreadPoolExecutor`是线程池核心类，`Executors`是工厂类。9.在Java中，以下哪个方法用于创建守护线程？A.`setDaemon()`B.`setPriority()`C.`setUncaughtExceptionHandler()`D.`setDaemon(true)`答案：A解析：`setDaemon(true)`将线程设为守护线程，主线程结束时守护线程也会退出。10.以下哪个方法用于计算线程执行时间？A.`System.currentTimeMillis()`B.`Thread.sleep()`C.`nanoTime()`D.`getStackTrace()`答案：C解析：`nanoTime()`提供更高精度的时间测量。二、多选题（每题3分，共10题）1.以下哪些是Java并发工具类？A.`CountDownLatch`B.`CyclicBarrier`C.`Semaphore`D.`ConcurrentHashMap`答案：A、B、C解析：`ConcurrentHashMap`是集合类，其他是并发工具。2.以下哪些方法可能导致线程阻塞？A.`synchronized`块B.`wait()`C.`join()`D.`Lock.lock()`答案：A、B、C解析：`Lock.lock()`需要手动释放，不会导致永久阻塞。3.以下哪些是Java中的线程安全类？A.`Vector`B.`Hashtable`C.`Collections.synchronizedList()`D.`ConcurrentLinkedQueue`答案：B、C、D解析：`Vector`和`Hashtable`是早期线程安全类，但性能较差；`Collections.synchronizedList()`包装了`ArrayList`。4.以下哪些方法可用于实现线程通信？A.`wait()`B.`notify()`C.`volatile`变量D.`Semaphore`答案：A、B、D解析：`volatile`变量仅保证可见性，不用于通信。5.以下哪些是Java8引入的并发新特性？A.`CompletableFuture`B.`StreamAPI`C.`ThreadLocalRandom`D.`ReentrantLock`答案：A、B、C解析：`ReentrantLock`是Java5引入的。6.以下哪些场景适合使用`ThreadLocal`？A.数据库连接池B.请求线程绑定用户信息C.线程池任务分配D.全局变量答案：A、B解析：`ThreadLocal`适用于线程隔离数据，`D`不适用。7.以下哪些方法可能导致线程状态转换？A.`start()`B.`run()`C.`sleep()`D.`join()`答案：A、C、D解析：`run()`是执行体，不改变状态。8.以下哪些是`Semaphore`的应用场景？A.限流B.资源池C.队列管理D.守护线程答案：A、B解析：`Semaphore`用于控制并发数。9.以下哪些是CAS操作的缺点？A.自旋开销B.数据竞争C.并发性能下降D.内存顺序问题答案：A、C、D解析：CAS是乐观锁，不直接解决数据竞争。10.以下哪些是高并发优化方法？A.减少锁竞争B.使用`volatile`变量C.分段锁D.避免长同步答案：A、C、D解析：`volatile`仅保证可见性，不减少竞争。三、简答题（每题5分，共5题）1.简述Java线程的五种状态及其转换条件。答案：-新建（New）：调用`Thread`构造器后，未调用`start()`。-就绪（Runnable）：调用`start()`后，等待CPU分配。-阻塞（Blocked）：在`wait()`、`sleep()`或锁等待时。-无限等待（Waiting）：调用`wait()`且未指定唤醒条件。-终止（Terminated）：`run()`执行完毕或`stop()`（已废弃）。解析：状态转换由`start()`、`sleep()`、`wait()`、锁等操作触发。2.解释什么是AQS（抽象队列同步器）及其工作原理。答案：-AQS是`java.util.concurrent.locks`的核心，基于队列实现锁。-工作原理：使用`Node`节点记录线程请求，通过`acquire()`和`release()`操作控制队列。-支持公平/非公平模式，通过`park()`/`unpark()`实现线程阻塞/唤醒。解析：AQS是`ReentrantLock`、`Semaphore`等的基础。3.简述CAS（比较并交换）操作的原理及其优缺点。答案：-原理：原子性比较内存值，若相同则更新为新值。-优点：无锁实现，高并发性能。-缺点：自旋开销大、无法保证原子性操作序列。解析：CAS是Java并发的基础，但需注意线程数限制。4.解释什么是线程池，及其核心参数。答案：-线程池复用线程，减少创建/销毁开销。-核心参数：-`corePoolSize`：核心线程数。-`maximumPoolSize`：最大线程数。-`keepAliveTime`：空闲线程存活时间。-`workQueue`：任务队列。解析：`ThreadPoolExecutor`是典型实现。5.高并发下如何避免死锁？答案：-锁顺序固定。-尽量使用`tryLock()`代替`synchronized`。-减少锁粒度，如分表锁。-使用`ReentrantLock`的可中断/超时锁。解析：死锁条件：互斥、占有并等待、循环等待。四、编程题（每题15分，共2题）1.编写一个线程安全的计数器，支持`increment()`和`decrement()`方法。答案：javaimportjava.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;publicclassSafeCounter{privateAtomicIntegercount=newAtomicInteger(0);publicvoidincrement(){count.incrementAndGet();}publicvoiddecrement(){count.decrementAndGet();}publicintgetCount(){returncount.get();}}解析：使用`AtomicInteger`实现原子性操作。2.编写一个固定容量的线程池，当任务过多时将任务拒绝（使用`RejectedExecutionHandler`）。答案：javaimportjava.util.concurrent.;publicclassFixedThreadPool{publicstaticvoidmain(String[]args){intcorePoolSize=5;intmaximumPoolSize=10;longkeepAliveTime=60L;TimeUnitunit=TimeUnit.SECONDS;BlockingQueue<Runnable>workQueue=newLinkedBlockingQueue<>(3);RejectedExecutionHandlerhandler=newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy();ThreadPoolExecutorpool=newThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,keepAliveTime,unit,workQueue,handler);for(inti=0;i<20;i++){pool.submit(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"isrunning");try{Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}});}pool.shutdown();}}解析：使用`CallerRunsPolicy`拒绝策略，将任务回退给调用者。五、论述题（每题20分，共1题）1.比较Java传统同步（`