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并发编程的⽬的就是为了能提⾼程序的执⾏效率提⾼程序运⾏速度，但是并发编程并不总是能提 ⾼程序运⾏速度的，⽽且并发编程可能会遇到很多问题，⽐如： 内存泄漏、上下⽂切换、死锁 。

1 内存泄漏

在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点:

首先，这些对象是可达的，即在有向图中，存在通路可以与其相连； 其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。 如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏，这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。 一般来说是长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，尽管短生命周期对象已经不再需要，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收。

1.1 Java程序中容易发生内存泄露的场景

（1）集合类

集合类仅仅有添加元素的方法，而没有相应的删除机制，导致内存被占用这个集合类如果仅仅是局部变量，根本不会造成内存泄露，在方法栈退出后就没有引用了会被 JVM 正常回收，而如果这个集合类是全局性的变量（比如类中的静态属性，全局性的map等即有静态引用或 final 一直指向它），那么没有相应的删除机制，很可能导致集合所占用的内存只增不减，因此提供这样的删除机制或者定期清除策略非常必要。 （2）各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等 在对数据库进行操作的过程中，首先需要建立与数据库的连接，当不再使用时，需要调用close方法来释放与数据库的连接。只有连接被关闭后，垃圾回收器才会回收对应的对象。否则，如果在访问数据库的过程中，对Connection、Statement或ResultSet不显性地关闭，将会造成大量的对象无法被回收，从而引起内存泄漏。 （3）单例模式 不正确使用单例模式是引起内存泄露的一个常见问题，单例对象在被初始化后将在 JVM 的整个生命周期中存在（以静态变量的方式），如果单例对象持有外部对象的引用，那么这个外部对象将不能被 JVM 正常回收，导致内存泄露。

1.2 解决内存泄漏

问题：内存溢出和内存泄漏的区别？

引起内存溢出的原因有很多种，例如：

（1）内存中加载的数据量过于庞大，一次从数据库取出过多数据时； （2）集合类中有对对象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收； （3）代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体； （4）启动参数内存值设定的过小 ； （5）。。。

内存溢出的解决方案：

（1）修改JVM启动参数，直接增加内存 (-Xms，-Xmx参数) ； （2）检查错误日志，查看 “OutOfMemory” 错误前是否有其它异常或错误； （3）对代码进行走查和分析，找出可能发生内存溢出的位置； （4）使用内存查看工具动态查看内存使用情况。

重点排查以下几点：

• 检查对数据库查询中，是否有一次获得全部数据的查询。一般来说，如果一次取十万条记录到内存，就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽，在上线前，数据库中数据较少，不容易出问题，上线后，数据库中数据多了，一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。
• 检查代码中是否有死循环或递归调用。
• 检查是否有大循环重复产生新对象实体。
• 检查List、Map等集合对象是否有使用完后，未清除的问题，List、Map等集合对象会始终存有对对象的引用， 得这些对象不能被GC回收。

问题：ThreadLocal 内存泄露问题了解不？

ThreadLocalMap 中使⽤的 key 为 ThreadLocal 的弱引⽤，⽽ value 是强引⽤。所以，如果ThreadLocal 没有被外部强引⽤的情况下，在垃圾回收的时候，key 会被清理掉，⽽ value 不会被清理掉。这样⼀来， ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry。假如我们不做任何措施的话，value 永远⽆法被 GC 回收，这个时候就可能会产⽣内存泄露。ThreadLocalMap 实现中已经考虑了这种情况，在调⽤ set() 、 get() 、 remove() ⽅法的时候，会清理掉 key 为 null的记录。使⽤完 ThreadLocal ⽅法后最好⼿动调⽤ remove() ⽅法。

1.3 Java中的几种引用方式

⽆论是通过引⽤计数法判断对象引⽤数量，还是通过可达性分析法判断对象的引⽤链是否可达，判定对象的存活都与“引⽤”有关。

JDK1.2之前，Java中引⽤的定义很传统：如果reference类型的数据存储的数值代表的是另⼀块内存的起始地址，就称这块内存代表⼀个引⽤。JDK1.2以后，Java对引⽤的概念进⾏了扩充，将引⽤分为强引⽤、软引⽤、弱引⽤、虚引⽤四种（引⽤强度逐渐减弱）。

• （1）强引⽤(StrongReference)：以前我们使⽤的⼤部分引⽤实际上都是强引⽤，这是使⽤最普遍的引⽤。如果⼀个对象具有强引⽤，那就类似于必不可少的⽣活⽤品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空 间不⾜，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终⽌，也不会靠随意回收具有强引⽤的对象来解决内存不⾜问题。
• （2）软引⽤(SoftReference)：如果⼀个对象只具有软引⽤，那就类似于可有可⽆的⽣活⽤品。如果内存空间⾜够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不⾜了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使⽤。软引⽤可⽤来实现内存敏感的⾼速缓存。软引⽤可以和⼀个引⽤队列（ReferenceQueue）联合使⽤，如果软引⽤所引⽤的对象被垃圾回收，JAVA虚拟机就会把这个软引⽤加⼊到与之关联的引⽤队列中。
• （3） 弱引⽤(WeakReference)：如果⼀个对象只具有弱引⽤，那就类似于可有可⽆的⽣活⽤品。弱引⽤与软引⽤的区别在于：只具有弱引⽤的对象拥有更短暂的⽣命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，⼀旦发现了只具有弱引⽤的对象，不管当前内存空间⾜够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是⼀个优先级很低的线程， 因此不⼀定会很快发现那些只具有弱引⽤的对象。弱引⽤可以和⼀个引⽤队列联合使⽤，如果弱引⽤所引⽤的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引⽤加⼊到与之关联的引⽤队列中。
• （4）虚引⽤（PhantomReference）："虚引⽤"顾名思义，就是形同虚设，与其他⼏种引⽤都不同，虚引⽤并不会决定对象的⽣命周期。如果⼀个对象仅持有虚引⽤，那么它就和没有任何引⽤⼀样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引⽤主要⽤来跟踪对象被垃圾回收的活动。
• 虚引⽤与软引⽤和弱引⽤的⼀个区别在于： 虚引⽤必须和引⽤队列联合使⽤。当垃圾回收器准备回收⼀个对象时，如果发现它还有虚引⽤，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引⽤加⼊到与之关联的引⽤队列中。程序可以通过判断引⽤队列中是 已经加⼊了虚引⽤，来了解被引⽤的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引⽤已经被加⼊到引⽤队列，那么就可以在所引⽤的对象的内存被回收之前采取必要的⾏动。
• 特别注意，在程序设计中⼀般很少使⽤弱引⽤与虚引⽤，使⽤软引⽤的情况较多，这是因为软引⽤可以加速JVM对垃圾内存的回收速度，可以维护系统的运⾏安全，防⽌内存溢出（OutOfMemory）等问题的产⽣。

2 上下文切换

• 多线程编程中⼀般线程的个数都⼤于 CPU 核⼼的个数，⽽⼀个 CPU 核⼼在任意时刻只能被⼀个
  线程使⽤，为了让这些线程都能得到有效执⾏，CPU 采取的策略是为每个线程分配时间⽚并轮转
  的形式。当⼀个线程的时间⽚⽤完的时候就会重新处于就绪状态让给其他线程使⽤，这个过程就
  属于⼀次上下⽂切换。
• 概括来说就是：当前任务在执⾏完 CPU 时间⽚切换到另⼀个任务之前会先保存⾃⼰的状态，以
  便下次再切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是⼀次
  上下⽂切换。
• 上下⽂切换通常是计算密集型的。也就是说，它需要相当可观的处理器时间，在每秒⼏⼗上百次
  的切换中，每次切换都需要纳秒量级的时间。所以，上下⽂切换对系统来说意味着消耗⼤量的
  CPU 时间，事实上，可能是操作系统中时间消耗最⼤的操作。
• Linux 相⽐与其他操作系统（包括其他类 Unix 系统）有很多的优点，其中有⼀项就是，其上下⽂
  切换和模式切换的时间消耗⾮常少。

3 死锁

线程死锁描述的是这样⼀种情况：多个线程同时被阻塞，它们中的⼀个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被⽆限期地阻塞，因此程序不可能正常终⽌。

3.1 产⽣死锁的四个必要条件

互斥条件：该资源任意⼀个时刻只由⼀个线程占⽤。

请求与保持条件：⼀个进程因请求资源⽽阻塞时，对已获得的资源保持不放。

不剥夺条件：线程已获得的资源在末使⽤完之前不能被其他线程强⾏剥夺，只有⾃⼰使⽤完毕后才释放资源。

循环等待条件：若⼲进程之间形成⼀种头尾相接的循环等待资源关系。

3.2 如何避免线程死锁

为了避免死锁，我们只要破坏产⽣死锁的四个条件中的其中⼀个就可以了。

破坏互斥条件 ：这个条件我们没有办法破坏，因为我们⽤锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。

破坏请求与保持条件 ：⼀次性申请所有的资源。

破坏不剥夺条件 ：占⽤部分资源的线程进⼀步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。

破坏循环等待条件 ：靠按序申请资源来预防。按某⼀顺序申请资源，释放资源则反序释放。

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