面试总结：秒杀设计、AQS、synchronized相关问题

在Java面试中，秒杀设计、AQS、synchronized相关问题是经常被问到的。在本攻略中，我们将介绍这些问题的解决方案，并提供一些示例。

1. 秒杀设计

秒杀是一种高并发场景，需要考虑如何保证系统的可用性和性能。以下是一些常见的秒杀设计方案：

1.1 限流

限流是一种常见的保护机制，可以控制系统的并发访问量。在秒杀场景中，我们可以使用限流来控制用户的访问速度，从而保护系统的可用性。例如，我们可以使用令牌桶算法或漏桶算法来实现限流。

1.2 队列

队列是一种常见的异步处理机制，可以将请求异步处理，从而提高系统的性能和可靠性。在秒杀场景中，我们可以使用队列来异步处理用户的请求，从而减轻系统的压力。例如，我们可以使用消息队列来实现异步处理。

1.3 缓存

缓存是一种常见的性能优化手段，可以减少系统的响应时间。在秒杀场景中，我们可以使用缓存来缓存商品信息、用户信息等，从而减少数据库的访问次数，提高系统的性能。例如，我们可以使用Redis等内存数据库来实现缓存。

2. AQS

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java中的一个同步框架，可以用于实现锁、信号量、倒计时器等。以下是一些常见的AQS相关问题：

2.1 AQS的原理

AQS的原理是基于一个FIFO的双向队列和一个状态变量来实现的。当线程需要获取锁时，它会将自己加入到队列中，并尝试获取锁。如果获取锁失败，线程会被阻塞，并加入到等待队列中。当锁被释放时，AQS会从等待队列中唤醒一个线程，并将锁分配给它。

2.2 ReentrantLock和synchronized的区别

ReentrantLock和synchronized都可以用于实现锁，但它们有一些区别。以下是一些常见的区别：

• ReentrantLock是一个类，而synchronized是Java中的一个关键字。
• ReentrantLock可以实现公平锁和非公平锁，而synchronized只能实现非公平锁。
• ReentrantLock可以使用tryLock方法来尝试获取锁，而synchronized不能。
• ReentrantLock可以使用Condition来实现线程间的通信，而synchronized不能。

3. synchronized

synchronized是Java中的一个关键字，可以用于实现锁。以下是一些常见的synchronized相关问题：

3.1 synchronized的原理

synchronized的原理是基于对象的监视器（monitor）来实现的。当线程需要获取锁时，它会尝试获取对象的监视器。如果获取成功，线程就可以执行同步代码块。当线程执行完同步代码块时，它会释放对象的监视器。

3.2 synchronized和volatile的区别

synchronized和volatile都可以用于实现线程安全，但它们有一些区别。以下是一些常见的区别：

• synchronized可以保证原子性、可见性和有序性，而volatile只能保证可见性和有序性。
• synchronized可以用于实现互斥锁，而volatile不能。
• synchronized可以用于实现线程间的通信，而volatile不能。

示例1：使用Redis实现秒杀场景

以下是一个示例，它演示了如何使用Redis实现秒杀场景：

public class Main {
    private static final String KEY_PREFIX = "seckill:";
    private static final int TIMEOUT = 60;

    public static void main(String[] args) {
        // 初始化Redis连接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool("localhost", 6379);

        // 初始化商品信息
        Map<String, Integer> goods = new HashMap<>();
        goods.put("item1", 10);
        goods.put("item2", 20);
        goods.put("item3", 30);

        // 初始化秒杀活动
        SeckillActivity seckillActivity = new SeckillActivity(jedisPool, KEY_PREFIX, TIMEOUT, goods);

        // 模拟用户秒杀
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                seckillActivity.seckill("item1");
            }).start();
        }
    }
}

public class SeckillActivity {
    private JedisPool jedisPool;
    private String keyPrefix;
    private int timeout;
    private Map<String, Integer> goods;

    public SeckillActivity(JedisPool jedisPool, String keyPrefix, int timeout, Map<String, Integer> goods) {
        this.jedisPool = jedisPool;
        this.keyPrefix = keyPrefix;
        this.timeout = timeout;
        this.goods = goods;
    }

    public void seckill(String itemId) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String key = keyPrefix + itemId;

        // 判断商品是否还有库存
        int stock = goods.get(itemId);
        if (stock <= 0) {
            System.out.println("商品已售罄");
            return;
        }

        // 判断用户是否已经秒杀过
        String userId = UUID.randomUUID().toString();
        if (jedis.sismember(key, userId)) {
            System.out.println("您已经秒杀过该商品");
            return;
        }

        // 减少库存
        goods.put(itemId, stock - 1);

        // 添加用户到秒杀名单中
        jedis.sadd(key, userId);
        jedis.expire(key, timeout);

        System.out.println("秒杀成功：" + userId);
    }
}

在上面的示例中，我们使用Redis来实现秒杀场景。我们首先初始化Redis连接池、商品信息和秒杀活动。然后，我们模拟100个用户进行秒杀。在秒杀方法中，我们首先判断商品是否还有库存，然后判断用户是否已经秒杀过。如果都满足条件，我们就减少库存，并将用户添加到秒杀名单中。

示例2：使用ReentrantLock实现线程安全

以下是另一个示例，它演示了如何使用ReentrantLock实现线程安全：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                counter.increment();
            }).start();
        }
    }
}

public class Counter {
    private int count = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
            System.out.println("count=" + count);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在上面的示例中，我们使用ReentrantLock来实现线程安全。我们首先定义了一个Counter类，其中包含一个count变量和一个ReentrantLock对象。在increment方法中，我们首先获取锁，然后增加count变量的值，并输出结果。最后，我们释放锁。