高并发编程之面试题一

题目：实现一个容器，提供两个方法，add,size。写两个线程，线程1添加10个元素到容器中，线程2实现监控元素的个数，当个数到5个时，线程2给出提示并结束。

程序一，分析下面程序能否实现

List lists = new ArrayList();

    public void add(Object o) {
        lists.add(o);
    }

    public int size() {
        return lists.size();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyContainer1 c = new MyContainer1();
        new Thread(() -> { //线程一
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                c.add(new Object());
                System.out.println("add" + i);

                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, " t1").start();
        new Thread(() -> { //线程二
            while (true) {
                if (c.size() == 5) {
                    break;
                }
            }
            System.out.println("t2线程结束");
        }, "t2").start();
    }

运行结果：线程1运行完成，正常打印。线程2一直在运行，未结束。
分析：lists对于线程2不可见，所以不能实时的访问到lists的size。

程序二 加volatile关键字

//添加volatile，使t2能够得到通知
    volatile List lists = new ArrayList();

    public void add(Object o){
        lists.add(o);
    }

    public int size(){
        return lists.size();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyContainer2 c = new MyContainer2();
        new Thread(()->{ //线程一
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                c.add(new Object());
                System.out.println("add " + i);
                try {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }," t1").start();
        new Thread(()->{ //线程二
            while (true) {
                if (c.size() == 5) {
                    break;
                }
            }
            System.out.println("t2线程结束");
        }, "t2").start();
    }

运行结果：正常
分析：由于volatile关键字保证了lists对于线程2可见，所以当size发生变化后线程2能获取到lists的size值。
不足：线程2的死循环非常浪费cpu资源。

程序三 使用wait和notify实现

    //添加volatile，使t2能够得到通知
    volatile List lists = new ArrayList();

    public void add(Object o) {
        lists.add(o);
    }

    public int size() {
        return lists.size();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyContainer4 c = new MyContainer4();
        Object lock = new Object();

        new Thread(() -> { //线程一
            synchronized (lock) {
                System.out.println("t2启动");
                if (c.size() != 5) {
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("t2结束");
                lock.notify();
            }
        }, " t2").start();

        new Thread(() -> { //线程二
            System.out.println("t1启动");
            synchronized (lock) {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    c.add(new Object());
                    System.out.println("add " + i);

                    if (c.size() == 5) {
                        lock.notify();

                        // 释放锁，让t2得以执行
                        try {
                            lock.wait();
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }

                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }, "t1").start();
    }

这里使用wait和notify做到，wait会释放锁，而notify不会释放锁。需要注意的是运用这种方法，必须要保证t2先执行，也就是首先让t2监听才可以。

程序四 使用Latch（门闩）替代wait notify来进行通知

    //添加volatile，使t2能够得到通知
    volatile List lists = new ArrayList();

    public void add(Object o) {
        lists.add(o);
    }

    public int size() {
        return lists.size();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyContainer5 c = new MyContainer5();
        Object lock = new Object();
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        new Thread(() -> { //线程一
            System.out.println("t2启动");
            if (c.size() != 5) {
                try {
                    latch.await();
                    // 也可以指定等待时间]
                    //latch.await(5000, TimeUnit.MICROSECONDS);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t2结束");
            }
        }, " t2").start();
        new Thread(() -> { //线程二
            System.out.println("t1启动");
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                c.add(new Object());
                System.out.println("add " + i);
                if (c.size() == 5) {
                    // 打开门阀，让t2得以执行
                    latch.countDown();
                }
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "t1").start();
    }

使用Latch（门闩）替代wait notify来进行通知 好处是通信方式简单，同时也可以指定等待时间 使用await和countdown方法替代wait和notify。
CountDownLatch不涉及锁定，当count的值为零时当前线程继续运行。 当不涉及同步，只是涉及线程通信的时候，用synchronized + wait/notify就显得太重了。这时应该考虑countdownlatch/cyclicbarrier/semaphore
读下面文章进行深入了解：
Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier和 Semaphore