多线程常见面试题区分卓越与平庸

本文详细探讨了在多线程环境下实现交替打印数字和字母的三种方法:阻塞、自旋以及锁+阻塞。通过示例代码展示了LockSupport、阻塞队列、synchronized关键字和ReentrantLock等工具的使用,分析了各自适用的场景和优缺点。重点推荐使用LockSupport,因其简洁高效。

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一.题目

在这里插入图片描述
分析:
   这道题考的是多线程的之间通信,下面主要使用几种思路去解决这个问题,比如阻塞,锁,自旋这些.

第一种思路-阻塞

总体思路就是在一个线程打印的时候,想办法将另一个线程阻塞.从而进行交替打印.
1.使用LockSupport进行阻塞:

static char[] num=new char[]{'1','2','3','4','5','6'};
    static char[] letter=new char[]{'A','B','C','D','E','F'};
    static Thread t2 =null;
    static Thread t1 =null;
    public static void main(String[] args) {

        t1 = new Thread(() -> {
            for (char curChar : num) {
                LockSupport.park();
                System.out.print(curChar);
                LockSupport.unpark(t2);
            }
        });

         t2 = new Thread(() -> {
             for (char curChar : letter) {
                 System.out.print(curChar);
                 LockSupport.unpark(t1);
                 LockSupport.park();
             }
         });
         t1.start();
         t2.start();
    }

2.使用阻塞队列进行阻塞.


    static char[] num=new char[]{'1','2','3','4','5','6'};
    static char[] letter=new char[]{'A','B','C','D','E','F'};

    static String str="flag";

    public static void main(String[] args) {
        //使用阻塞队列的阻塞特性,进行线程的控制
        //其实底层还用的是Reentrantlok
        LinkedBlockingQueue<String> blockingQueueNum = new LinkedBlockingQueue<>(1);
        LinkedBlockingQueue<String> blockingQueueLetter = new LinkedBlockingQueue<>(1);
        try {
            blockingQueueNum.put(str);
            blockingQueueLetter.put(str);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        new Thread(() -> {
            for (char curChar : num) {
                try {
                    blockingQueueNum.put(str);
                    System.out.print(curChar);
                    blockingQueueLetter.poll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();


        new Thread(() -> {
            for (char curChar : letter) {
                try {
                    System.out.print(curChar);
                    blockingQueueNum.poll();
                    blockingQueueLetter.put(str);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

    }

第二种思路-自旋

   主要就是给一个条件,只有在符合这个条件时才执行打印操作,否则就一直循环循环,也就是自旋.
   自旋在特定的场景下是适合的,比如说业务操作执行时间很短,线程数也不多,自旋两圈就能够获得执行代码的条件.


    static char[] num=new char[]{'1','2','3','4','5','6'};
    static char[] letter=new char[]{'A','B','C','D','E','F'};

    //true 输出字母,  false 输出数字
    static volatile boolean flag=false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            for (char curChar : num) {
                while(!flag){}  //不断自旋
                System.out.print(curChar);
                flag=false;
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (char curChar : letter) {
                    while(flag){} //不断自旋
                    System.out.print(curChar);
                    flag=true;
                }
            }
        }).start();

    }

第三种思路-锁+阻塞

这个也是最常见的解法,两个线程共用一个锁,获取锁之后才执行打印操作,也是在获取锁之后进行线程的阻塞唤醒.

1.使用synchronized关键字


    static char[] num=new char[]{'1','2','3','4','5','6'};
    static char[] letter=new char[]{'A','B','C','D','E','F'};


    static Object lock=new Object();

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            for (char curChar : num) {
                synchronized (lock){
                    System.out.print(curChar);
                    try {
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    lock.notify();
                }
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            for (char curChar : letter) {
                synchronized (lock){
                    System.out.print(curChar);
                    try {
                        lock.notify();
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    lock.notify();
                }
            }

        }).start();

    }

2.使用ReentrantLock.

static char[] num=new char[]{'1','2','3','4','5','6'};
    static char[] letter=new char[]{'A','B','C','D','E','F'};


    static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
    static Condition condition = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {


        new Thread(() -> {
            for (char curChar : num) {
                try{
                    lock.lock();
                    System.out.print(curChar);
                    condition.signal();
                    condition.await();
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    condition.signal();
                    lock.unlock();
                }
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            for (char curChar : letter) {
                try{
                    lock.lock();
                    System.out.print(curChar);
                    condition.signal();
                    condition.await();
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    condition.signal();
                    lock.unlock();
                }
            }

        }).start();

    }

总结:
   在上面几种解法中,首先推荐的就是第一种,也就是使用LockSupport,因为代码很简洁,性能也可以,在ReenTrantLock或阻塞队列中的底层阻塞方法也是调用的LockSupport中的方法,自旋方式是仅在某种条件下适合的.

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