Java多线程之线程并发库面试题
第一题：现有的程序代码模拟产生了16个日志对象，并且需要运行16秒才能打印完这些日志，请在程序中增加4个线程去调用parseLog()方法来分头打印这16个日志对象，程序只需要运行4秒即可打印完这些日志对象。原始代码如下：
public class Test {
public static void main(String[] args){
System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
/*模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。
修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
*/
for(int i=0;i<16;i++){ //这行代码不能改动
final String log = ""+(i+1);//这行代码不能改动
{
Test.parseLog(log);
}
}
}
//parseLog方法内部的代码不能改动
public static void parseLog(String log){
System.out.println(log+":"+(System.currentTimeMillis()/1000));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}解法:
package queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 队列是想让数据只拿一次，一个数据被一个线程拿走后，另外的线程只能拿剩下的数据
final BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(16);// 1个也是可以的
// 也可改用线程池的方式
// ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
for (int i = 0; i < 4; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
String log;
try {
log = queue.take();
parseLog(log);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
/*
* 模拟处理16行日志，下面的代码产生了16个日志对象，当前代码需要运行16秒才能打印完这些日志。
* 修改程序代码，开四个线程让这16个对象在4秒钟打完。
*/
for (int i = 0; i < 16; i++) { // 这行代码不能改动
final String log = "" + (i + 1);// 这行代码不能改动
{
// Test.parseLog(log);
try {
queue.put(log);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// Runnable runnable = new Runnable() {
//
// @Override
// public void run() {
// Test.parseLog(log);
// }
//
// };
// threadPool.execute(runnable);
}
}
}
// parseLog方法内部的代码不能改动
public static void parseLog(String log) {
System.out.println(log + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这道题的思想在很多地方都可以应用，就是把大任务拆成小任务后，再把结果合并ArrayList<Future<*>>就是典型的。
第二题：现成程序中的Test类中的代码在不断地产生数据，然后交给TestDo.doSome()方法去处理，就好像生产者在不断地产生数据，消费者在不断消费数据。请将程序改造成有10个线程来消费生成者产生的数据，这些消费者都调用TestDo.doSome()方法去进行处理，故每个消费者都需要一秒才能处理完，程序应保证这些消费者线程依次有序地消费数据，只有上一个消费者消费完后，下一个消费者才能消费数据，下一个消费者是谁都可以，但要保证这些消费者线程拿到的数据是有顺序的。原始代码如下：
package queue;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
for(int i=0;i<10;i++){ //这行不能改动
String input = i+""; //这行不能改动
String output = TestDo.doSome(input);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ":" + output);
}
}
}
//不能改动此TestDo类
class TestDo {
public static String doSome(String input){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String output = input + ":"+ (System.currentTimeMillis() / 1000);
return output;
}
}解法：
package queue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.SynchronousQueue;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 同步队列
final SynchronousQueue<String> queue = new SynchronousQueue<>();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire();// 用锁也是可以的，反正同时只有一个人干
String input = queue.take();
String output = TestDo.doSome(input);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + output);
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
new Thread(runnable).start();
// threadPool.execute(runnable);
}
// threadPool.shutdown();
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
for (int i = 0; i < 10; i++) { // 这行不能改动
String input = i + ""; // 这行不能改动
try {// 不能在此处直接丢进线程池，否则先执行不知道是哪一个
queue.put(input);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
// 不能改动此TestDo类
class TestDo {
public static String doSome(String input) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String output = input + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000);
return output;
}
}
这道题的难题是怎样保证线程顺序地拿任务(用队列来保证)与同一时刻只能有一个线程在玩(用互斥来保证)。
第三题：现有程序同时启动了4个线程去调用TestDo.doSome(key, value)方法，由于TestDo.doSome(key, value)方法内的代码是先暂停1秒，然后再输出以秒为单位的当前时间值，所以，会打印出4个相同的时间值，如下所示：4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199615
请修改代码，如果有几个线程调用TestDo.doSome(key, value)方法时，传递进去的key相等（equals比较为true），则这几个线程应互斥排队输出结果，即当有两个线程的key都是"1"时，它们中的一个要比另外其他线程晚1秒输出结果，如下所示：
4:4:1258199615
1:1:1258199615
3:3:1258199615
1:2:1258199616
总之，当每个线程中指定的key相等时，这些相等key的线程应每隔一秒依次输出时间值（要用互斥），如果key不同，则并行执行（相互之间不互斥）。原始代码如下：
package syn;
//不能改动此Test类
public class Test extends Thread{
private TestDo testDo;
private String key;
private String value;
public Test(String key,String key2,String value){
this.testDo = TestDo.getInstance();
/*常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果*/
this.key = key+key2;
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Test a = new Test("1","","1");
Test b = new Test("1","","2");
Test c = new Test("3","","3");
Test d = new Test("4","","4");
System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
a.start();
b.start();
c.start();
d.start();
}
public void run(){
testDo.doSome(key, value);
}
}
class TestDo {
private TestDo() {}
private static TestDo _instance = new TestDo();
public static TestDo getInstance() {
return _instance;
}
public void doSome(Object key, String value) {
// 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
{
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(key+":"+value + ":"
+ (System.currentTimeMillis() / 1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}解法：
package syn;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
//不能改动此Test类
public class Test extends Thread {
private TestDo testDo;
private String key;
private String value;
public Test(String key, String key2, String value) {
this.testDo = TestDo.getInstance();
/*
* 常量"1"和"1"是同一个对象，下面这行代码就是要用"1"+""的方式产生新的对象，
* 以实现内容没有改变，仍然相等（都还为"1"），但对象却不再是同一个的效果
*/
this.key = key + key2;
String a = "1" + "";
String b = "1" + "";
// a和b是同一个对象，经过了编译器优化，但key+key2编译器不能优化所以不是同一个对象，编译器在编译时不知道变量是啥值
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Test a = new Test("1", "", "1");
Test b = new Test("1", "", "2");
Test c = new Test("3", "", "3");
Test d = new Test("4", "", "4");
System.out.println("begin:" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
a.start();
b.start();
c.start();
d.start();
}
public void run() {
testDo.doSome(key, value);
}
}
class TestDo {
private TestDo() {
}
private static TestDo _instance = new TestDo();
public static TestDo getInstance() {
return _instance;
}
// 会出现ConcurrentModificationException
// private ArrayList<Object> keys = new ArrayList<>();
private CopyOnWriteArrayList keys = new CopyOnWriteArrayList();
public void doSome(Object key, String value) {
Object o = key;
if (!keys.contains(o)) {
keys.add(o);
} else {
for (Iterator<Object> iter = keys.iterator(); iter.hasNext();) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Object oo = iter.next();
if (oo.equals(o)) {
o = oo;
}
}
}
synchronized (o)// key相同就互斥 最简单的方式是key.toString().intern()
// 以大括号内的是需要局部同步的代码，不能改动!
{
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(key + ":" + value + ":" + (System.currentTimeMillis() / 1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}这道题的难点在于对互斥与锁对象的掌握。
