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一道百度java面试题的多种解法

时间:2018-10-13 21:39:50      阅读:161      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:alt   method   队列   tps   override   article   后台   方式   相等   

下面是我在2018年10月11日二面百度的时候的一个问题:

java程序,主进程需要等待多个子进程结束之后再执行后续的代码,有哪些方案可以实现?

这个需求其实我们在工作中经常会用到,比如用户下单一个产品,后台会做一系列的处理,为了提高效率,每个处理都可以用一个线程来执行,所有处理完成了之后才会返回给用户下单成功,欢迎大家批评指正:

1.join方法

使用Thread的join()等待所有的子线程执行完毕,主线程在执行,thread.join()把指定的线程加入到当前线程,可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。比如在线程B中调用了线程A的join()方法,直到线程A执行完毕后,才会继续执行线程B。

示例:

 1 import java.util.Vector;
 2 
 3 public class Test {
 4     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 5         Vector<Thread> vector = new Vector<>();
 6         for(int i=0;i<5;i++) {
 7             Thread childThread= new Thread(new Runnable() {
 8 
 9                 @Override
10                 public void run() {
11                     // TODO Auto-generated method stub
12                     try {
13                         Thread.sleep(1000);
14                     } catch (InterruptedException e) {
15                         // TODO Auto-generated catch block
16                         e.printStackTrace();
17                     }
18                     System.out.println("子线程被执行");
19                 }
20                 
21             });
22             vector.add(childThread);
23             childThread.start();
24         }
25         for(Thread thread : vector) {
26             thread.join();
27         }
28         System.out.println("主线程被执行");
29     }

执行结果:

子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
主线程被执行

2.等待多线程完成的CountDownLatch

CountDownLatch的概念

CountDownLatch是一个同步工具类,用来协调多个线程之间的同步,或者说起到线程之间的通信(而不是用作互斥的作用)。

CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后,再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后,计数器的值就会减一。当计数器的值为0时,表示所有的线程都已经完成了任务,然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行任务。
CountDownLatch的用法

CountDownLatch典型用法1:某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将CountDownLatch的计数器初始化为n new CountDownLatch(n) ,每当一个任务线程执行完毕,就将计数器减1 countdownlatch.countDown(),当计数器的值变为0时,在CountDownLatch上 await() 的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时,主线程需要等待多个组件加载完毕,之后再继续执行。

CountDownLatch典型用法2:实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性,不是并发,强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑,将多个线程放到起点,等待发令枪响,然后同时开跑。做法是初始化一个共享的CountDownLatch(1),将其计数器初始化为1,多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await(),当主线程调用 countDown() 时,计数器变为0,多个线程同时被唤醒。
CountDownLatch的不足

CountDownLatch是一次性的,计数器的值只能在构造方法中初始化一次,之后没有任何机制再次对其设置值,当CountDownLatch使用完毕后,它不能再次被使用。

 1 import java.util.Vector;
 2 import java.util.concurrent.CountDownLatch;
 3 
 4 public class Test2 {
 5     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 6         final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
 7         for(int i=0;i<5;i++) {
 8             Thread childThread= new Thread(new Runnable() {
 9 
10                 @Override
11                 public void run() {
12                     // TODO Auto-generated method stub
13                     try {
14                         Thread.sleep(1000);
15                     } catch (InterruptedException e) {
16                         // TODO Auto-generated catch block
17                         e.printStackTrace();
18                     }
19                     System.out.println("子线程被执行");
20                     latch.countDown();
21                 }
22                 
23             });
24             
25             childThread.start();
26             
27         }
28         latch.await();//阻塞当前线程直到latch中的值
29         System.out.println("主线程被执行");
30     }
31     
32 }

执行结果:

子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
主线程被执行

3.同步屏障CyclicBarrier

这里必须注意,CylicBarrier是控制一组线程的同步,初始化的参数:5的含义是包括主线程在内有5个线程,所以只能有四个子线程,这与CountDownLatch是不一样的。

countDownLatch和cyclicBarrier有什么区别呢,他们的区别:countDownLatch只能使用一次,而CyclicBarrier方法可以使用reset()方法重置,所以CyclicBarrier方法可以能处理更为复杂的业务场景。

我曾经在网上看到一个关于countDownLatch和cyclicBarrier的形象比喻,就是在百米赛跑的比赛中若使用 countDownLatch的话冲过终点线一个人就给评委发送一个人的成绩,10个人比赛发送10次,如果用CyclicBarrier,则只在最后一个人冲过终点线的时候发送所有人的数据,仅仅发送一次,这就是区别。

技术分享图片
 1 package interview;
 2 
 3 import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
 4 import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
 5 
 6 public class Test3 {
 7     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
 8         final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
 9         for(int i=0;i<4;i++) {
10             Thread childThread= new Thread(new Runnable() {
11 
12                 @Override
13                 public void run() {
14                     // TODO Auto-generated method stub
15                     try {
16                         Thread.sleep(1000);
17                     } catch (InterruptedException e) {
18                         // TODO Auto-generated catch block
19                         e.printStackTrace();
20                     }
21                     System.out.println("子线程被执行");
22                     try {
23                         barrier.await();
24                     } catch (InterruptedException e) {
25                         // TODO Auto-generated catch block
26                         e.printStackTrace();
27                     } catch (BrokenBarrierException e) {
28                         // TODO Auto-generated catch block
29                         e.printStackTrace();
30                     }
31                 }
32                 
33             });
34             
35             childThread.start();
36             
37         }
38         barrier.await();//阻塞当前线程直到latch中的值
39         System.out.println("主线程被执行");
40     }
41 }
View Code

执行结果:

子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
子线程被执行
主线程被执行

4.使用yield方法(注意此种方法经过亲自试验证明并不可靠!)

 1 public class Test4 {
 2     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 3         for(int i=0;i<5;i++) {
 4             Thread childThread= new Thread(new Runnable() {
 5 
 6                 @Override
 7                 public void run() {
 8                     // TODO Auto-generated method stub
 9                     try {
10                         Thread.sleep(1000);
11                     } catch (InterruptedException e) {
12                         // TODO Auto-generated catch block
13                         e.printStackTrace();
14                     }
15                     System.out.println("子线程被执行");
16                     
17                 }
18                 
19             });
20             
21             childThread.start();
22             
23         }
24         while (Thread.activeCount() > 2) {  //保证前面的线程都执行完
25             Thread.yield();
26         }
27         System.out.println("主线程被执行");
28     }
29 }

执行结果:

1 子线程被执行
2 子线程被执行
3 子线程被执行
4 子线程被执行
5 主线程被执行
6 子线程被执行

为何yield方法会出现这样的问题?

使当前线程从执行状态(运行状态)变为可执行态(就绪状态)。cpu会从众多的可执行态里选择,也就是说,当前也就是刚刚的那个线程还是有可能会被再次执行到的,并不是说一定会执行其他线程而该线程在下一次中不会执行到了。

Java线程中有一个Thread.yield( )方法,很多人翻译成线程让步。顾名思义,就是说当一个线程使用了这个方法之后,它就会把自己CPU执行的时间让掉,让自己或者其它的线程运行。

打个比方:现在有很多人在排队上厕所,好不容易轮到这个人上厕所了,突然这个人说:“我要和大家来个竞赛,看谁先抢到厕所!”,然后所有的人在同一起跑线冲向厕所,有可能是别人抢到了,也有可能他自己有抢到了。我们还知道线程有个优先级的问题,那么手里有优先权的这些人就一定能抢到厕所的位置吗? 不一定的,他们只是概率上大些,也有可能没特权的抢到了。

yield的本质是把当前线程重新置入抢CPU时间的”队列”(队列只是说所有线程都在一个起跑线上.并非真正意义上的队列)。

补充:

1)CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待,只不过它们侧重点不同:

CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后,它才执行;

而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态,然后这一组线程再同时执行;

另外,CountDownLatch是不能够重用的,而CyclicBarrier是可以重用的。

2)Semaphore其实和锁有点类似,它一般用于控制对某组资源的访问权限。

 

CountDownLatch类实际上是使用计数器的方式去控制的,不难想象当我们初始化CountDownLatch的时候传入了一个int变量这个时候在类的内部初始化一个int的变量,每当我们调用countDownt()方法的时候就使得这个变量的值减1,而对于await()方法则去判断这个int的变量的值是否为0,是则表示所有的操作都已经完成,否则继续等待。
实际上如果了解AQS的话应该很容易想到可以使用AQS的共享式获取同步状态的方式来完成这个功能。而CountDownLatch实际上也就是这么做的。


 

参考文献:

https://blog.csdn.net/u011277123/article/details/54015755/
https://blog.csdn.net/joenqc/article/details/76794356

https://blog.csdn.net/weixin_38553453/article/details/72921797

https://blog.csdn.net/LightOfMiracle/article/details/73456832

一道百度java面试题的多种解法

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原文地址:https://www.cnblogs.com/dudu19939/p/9784116.html

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